3.6 Расчет области разрушения горной породы долотом 2 – го класса
Расчет средней безразмерной нагрузки на долото, для оценки возможной области разрушения горной породы. Для зубков с цилиндрической рабочей поверхностью формула выглядит так:
, (20)
.
Строим соответствующий график областей разрушения породы вооружением долота.
График 2 Области разрушения горной породы долотом 2 – го класса
По расчетам имеем 4 –ую область разрушения.
Для принятой области разрушения вычисляем нижнюю нагрузку, за верхнее значение принимаем табличное – Gп = 200 кН.
, (21)
.
4. Расчет долговечности вооружения долота 1-го класса
Рассчитываем на долговечность один элемент вооружения в виде притупленного клина, имеющий средневзвешенные размеры и реализующий среднюю удельную мощность на разрушение породы забоя.
Долговечность Т соответствует времени изнашивания зуба на величину h.
, (23)
где А и В экспериментальные коэффициенты, входящие в зависимости скорости изнашивания стали а от удельной мощности трения Nуд ,которая для обломочных пород имеет вид:
,
(24)
Где
- мощность реализуемая
долотом, Вт.
. (25)
Угловая скорость:
.
Крутящий момент на долоте:
. (26)
.
Найдем интенсивность мощности трения:
. (27)
где 
-доля
мощности трения;
-
сумма зубьев
долота;
=1,4
– коэффициент формы зуба;
l – средняя длина рабочей поверхности зуба, мм.
Подставив известные значения в формулу 23, можно упростить до вида:
.
Уточним величину стойкости опор шарошек:
. (28)
где 
и
- меньшее и большее
значения стойкости, ч.;
-
большее и меньшее
значения частот вращения, об/ мин.
.
Делаем вывод:
≥
,
предпочитаем долото первого класса как
более дешевое
5. Расчет гидромониторных насадок системы промывки долота
Промывка или продувка скважины должна обеспечить полное и своевременное удаление шлама с забоя и из скважины, а также обеспечивать работу гидравлических забойных двигателей. В курсовой работе мы ограничимся выбором расхода Q бурового раствора из условия очистки забоя:
, (29)
где qуд – удельный расход бурового раствора, м/с;
Fз – площадь забоя скважины, м2.
Для песчано-глинистых обломочных пород принимаем qуд = 0,65 м/с.
Принимаем для дальнейших расчетов Q = 19 л/с.
Рисунок 4 Гидромониторный узел долота с гвоздевым креплением насадки
1 – корпус долота;
2 – насадка;
3 – резиновое уплотнительное кольцо;
4 – гвоздь, крепящий насадку в корпусе долота.
В случае гидромониторного долота необходимо обеспечить скорости истечения жидкости νи из насадок от 60 до 120 м/с. Условие νи >60 м/с вытекает из необходимости обеспечения гидромониторного эффекта на забое скважины. В противном случае применение долота с гидромониторной системой промывки не имеет смысла. В расчетах мы νи1 =60 м/с, а νи2 =120 м/с.
По величине выбранного расхода жидкости Q и скорости истечения рассчитаем площади каналов, по формуле:
(30)
;
.
По величине f подбираем стандартные насадки: dн1 = 11,9 мм, dн2 = 9,5 мм.
По выбранным диаметрам насадок рассчитываем соответствующие им
перепады давления на долоте по формуле:
(31)
Где Q – выбранный расход бурового раствора, м3 /с;
ρ1 – плотность бурового раствора для заданного интервала бурения, кг/ м3
μ = 0,9 – коэффициент расхода;
fн – площадь канала выбранного стандартной насадки, м2.
ρ1 = Р*1,05 = 0,93*1,05=977 кг/ м3 .