Особенностиперфораторногобурения

Приударно-вращательномбуренииповоротинструментаосуществляетсяспециальныммеханизмом–вращателем.Приударномбурении(наперфораторах)применяетсязависимыймеханизмповорота –приобратномходепоршня.

При этомэнергияединичногоударапоршня-ударникаперфоратора составитА =L_пCп(P_{ос.р± ΔP ) =}L_пCп(P_ос.р± m_пsin(α+φ))

гдеL_п-конструктивнаядлинаходапоршня, мC_п-коэффициентуменьшенияходапоршня

P_ос.р–усилиеперемещенияпоршняприрабочемходе(зависитотдавлениявоздухаидиаметрапоршня),Н

m_п-массапоршня, кг

α-уголбурения,"+"–принимаемприбурениинисходящихскважин,"-"–прибурениивосстающих

φ-уголтрениявнаправляющих.

Теоретическаямощностьперфоратора определяется

N_п=A Z

Давлениевоздухавсистеменедолжнопревышать0,8МПа,таккакприболеевысокомдавлениипроисходитразрушениеметалла.Причастотеударовболее500с^-1резковозрастаетвибрацияисилыотдачи.

Крутящиймоментдля поворотабура определяется

M_кр=0,5P_ос.оd1(tg β –μ_г)η,Н·мгдеP_ос.о-усилие перемещенияпоршняприобратномходе

d_1-диаметргеликоидальногостержня

β-уголподъема винтовойлиниигеликоидальногостержняμ_г-коэффициенттрениявгеликоидальнойпаре

η-к.п.д.механизмаповоротабура,длязависимогомеханизмаповоротаη=0,65–0,7

Шарошечноебурение

Разрушениепородыпришарошечном бурениипроисходитприперекатываниизубьевшарошекпозабою,т.е.отударнойнагрузки.Вразрушенииучаствуюттакжезначительныеосевые нагрузкиикрутящиймомент.Схема приложениясилприразрушенииприведенанарисунке3.2.

Ро –осеваянагрузканадолото

h-глубина внедрениязуба шарошкиD_ш-диаметршарошки

α-уголзаострениязуба

φ-уголскалыванияпороды.

Такжекаки приударномбуренииглубина внедрениязубаинструментаопределяетсяh =2Р_{о/ Z(2}Dσ_б.м(tgα/2+μ_1)КЗ) ,

Такжекаки приударномбуренииглубина внедрениязубаинструмента определяетсяh =2Р_{о/ Z(2}Dσ_б.м(tgα/2+μ_1)КЗ) ,

Рис.3.2.Схема сил,действующихназубьяшарошечного долота

атеоретическаяскоростьбурениябудет

v_б=К_{скh nвZ =}2Р_{оКскnв/ (π}D^2(tgα/2+ μ_{1)КЗσб.м})

гдеК_ск–коэффициент,учитывающийнеполное скалываниепороды междузубьямиZ-числошарошек

Р_о-осевоеусилиеD-диаметрдолота

σ_б.м-пределпрочностипородыпримеханическом буренииn_в-частотавращенияинструмента.

Дляинженерныхрасчетовиспользуютпонятие техническойскоростибурения

v_бт=3Р_оnв/(10^7П_бD^2),

гдеD-диаметрдолота,мDhωР_о-осевоеусилие,Н

n_в-частотавращенияинструмента,мин^-1.

Вращательное (шнековое)бурение

ПривращательномбуренииразрушениепроисходитподдействиемкрутящегомоментаиосевогоусилияР_о.Схеманагрузокприбуренииприведенанаплакате.КрутящиймоментпреодолеваетсопротивлениесилN_х,N₁,F₁,F_2.Поддействиемкрутящегомоментапередпереднейграньюкоронкиобразуетсяядроуплотнения.Сила сопротивлениясколупереднейгранирезцаN_{хвозрастает}дотехпор,поканепроизойдетсколпороды,нагрузкауменьшается,почтидонуля,азатемциклразрушенияповторяетсяснова(рис.3.3).

Рис.3.3.Схема сил,действующихнарезцовуюкоронкупривращательном бурении

N_х=0,5 D h К_кσб.м

Насхеме:N₁–сопротивлениесколузаднейгранирезца,F_1иF_2-соответственносилытренияпереднейизаднейграней,D-диаметркоронки,h-толщинастружки,ω_в-скоростьвращенияинструмента.

Толщинастружкиопределяется

h =2K_{1Ро/ σвD ,}гдеσ_в-пределпрочностипородывдавливанию

К_к-коэффициент,учитывающийнеполнотуконтакта переднейграниспородой

К_1-коэффициент,учитывающийвсевидытренияприбуренииКрутящиймомент,участвующийвразрушениипородыопределяется

М₁₌0,25DZ_п(N_х+μР_о)

Крутящиймомент,необходимый дляподъемапороды по шнекубудет

гдеZ_п–числоперьевкоронки,

М₂₌К_{20,5Dшmпg ( tg β +}μ₂₎

К_2-коэффициенттренияшнекаостенкискважины,D_ш-диаметршнека,

β-уголподъемавинтовойлиниишнека,μ_2-коэффициенттренияпороды опороду,m_п-массапороды нашнеке.

Подъемпороды по шнекувозможентолькоприусловии:

n_в≥D^2K_рv_{б.max/( Dш}^2–d^2)Sψ+n_о

d -диаметрвалашнека,S-шагшнека,

ψ-коэффициентзаполненияшнека,K_р-коэффициентразрыхления,

n_о-критическаячастота вращенияшнека,v_б.max–максимальнаяскоростьбурения.

гдеr-радиусшнека.

n_о=(1/ 2π)√( (sinβ +μ₁cosβ )g /μ_{2r )}

Теоретическаяскоростьбуренияопределяется

n_в-частотавращенияинструмента,

v_б=h Z_пnв

h -глубина внедрениялезвиякоронкивпороду,Z_п-числоперьевкоронки.

Техническаяскоростьвращательногобуренияопределяется

б

v_б=P_оnв/(4∙10^5П2

D²) ,м/ч

Контрольные вопросы

1. Факторы,влияющиенаскоростьударногоиударно-вращательногобурения.

2. Факторы,влияющиенаскоростьшарошечногобурения.

3. Факторы,влияющиенаскоростьвращательногобурения.

4. Определение теоретической скорости ударно-вращательного, шарошечного ивращательногобурения.

5. Определение технической скорости ударно-вращательного, шарошечного ивращательногобурения.

Литература