Конструкция направляющих пробок, башмаков, обратных клапанов.
Направляющую пробку изготавливают из дерева, цемента или чугуна и устанавливают в самой нижней части колонны под башмаком для направления колонны при спуске в скважину. Учитывая необходимость последующего разбуривания, направляющую пробку для технических колонн рекомендуется выполнять из цемента.
Башмак представляет собой кольцо длиной 30-40 см с толщиной стенки 15-19 мм, устанавливаемое на нижнем конце колонны. Назначение башмака – увеличение механической прочности конца колонны.
Обратный клапан, устанавливаемый в колонне в надбашмачной трубе, допускает прохождение жидкости лишь в направлении сверху вниз. В связи с необходимостью последующего разбуривания корпус и тарелку обратного клапана делают из чугуна. Назначение обратного клапана:
а) обеспечение интенсивной циркуляции промывочной жидкости в кольцевом пространстве скважины во время спуска колонны;
б) частичное облегчение веса колонны при её спуске в заполненную жидкостью скважину.
3. Методика определения твердости горных пород
Определяют по ГОСТ 12288-66 на стандартизованном приборе (УМПГ-3, УМПГ-4) путем вдавливания в образец породы штампа, имеющего плоскую опорную поверхность (S=1-10 мм2).
Применяют штампы двух видов: стальной и с твердосплавной вставкой.
Площадь штампа зависит от размера минеральных зерен, структуры и текстуры породы.
По характеру деформации под штампом все породы поделены на три класса: хрупкие, упруго-пластичные, пластичные.
Применительно к проблемам бурения наибольшее признание получил метод Л.А.Шрейнера, официально утвержденный как ГОСТ 12288-66.
Сущность метода состоит в измерении деформации породы при вдавливании в нее цилиндрического пуансона (штампа) с плоским основанием (рис.1). При вдавливании такого штампа в плоскую поверхность испытуемого тела площадь контакта в процессе вдавливания остается постоянной. Нагрузка на штамп увеличивается до тех пор, пока под основанием штампа не произойдет полного разрушения породы. Нагрузка при разрушении деленная на площадь основания штампа, определяет величину твердости.
Для плотных слабопористых пород площадь плоского основания штампа должна быть равна 2 – 3 мм2.
Для определения твердости крупнозернистых, малопрочных, а также сильнопористых горных пород применяют пуансоны с площадью основания 5 мм2 и более.
В настоящее время созданы приборы УМПГ-4 для определения механических свойств горных пород с автоматической записью графиков деформаций.
Типичные кривые для различных классов пород показаны на рис.1.
Твердость (твердость по штампу) Рш (МПа) - критическое давление под штампом на контакте с породой, соответствующее первому скачку разрушения.
Рш = Рр/S, где: Рр – нагрузка в момент хрупкого разрушения, Н; S – поверхность контакта, м2.
Рис. 1. Графики деформации горных пород при вдавливании в них пуансона (штампа):а – упруго-хрупкие, б – пластично-хрупкие, в – высокопластичные и пористые, г, д – пуансоны
Билет 5.