А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Ефективність - руйнування - порода

Ефективність руйнування породи при ударно-канатному бурінні прямо пропорційна масі бурового снаряда, висоті його падіння, прискоренню падіння, числу ударів долота про забій в одиницю часу і обернено пропорційна квадрату діаметра свердловини.

Ефективність руйнування породи струменями рідини визначається значним числом факторів, як незалежних один від одного, так і взаємодіючих між собою.
 Ефективність руйнування порід одного і того ж петрографічного складу знижується з глибиною свердловин. Це відбувається за рахунок ущільнення порід від тиску верхніх шарів. Крім того, в свердловинах, заповнених водою або промивальним розчинами, на породу діє гідростатичний тиск, що негативно впливає на швидкість буріння.

Ефективність руйнування породи залежить від різкості і чіткості удару долота по забою. Це досягається за рахунок навішування каната - відстані від леза долота до забою при нижньому положенні снаряда і нерухомому канаті. Величина навішування змінюється від 0 до 7 см в залежності від глибини свердловини, еластичності каната і стану амортизатора верстата. При бурінні долото проходить відстань навішування до забою за рахунок розтягування каната і стиснення амортизатора.

Зниження ефективності руйнування породи при збільшенні частоти обертання долота в тендітних щільних породах має бути пояснено іншими причинами. Наприклад, одна з причин - недостатнє очищення забою. При незмінній промиванні зі збільшенням частоти обертання долота зростають надходження шламу і ймовірність попадання його між стінкою свердловини і зворотними конусами шарошок. В результаті відбувається зависання долота, зменшення швидкості обертання шарошок і, як наслідок, зниження енергії удару зубів по породі.

Вид зносу радіальних лезі коронки КП. Для підвищення ефективності руйнування породи в центральній частині забою схема розташування лез була змінена: замість частини вставок з радіальними лезами були встановлені тангенціальні вставки 3 леза яких (див. рис. 18 //), розміщені по середньому діаметру кільця коронки.

Крім збільшення ефективності руйнування породи, при використанні східчастих доліт знижується інтенсивність природного викривлення свердловини.

Відомо, що ефективність руйнування породи алмазами підвищується в разі, якщо торець коронки має шорсткістю. Внаслідок цього в окремих труться контактують вершинах нерівностей (алмазосодержащих матриця - порода) під дією навантажень і температур граничний шар мастила може виявитися зруйнованим.

Відомо, що ефективність руйнування породи шарошками залежить від геометричних параметрів породоразрушающих еле ментів, сили, з якою вони впливають на породу, часу їх контакту з породою, фортеці породи, а також ступеня очищення забою.

За інших рівних умов ефективність руйнування породи залежить від типу долота.

Всі перераховані види коливань негативно позначаються на ефективності руйнування породи і довговічності бурильного інструменту.

Причини поліпшення очищення забою, і підвищення ефективності руйнування порід при використанні аерірованной рідини різними дослідниками пояснюються по-різному. Однак ці питання експериментально не вивчені і до теперішнього часу немає сформованих уявлень про механізм і фізичних особливостях явищ, що відбуваються в привибійній зоні при циркуляції аерірованной рідини. Виявлення причин поліпшення очищення забою при аерації промивної рідини і отримання достовірних даних можливе лише при дослідженні цих процесів в моделях свердловини.

Принципова схема роботи шарошок розширювача в режимі кочення. Конструктивне виконання Гідроударний-шарошечні расширителей забезпечує також підвищення ефективності руйнування породи за рахунок передачі в радіальному напрямку ударних імпульсів від забійній ударної машини. Як показали дослідження, в результаті дії цього фактора механічні швидкості калібрування і розширення свердловини підвищуються в 1 5 - 2 5 разу.

Таким чином, наведені приклади показують можливість збільшення ефективності руйнування горннх порід при ступінчастою схемою розміщення різців з урахуванням величини їх притуплення і параметрів режиму буріння.

Зубчасте озброєння шарошечні доліт створюється в залежності від необхідної ефективності руйнування порід різної твердості. В даний час підприємства галузі випускають долота з клиноподібними фрезерованими або литими зубами, з твердосплавними зубками, запресованими в корпус шарошки, і з комбінованим озброєнням - з клиноподібними і твердосплавними зубками.

Розрахунок заснований на обліку впливу твердості і сплошности на ефективність руйнування породи при зміні частоти обертання за величиною показника а, значення якого відповідають характеристикам породи. Показник а також враховує і вплив основних технологічних факторів, таких, як рівень диференціального тиску, тип бурового розчину, тип долота з озброєння, витрата, тиск на насадках долота. Вплив частоти обертання на величину стійкості долота оцінюється за допомогою параметрів В і X, які відображають вплив конструкції опори шарошечні долота.

Великий вплив на роботу турбобура, а також на ефективність руйнування породи має діаметр встановлюється в долоті гідромоніторної насадки. Діаметр насадки вибирається з умови підведення до долота максимально можливої для даної подачі насосів гідравлічної потужності. Практикою встановлено, що найбільш переважно при роботі насосів на циліндрових втулках діаметром 170 - 200 мм застосовувати насадки діаметром 14 - 18 мм.

Так як механічна швидкість проходки, а отже, і ефективність руйнування породи зростають зі збільшенням осьової статичного навантаження на забій Рс, то її доцільно підвищувати до величини, лімітуються міцність і зносостійкість долота, стійкістю роботи турбобура і допустимим кутом зенітного викривлення осі свердловини. На основі цих факторів встановлюється оптимальне значення Р с, що дає в поєднанні з іншими параметрами режиму буріння найвигідніші техніко-економічні показники проходки свердловини.

Відомо, що зі збільшенням глибини свердловини зростає шкідливий вплив Рг на ефективність руйнування порід. В малопроникних породах (мармур) вплив Рт на зниження V за даними роботи[1]проявляється через притиснення відколотих частокпороди до поверхні забою, збільшення додаткового опору відколу породи, товщини шламового шару і перепаду тиску. Все це при промиванні звичайними рідинами призводить до погіршення умов очищення і руйнування породи. В діапазоні досліджених Рг зі збільшенням останнього шкідливий вплив його ще більше зростає.

У § 36 було показано, що визначальним параметром режиму, в найбільшою мірою впливає на ефективність руйнування породи, є осьова навантаження на долото.

Поєднання на одному графіку (номограмме) ліній рівних питому енергоємність руйнування і питомих енергій удару дозволяють оцінювати ефективність руйнування порід різними машинами ударно-вращатслиюго дії і вибирати найбільш оптимальні для конкретних умов параметри таких машин.

Таким чином, в районах Башкирії і Татарії, де велика частина розрізу буриться з промиванням водою, дія інших факторів не настільки істотно позначається на ефективність руйнування порід в порівнянні з південними районами.

При обертанні долота поряд з дробить дією зуби (штирі) шарошок, прослизаючи по забою свердловини, сколюють (зрізають) породу, за рахунок чого підвищується ефективність руйнування порід. Слід зазначити, що випускаються бурові долота та бурильні головки тільки дробить. При роботі цими долотами породи руйнуються в результаті динамічного впливу (ударів) зубів шарошок по вибою свердловини. Перераховані долота і бурильні головки призначені для розбурювання неабразивних і абразивних середньої твердості, твердих, міцних і дуже міцних порід.

В результаті кожного удару в породі утворюються макро - і мікротріщини, які при подальшому ударному навантаженні розвиваються і утворюють густу сітку, що взаємно перетинаються тріщин; при цьому ефективність руйнування породи підвищується в 2 - 3 рази.

При випереджаючому бурінні долотом меншого діаметра за рахунок зменшення площі разбуривания забою і моментоем-кістки долота стає можливим при збереженні підводиться до долоту потужності значно збільшити питоме навантаження на забій і тим самим підвищити ефективність руйнування породи.

Слід мати на увазі, що промивна рідина з високими антифрикційними властивостями, здатна створювати на поверхнях розкритої гірської породи забою міцні захисні адсорбційні шари, надає одночасно з позитивним і негативний вплив на ефективність руйнування породи. Це обумовлюється додатковими витратами енергії на видалення адсорбційного шару і, що особливо може бути істотним, зменшенням потужності, що реалізується в контакті зубців долота з породою. Для того щоб зберегти на тому ж рівні або підвищити механічну швидкість буріння в подібних ситуаціях, треба суттєво збільшити осьову навантаження на долото, що не завжди можливо через недостатній несучій здатності граничних шарів мастила опор доліт і зниження довговічності опор. Тому тільки комплексне рішення задач поліпшення триботехнічних властивостей бурових розчинів і мастил опор доліт може забезпечити зростання продуктивності породораз-Руша інструменту використанням физикохимии мастильного дії бурових середовищ.

Буріння - випадковий процес за своєю природою перш за все тому, що гірські породи при їх утворенні відбили в фізико-механічні властивості випадкове вплив великої кількості факторів і виявляють цю випадковість через мінливість показників, що характеризують ефективність руйнування порід.

Динамічні сили в процесі буріння надають поряд з позитивним і негативний вплив. Вони підвищують ефективність руйнування породи, але одночасно збільшують знос опор і озброєння долота, підвищують втомна напруга в нижній активної частини КНБК. І тут, без сумніву, пріоритетним є підвищення механічної швидкості і проходки на долото на відносно середніх глибинах буріння при оберігання елементів і самої верхньої частини бурильної колони від шкідливих впливів вібрації.

Стан поверхонь зносу сталевих зразків у процесі випробувань було аналогічно зношуються поверхонь в процесі буріння твердосплавним штирем. Однак на ефективність руйнування порід штирями різних форм істотно впливають механічні властивості застосовуваних матеріалів. Так само як і для форми Г23 наявність гострих різальних крайок для піраміди може викликати вищерблення і поломки штирів.

Тривалість контакту зубів в реальних умовах зазвичай достатня. Для підвищення ефективності руйнування порід необхідно домагатися збільшення деформації. Встановлено, що час контакту при ударі з вільним падінням зростає в міру зростання деформації, зниження швидкості удару і підвищення номера стрибка руйнування, пластичності і пористості порід. 
У міру збільшення твердості і абразивності гірських порід проблема створення високопродуктивного долота істірающе-ріжучої дії стає все складніше. Для того щоб підвищити ефективність руйнування породи збільшенням тиску озброєння на забій, необхідно зменшити опорну поверхню озброєння, але при цьому зменшується його запас і відповідно довговічність.

Крім того, при взаємодії штирьовий шарошки з забоєм зростають питомі навантаження, що передаються шарошкой на забій, за рахунок зменшення площі контакту породоразруіавшего органу з породою в порівнянні з кільцевої шарошкой. Це також призводить до підвищення ефективності руйнування породи.

Крім того, при взаємодії штирьовий шарошки про забоєм зростає питомі навантаження, що передаються шарошкой на забій, за рахунок зменшення площі контакту породоразрунавщего органу про породою в порівнянні з кільцевої шарошкой. Це також призводить до підвищення ефективності руйнування породи.
  Залежність питомої енергоємності руйнування породи притупленим лезом від швидкості удару. а - питома енергія удару, Луд - 2 кгс хм //- кпарціт. 2 - граніт. 3 - мар мор. б - питома енергія удару. Луд. 4 кгс-м /4 - кварцит, 5 - граніт, 6 - мармур. При питомих навантаженнях 4 кгс-м /см збільшення швидкості зіткнення в межах 5 - 9 м /с монотонно веде до підвищення енергоємності. Графіки показували також, що швидкість зіткнення не однаково впливає на ефективність руйнування порід при різних питомих ударних навантаженнях, в формуванні яких беруть участь різні маси ударників.

У[31]враховано гідродинамічний тиск на забій, впливає на процес відриву шламу, і виділяється ще один етап в очищенні забою: 1) відділення вибуреного частинок від масиву; 2) захоплення цих частинок потоком; 3) видалення частинок з привибійної зони. Однак і в цьому випадку не охоплені всі основні фактори, що визначають ефективність руйнування породи в результаті фізико-хімічного та гідродинамічного дії промивальної рідини.

Форма робочої головки - загострена конічна зубообразная. Ступеневу розташування калібрують вінців призводить до утворення ступеневої профілю забою свердловини, сприяє підвищенню ефективності руйнування порід. Промивання - бічна, струменевий, як і у всіх штирьових доліт серій SI, FI, А.

Залежність енергоємності руйнування Av і зусилля в момент руйнування G від числа одночасно вдавлюють індентором. З рис. 42 видно, що навантаження на один индентор різко падає зі збільшенням числа індентором. Це вказує на те, що при контакті двох зубів одного вінця осьова навантаження не повинна збільшуватися вдвічі, щоб зберегти досягнуту ступінь ефективності руйнування породи.

Центральна втулка 2 подпружинена зверху тарілчастими пружинами 5 внаслідок чого забезпечується радіальне притиснення шарошок 6 до стінок свердловини в процесі калібрування. Крім того, при експлуатації розширювача з гідроударної машиною через центральну втулку 2 передаються вертикальні ударні імпульси, які перетворюються в радіальні і різко підвищують ефективність руйнування породи.

При економічній оцінці і виборі методів попередження поглинань регулюванням властивостей промивної рідини потрібно враховувати характер її впливу на швидкість буріння. Якщо застосування аерованих рідин супроводжується зростанням механічної швидкості буріння, то використання в'язких глинистих розчинів з високим статичною напругою зсуву погіршує очищення вибою свердловини, знижуючи ефективність руйнування породи.

До цього класу доліт і бурильних головок відносяться одне -, двох -, трьох-і многошарошечние долота і бурильний головки з двох -, трехконуснимі і сферичними шарошками зі зміщеними осямп цапф лап щодо осі долота. При обертанні долота зі зміщеними осями цапф лап, поряд з дробить дією зуби шарошок, прослизаючи по забою свердловини, сколюють (зрізають) породу, за рахунок чого підвищується ефективність руйнування порід. Такий механізм руйнування має велике значення при бурінні пластичних порід.

Розглянуті вище причини виникнення коливальних процесів можуть бути об'єднані єдиним початком. Вони породжуються системою долото-вибій. Об'єктивно відображаючи ступінь ефективності руйнування породи, зазначені коливання є безумовно інформативними. Однак виділення цієї інформації на гирлі свердловини було і залишається складним завданням інформаційного плану.

Вивчення зносу озброєння досвідчених і базових доліт показало, що зуби названих вінців в процесі роботи набувають несприятливу з точки зору руйнування гірської породи форму. У разі негативного і нульового ковзання зуби шарошок, проникаючи в гірську породу, насуваються на зону руйнування набігає гранню. Це призводить не тільки до зниження ефективності руйнування породи, але і до випереджаючого зносу зубів з боку набігає межі. У той же час твердим сплавом наплавлені протилежні збігають межі зубів. Для серійних доліт така наплавка об'єктивна і обумовлена значними розтягують напруженнями на набігає межі, так як відомо, що наплавка погано працює в разі напруг, що розтягують.

У[46]відзначається велика невизначеність коефіцієнта а, що пов'язується з недосконалістю методики його визначення. У розглянутій методиці навантаження на долото обмежується твердістю за штампом. цим вказується межа, за яким начебто не можна очікувати підвищення ефективності руйнування горіих порід при бурінні. Найбільш загальним є те, що чим вище енергія удару Т, тим більше опір гірської породи руйнуванню. Одночасно збільшується обсяг зруйнованої породи.

При звичайній технології гідропіскоструминному розтину, коли насадки перфоратора нерухомі щодо перешкоди, в обсадної трубі утворюються отвори діаметром 3 - 4 d0 (d0 - внутрішній діаметр насадки) і каверни розміром 7 - 8 d0 в міцної породі. Усередині каверни струмінь долає опір рушійного назустріч потоку відпрацьованої суміші, що виходить з отвору в стінці обсадної колони назад в свердловину. Мала площа отвору, створюваного в обсадної трубі при звичайній технології гідропіскоструминної перфорації значно знижує ефективність руйнування породи пласта через великі гідравлічних втрат, що викликаються дросселирующим дією цього отвору.

У зв'язку з цим при затоплених струменях ефективне відношення відстані між насадкою та забоєм до діаметру насадки не повинно перевищувати 2 - 3 рази. Інтенсифікувати процес руйнування породи і скоротити час впливу струменя на забій дозволяє добавка в воду полімерних компонентів. Добавка полиакриламида (ПАА) при його вмісті у воді 00015 - 00035% дозволяє збільшити гідродинамічний тиск струменя і ефективність руйнування породи. На відстані 0 5 м від насадки динамічний тиск збільшується на 10 - 30%, а на відстані 1 3 м більше ніж в 2 рази.

Слід зауважити, що не тільки вид діаграм N - 8 але і твердість по штампу рш істотно залежить від стану поверхні випробуваного зразка гірської породи. Та це й зрозуміло, оскільки від зазначеного фактора залежить великою мірою характер локальних напружень. З цієї причини (а також і по ряду інших причин, сенс яких буде ясний нижче) твердість по штампу навряд чи можна використовувати для цілеспрямованого підвищення ефективності руйнування породи.

Для проходки стовбурів великого діаметру застосовується також метод буріння випереджаючого стовбура з наступним його розширенням долотами або спеціальними розширювачами. Для попередження викривлень свердловини використовуються найбільш ефективні для даних умов буріння компонування нижній частині бурильної колони і долота, а зменшення діаметра свердловини при збереженні потужності, що підводиться до долоту забезпечує підвищення ефективності руйнування породи. При розширенні випереджаючого стовбура свердловини також поліпшуються умови руйнування гірських порід в зв'язку з тим, що протягом тривалого часу, стінки свердловини вже кілька розмиті, порушені тріщинами і кавернами внаслідок прояву гірського тиску, а також певною мірою проявляється принцип ступеневої руйнування породи, так як руйнуванню піддається кільцевої забій, має додаткову поверхню оголення у вигляді стінок випереджаючого стовбура.

Особливості буріння алмазними долотами обумовлені конструкцією робочих елементів і властивостями алмазів. Алмази виступають з матриці на незначну величину і руйнують гірську породу мікрорезанія і стиранням. Тому зі збільшенням осьового навантаження на долото впровадження алмазів швидко досягає граничного значення. Подальше підвищення навантаження не призводить до збільшення ефективності руйнування породи, а зростаюча при цьому робота сил тертя може викликати випереджаюче знос матриці, оголення і випадання алмазів. Крім того, зростає небезпека надмірного підвищення температури алмазів, їх окислення і навіть графитизации. Тому велику роль відіграє ефективне охолодження робочих поверхонь долота. Однак висока інтенсивність промивки може викликати ерозійне зношування матриці.

При одночасному вдавливании в породу групи різців та сколюванні породи декількома різцями можливо їх взаємовплив, складання полів напружень, посилення ефекту руйнування вибою. Чим вьнйе стрибок руйнування, більше лунка руйнування, тим при більшій відстані між різцями спостерігається взаємовплив. На малих швидкостях переміщення і частотах обертання коронки відстань, при якому спостерігається істотне взаємовплив, дорівнює діаметру лунки другого стрибка руйнування при вдавливании. У міру збільшення навантажень, досягнення третього, четвертого стрибків руйнування, збільшення частоти обертання відстань між різцями, при якому зростає ефективність руйнування порід, збільшується. При зближенні різців на-рассто-яние, істотно менше діаметра лунки, ефективність руйнування також знижується.

Авторами розроблена концепція проектування геометрії породораз-Руша елементів шарошечні доліт, що враховує кинематику його взаємодії з забоєм свердловини. Як кінематичних характеристик прийняті проходка за один оборот долота, величина тангенціального ковзання зубів, крок початкового ураження і відносний крок повторного ураження забою. Експериментально встановлено вплив даних параметрів на динамічні характеристики взаємодії зубів з забоєм. Встановлено статистично значимий вплив досліджуваних факторів на ефективність руйнування породи. Наводяться залежності динамічних і кінематичних показників.