23. Вплив осьового навантаження на механічну швидкість буріння

Осьове навантаження на долото. Руйнування гірської породи на вибої механічним способом неможливе без створення осьового навантаження на долото.

Рисунок 4.1– Вплив навантаження на

Долото на механічну швидкість проходки

Область I (ділянка ОА) характеризується тим, що швидкість збільшується пропорційно збільшенню осьового навантаження. В цій області питоме навантаження (контактний тиск) менше, ніж границя втоми гірської породи, тому процес руйнування носить поверхневий характер (стирання, абразивний знос, мікросколювання, зім’яття і зсув окремих нерівностей). При цьому утворюється дрібний шлам розміром частинок від порохоподібних до міліметрів. Ця область називається областю поверхневого руйнування.

В області II (ділянка АВ) механічна швидкість збільшується з ростом осьового навантаження, але в даному випадку механічна швидкість росте швидше, ніж збільшується створюване осьове навантаження. Питоме навантаження при цьому менше, ніж твердість породи і недостатнє для її виколювання при однократному ударі. При багатократних ударах виникають втомлюючі мікротріщини, які розвиваються при кожному новому ударі і призводять до руйнування породи. Таким чином, руйнування породи носить об’ємний характер і відбувається внаслідок втомлюючих явищ. Область II умовно називають областю втомлюючого руйнування.

В області III (ділянка ВС) відбувається об’ємне руйнування породи, тому вона руйнується при кожному ударі зуба долота в породу. Ця область наз. область об’ємного руйнування.

Характер залежності між механічною швидкістю буріння і навантаженням суттєво зміниться, якщо очищення вибою стає недостатнім і на ньому (вибої) накопичуються раніше зруйновані частинки, які не встигли переміститись в наддолотну зону (область IV, ділянка СД). Цю зону називають зоною недостатнього очищення вибою.

Якщо в точці С збільшити витрату бурового розчину (Q₂>Q₁), то лінійна залежність (ВС) може продовжуватись до точки Е (СЕ), бо покращуються умови очищення вибою, але з часом знову ж наступить відхилення від лінійного закону, аналогічно попередньому (ділянка ЕF).

24. Вплив частоти обертання долота на механічну швидкість буріння

При збільшення швидкості обертання долота, при незмінних осьовому навантаженню, секундній витраті промивальної рідини, її властивостей та інших рівнозначних умовах, зростають кількість пошкоджень вибою зубцями шарошок в одиницю часу, швидкість ударів зубців об породу, внаслідок чого збільшується механічна швидкість проходки (рисунок 4.2).

Основними причинами зниження механічної швидкості є :

По-перше, оскільки з ростом частоти обертання скорочується тривалість контакту зуба з породою, то при великих частотах тривалість контакту може бути недостатньою для реалізації підведеної енергії.

По-друге, для видалення подрібненої або сколеної породи необхідний визначений мінімум часу. Якщо частота обертання долота велика, часу з моменту дії зуба однієї шарошки до моменту дії зуба іншої шарошки з даною площадкою вибою може бути недостатньо для видалення породи, зруйнованої попереднім зубом, і наступний зуб повторно подрібнює залишений шлам.

Рисунок 4.2 – Вплив швидкості обертання на механічну швидкість проходки

По-третє, з ростом частоти обертання інтенсифікується

знос зубців шарошок