книги из ГПНТБ / Царицын В.В. Бурение шарошечными долотами

4

Количество, ударов г определяется по формуле (8)

Начальная скорость бурения

,2,85 • 882 • 20 420 • 0,55 = 31,8 cmJmuh, 29,52 • 880(0,66 + 0,5)

или 19,1 м/ч.

Средняя скорость бурения при К = 1 Lp — = 9,55 м/ч и

при К ~ 0,65

Lp = 0,65 • 9,55 = 6,2 л/ч.

Коэффициент К < 1, выражающий уменьшение скорости бурения в зависимости от ряда факторов, для общего случая должен учитываться

формулой (32) или (39).

Сравнение расчетных и фактических данных средних скоростей бурения (табл. 2) показывает, что расчетные данные доста­ точно близко соответ­ ствуют фактическим.

Это подтверждает

нением завышенных осевых нагрузок или наличием пород повышенной крепости.

При сравнении крепость пород ар взята по данным исследований кернов Битковской площади на одно­ осное сжатие, проведенных УкрНИГРИ.

32

УГОЛ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ

Мтобы определить угол разрушения, при котором

•скорость бурения была бы наибольшей, восполь­ зуемся формулой (31), для чего удобно принять

Приравнивая первую производную ~ к нулю, т. е.

Таким образом, в процессе бурения появляется та­ кое значение с/; которое в каждый дополнительный

53

промежуток времени будет требовать определенного,

При изменении ср от нуля до единицы получаем: 1) при ср = 0

të -іѴГо-,

2) при ср = 1

tg31 + 0 ,667/0 tg21 + tg f + f0 = 0.

Подставляя в эти уравнения различные коэффици­ енты трения, получаем границы угла разрушения по-

Таким образом, изменение угла разрушения, влия­ ющего на процесс бурения, находится в пределах

67—120° (рис. 27).

54

ных пород. Это объяс­ няется тем, что повышается надежность (прочность)

острия зуба, изготовленного из металлокерамического твердого сплава.

При перекатывании шарошки со сферическими шты­ рями вследствие сосредоточенности силы и, следова­

55

тельно, концентрации напряжений в горной породе происходит разрушение породы. Объем разрушения горной породы и, следовательно, начальная скорость бурения штыревым долотом по сравнению с долотом, имеющим остроконечные конические зубья, будет меньше.

Таким образом, наивыгоднейшей формой зуба сле­ дует считать коническую, технические расчеты по определению средней скорости бурения, а также по определению удельного расхода долот и мощности для шарошек со сферическими штырями следует произво­ дить с учетом угла приострения при <р= 1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВОГО УСИЛИЯ

реличина осевого усилия, необходимая для разруше- І-^ния горной породы, может быть получена из ранее рассмотренных зависимостей.

Пользуясь формулой (35) и зная, что работа удара при бурении определяется по формуле (7), после за­ мены с, через т0, по формуле (28) получим

Р о

Так как при разрушении горной породы

56

Эти уравнения позволяют установить, что между осевым усилием, диаметром скважины, крепостью гор­ ной породы и глубиной внедрения существует линей­ ная зависимость.

Формулу (43) можно выразить через лобовое при­ тупление лезвий путем замены т0 с помощью фор­ мулы (28)

Р0 = m d ( \ — ß) <зрс,-(0,69 + Д),

где

tg -к + /о

Д = ---------- .

Так как лобовое притупление лезвий проявляется даже в начальный момент работы долота из-за про­ явления упругости и наличия притуплений зубьев, то начальное осевое усилие определяется именно этим показателем.

Характер изменения Д = f (а) при различных зна­ чениях коэффициента трения /0 (рис. 28) показывает, что минимальное значение Д наступает при угле раз­

57

+35° + 0,3' = 5,8 т ; 6 т . cos 35°

Фактические осевые нагрузки при турбинном бу­ рении по скважине 518 (Битков) и расчетные по фор­ муле (42) достаточно согласуются между собой

(табл. 3).

58

Таблица 3

где k — коэффициент, учитывающий работу сжатой части утяжеленных труб; равен 0,75—0,8;

/кр" — критическая длина утяжеленных труб;

59

зала, что длина его не должна превосходить 75—100 м. При большей длине наблюдаются поломки бурильных труб в резьбовых соединениях и осложняется работа буровой бригады. Опытом также установлено, что при большей длине утяжеленного низа число оборотов ротора должно быть уменьшено.

При бурении в условиях, мало способствующих ис­ кривлению скважины, бурильщики допускают осевую нагрузку на 20—40% выше, чем получается по фор­ муле (44). При этом, естественно, необходимо строго следить за состоянием резьбовых соединений утяже­ ленных труб и особенно за местом соединения буриль­ ных труб с утяжеленными.

При турбинном способе бурения величину осевого усилия, определенную по формуле (42), также сле­ дует сопоставлять с допустимой по условию прочнос­ ти долота и учитывать усилие, обусловливаемое мак­

60