Расчет основных параметров режима бурения твердосплавными и алмазными коронками
Параметры режима бурения твердосплавными коронками.
Основные параметры:
осевая нагрузка (усилие подачи)
;частота вращения
;объемный расход жидкости
;
Осевая нагрузка
с увеличением твердости горных пород
и по мере притупления резцов должна
расти. Максимальное значение этого
параметра определяется свойствами
пород и техническими возможностями
инструмента. При бурении трещиноватых
пород и по контактам между слоями с
различными механическими свойствами
усилие рекомендуется снижать на 30-50%.
Осевая нагрузка высчитывается по формуле:
,
даН
Формула другая. П=По*м
где
-
удельная нагрузка на 1 см основного
резца диаметра коронки, даН;
-
число основных резцов, участвующих в
разрушении пород на забое.
Значения удельной нагрузки приведены в соответствующих таблицах.
Обычно в производственных условиях величина усилия подачи колеблется в пределах 800-1200 даН, а с применением УТБ она может быть доведена до 2000-3000 даН, что существенно повышает эффективность работы коронок.
Частота вращения,
с которой связана окружная скорость
вращения коронки
имеет не менее важное значение, а влияние
этого фактора еще более сложно. Это
связано с изменением времени контакта
резцов с породой и величиной контактной
поверхности их с породой по мере износа.
Частота вращения равна:
об/мин,
где
-
окружная скорость коронки, равная 0,2- 2
м/с;
-
средний диаметр коронки:
м,
где
и
-
наружный и внутренний диаметр коронки,
м.
Расход бурового раствора необходимого для промывки скважины рассчитывается по формуле:
л/мин,
где К – удельный расход на 1 см диаметра коронки, определяется по таблице.
Расчет основный параметров режима бурения для твердосплавных коронок: М6-132, М6-112.
Коронка М6-132:
осевая нагрузка:
даН
частота вращения:
об/мин
м
расход бурового раствора:
л/мин,
Коронка М6-112:
осевая нагрузка:
даН
частота вращения:
об/мин
м
расход бурового раствора:
л/мин
Параметры режима бурения алмазными коронками:
Основные параметры:
осевая нагрузка (усилие подачи)
;
2. частота вращения
;
3. объемный расход жидкости
;
Осевая нагрузка на алмазную коронку
,
или усиление подачи коронки, определяет
глубину внедрения и количество участвующих
в разрушении породы резцов, а также
интенсивность износа рабочих элементов
коронки. В общем случае, с ростом осевой
нагрузки все остальные параметры
увеличиваются до определенного момента.
Так как, осевая нагрузка имеет критические
значения, зависящие от свойств пород и
прочности алмазных резцов. При очень
высокой осевой нагрузке ухудшается
очистка забоя от шлама, увеличивается
расход алмазов и мощность, затрачиваемая
на бурение, а в конечном итоге уменьшается
механическая скорость бурения и углубка
на коронку. Поэтому осевую нагрузку
следует подбирать, исходя из прочности
и износостойкости алмазных резцов и
твердости пород.
Осевая нагрузка рассчитывается по формуле:
,
формула
где
-
удельная нагрузка на 1
площади торца алмазной коронки,
.
Значения
:
60-75
для породVIII-IXгруппы;75-90
для породXгруппы;90-120
для породXIгруппы;100-150
для породXIIгруппы;
.
Площадь коронки равна:
где
-
толщина матрицы:
,м;
-
ширина промывочных каналов равная 0,5
см;
-
количество промывочных каналов:
2 – диаметр коронки 46 мм;
4 – диаметр коронки 59-76 мм;
6 – диаметр коронки 93-112 мм;
Частота вращения коронки – не менее важный параметр режима бурения, так как от его величины зависит не только механическая скорость бурения, но и в значительной степени износостойкость коронок и расходов алмазов.
Высокие значения частоты вращения применяются обычно при бурении неглубоких скважин диаметром до 59 мм в твердых породах, достаточно монолитных и малоабразивных. При n<250 об/мин бурят весьма твердые кварцевые ожелезненные (яшмы, роговики), сильнотрещиноватые, весьма абразивные и неоднородные породы. Кроме того, частоту вращения снижают при увеличении глубины и диаметра скважины при бурении коронками оснащенными крупными алмазами (менее 5-8 шт/карат) и низком выходе керна. Практически частота вращения коронки может быть доведена до 1000-2000 об/мин без существенного снижения стойкости коронки. При высокой частоте вращения особенно рационально эксплуатировать импрегнированные коронки. При бурении сильноабразивных пород однослойными коронками увеличение частоты вращения приводит к снижению углубки на коронку. Однако следует отметить, что приn>250 об/мин появляются вибрации, что приводит к увеличению расхода алмазов.
Расчет частоты вращения ведется по формуле:
об/мин
Значения
:
3 – 4 м/с – для пород VIII – IX категории;
2 – 3 м/с – для пород X – XI категории;
1,5 – 2 м/с – для пород XII категории;
Подразделение по типу:импрегнированные и однослойные
Удаление продуктов(напиши хоть что расход ищешь) разрушения, имеющее весьма существенное значение при бурении скважин алмазными коронками, может осуществляться промывочной жидкостью или воздухом. Наиболее распространенная промывочная жидкость – техническая вода. При бурении в породах, интенсивно поглощающих жидкость, вспучивающихся при насыщении водой, размываемых и обрушивающихся при увлажнении, используется глинистый раствор.
Режим промывки определяется расходом и напором жидкости, значения которых должны обеспечить необходимую интенсивность очистки забоя скважины от шлама, вынос его на поверхность и охлаждение коронки. При соблюдении этих условий можно получить максимальную механическую скорость бурения и минимальную величину затрачиваемой на забое мощности.
При недостаточно интенсивной промывке возникает зашламование скважины, что приводит к переизмельчению частиц шлама, увеличению износа алмазов и матрицы коронки, а также расходуемой жидкости на разрушение породы, снижению механической скорости бурения, самозаклиниванию керна и прихватам снаряда. Поэтому увеличение количества нагнетаемой в скважину жидкости до определенного значения ведет к росту механической скорости бурения, а затем вызывает её уменьшение.
Таким образом, при рациональном режиме промывки, критерием чего в конечном счете являются максимальная механическая скорость и минимальных расход алмазов, на забое в определенных условиях бурения должно находится некоторое количество шлама.
Расход промывочной жидкости вычисляется по формуле:
(
),
где
-
наружный диаметр коронки, м;
-
наружный диаметр буровых труб, м;
-
коэффициент неравномерности потока,
равный
;
-
скорость восходящего потока бурового
раствора, равная 0,6-0,8 м/с.
Расчет параметров режима бурения для алмазных коронок 02И3Г-59 и 02И4Г-59:
Коронка 02И3Г-59:
осевая нагрузка:
,
см
частота вращения:
об/мин
м
расход бурового раствора:
л/мин
Коронка 02И4Г-59:
осевая нагрузка:
,
см
частота вращения:
об/мин
м
расход бурового раствора:
л/мин