2.6. Определение показателей абразивности горных пород. Классификации по абразивности

Показатели абразивности определяют по областям изнашивания. В первой области в качестве показателя использован угловой коэффициент А₀ уравнения (2.11), физический смысл которого - скорость изнашивания при N_уд = 1 Вт/мм². Испытания рекомендуется проводить при N_уд = 0,2…0,3 Вт/мм² и определять показатель абразивности по формуле

а₁₁ = а/ N_уд , (2.14)

где а и N_уд - измеренные значения скорости изнашивания и удельной мощности трения при испытании; первая цифра индекса показателя - область изнашивания, а вторая - условная удельная мощность.

Для второй области изнашивания в качестве показателей абразивности предложены две величины скорости изнашивания: а₂₁ при N_уд = 1 Вт/мм² и а₂₅ при N_уд = 5 Вт/мм² (в индексах при а цифра 2 означает вторую область изнашивания, а цифры 1 и 5 - значения N_уд). Параметры уравнений изнашивания для соответствующих горных пород определяются из уравнений (2.12) или (2.13).

Таблица 2.3

Классификация по абразивности осадочных горных пород

по отношению к закаленным сталям

Группы	Малоабразивные (неабразивные)	Средней абразивности	Высокоабразивные (абразивные)
Категории	1, 2, 3, 4	5, 6, 7, 8	9, 10, 11, 12
а21, мм/ч	< 0,2	0,2-1,2	> 1,2

В табл. 2.3 приведена классификация абразивности горных пород по отношению цементированной закаленной стали марки 20ХН3А. Все горные породы разделены на 12 категорий, которые объединены в три группы по четыре категории в каждой.

К группе малоабразивных горных пород относятся галоидные, сульфатные и карбонатные отложения без существенной примеси кварца и халцедона.

К группе пород средней абразивности относят те же отложения, что и в первой группе, но с примесью кварца и халцедона до 30 % (кварц и халцедон алевритовой фракции), а также глины и аргиллиты.

К группе высокоабразивных горных пород относят карбонатные и обломочные отложения с примесью кварца и халцедона песчаной фракции, алевролиты и мелкозернистые песчаники. Средне- и крупнозернистые кварцевые песчаники относятся к 12 категории.

Определение показателей абразивности методом изнашивания вращающегося диска приближенно моделирует изнашивание стального вооружения шарошечных долот и позволяет проводить прямые оценочные расчеты его долговечности при промывке скважины водой и водными растворами.

Определение абразивности горных пород в категориях. Косвенные методы оценки абразивности. В промысловой практике широкое применение находят показатели абразивности горных пород, выраженные в категориях. При наличии кернового материала и результатов его испытания на абразивность нетрудно сделать переход к категориям. Например, по данным испытаний методом изнашивания диска пересчет можно сделать по следующим эмпирическим формулам:

А_к = 7,71а₂₁^0,353; (2.15)

А_к = 4,70а₂₅^0,469, (2.16)

где А_к - абразивность горной породы в категориях.

Возможности прямого определения показателей абразивности весьма ограничены, т.к. сплошной отбор керна в скважинах, как правило, не проводится. В связи с этим широкое применение нашел косвенный метод (метод аналогий) оценки абразивности в категориях по шламу и другой геолого-геофизической информации. Для этого определяют те же характеристики горной породы, что и для оценки твердости в категориях, и находят аналог в тех же таблицах соответствия, т.к. эти таблицы включают две параллельные колонки: одна с данными о твердости в категориях, а другая с данными об абразивности в категориях. Таблицы соответствия можно найти в руководящих документах по технологии бурения.