- •Кафедра “Бурение нефтяных и газовых скважин”
- •Методы разрушения горных пород и классификация способов бурения
- •Элементы механики сплошных сред
- •Напряжение и деформация сплошной среды напряженное состояние в точке тела
- •Коэффициент пуассона , модуль упругости (юнга) е и модуль сдвига g
- •Пластические свойства горных пород
- •Текучесть твердых тел
- •Упругий гистерезис и упругое последействие
- •Релаксация и ползучесть
- •Физические свойства горных пород
- •Теоретическая прочность твердых тел. Масштабный фактор
- •Силы связи между зернами в поликристаллических телах
- •Основные сведения о горных породах
- •Влияние забойных факторов на механические свойства горных пород
- •Влияние структуры, текстуры и минералогического состава
- •Влияние глубины залегания пород
- •Влияние всестороннего сжатия
- •Влияние жидких сред
- •Влияние температуры
- •Влияние скорости приложения нагрузки
- •Влияние масштабного фактора
- •Влияние формы разрушающего инструмента
- •Механические свойства горных пород при вдавливании штампа и зуба
- •Влияние кинематики долота
- •Влияние шероховатости поверхности горных пород
- •Влияние воды на механические свойства горных пород
- •Неоднородность горных пород
- •Механические свойства горных пород и минералов при простых видах испытаний
- •Прочность горных пород при простых видах деформирования
- •Твердость минералов
- •Определение твердости
- •Напряженное состояние горных пород в земной коре Основные факторы, определяющие напряженное состояние горных пород в земной коре
- •Поведение горных пород при равномерном всестороннем сжатии
- •Особенности горных пород в условиях неравномерного всестороннего сжатия
- •Пластичность горных пород
- •Напряженное состояние горных пород на стенках скважины
- •Факторы, влияющие на величину давления разрыва пластов (гидроразрыв)
- •Влияние среды на процесс разрушения горных пород при бурении. Понизители твердости (пав)
- •Технологические свойства горных пород при бурении скважин Напряженное состояние горных пород при бурении
- •Вдавливание цилиндрического штампа с плоским основанием
- •Вдавливание в горную породу жесткой сферы
- •Вдавливание в горную породу жесткого цилиндра по образующей
- •Определение механических свойств горных пород методом вдавливания штампа
- •Методика испытания горных пород при определении механических свойств путем вдавливания штампа
- •Классификация горных пород по механическим свойствам
- •I - 10-100
- •Разрушение горных пород и упругие характеристики при динамическом вдавливании
- •Абразивные свойства горных пород Факторы, влияющие на износ металлов при трении
- •Влияние различных факторов на абразивную способность горных пород
- •Влияние среды на абразивное изнашивание стали и твердых сплавов
- •Износ металлов раздробленными горными породами
- •Методы изучения абразивности горных пород
- •Новые методы разрушения горных пород Основные принципы разрушения горных пород при бурении скважин
- •Механические методы разрушения горных пород
- •Классификация методов разрушения горных пород
- •Ультразвуковое разрушение
- •Разрушение струей воды
- •Взрывной метод
- •Электрогидравлическое разрушение
- •Термическое разрушение горных пород
- •Термотехническое разрушение
- •Разрушение горных пород при бурении долотами режуще-скалывающего типа
- •Технические требования к конструкции лопастных долот
- •Конструктивные особенности долот истирающего действия
- •Конструктивные особенности одношарошечных долот
- •Конструктивные особенности шарошечных долот скалывающего действия
- •Гидромониторные долота
- •Разрушение горных пород кольцевым забоем и отбор керна
- •Влияние различных факторов на показатели работы долот Влияние нагрузки на механическую скорость проходки
- •Влияние скорости вращения на механическую скорость проходки
- •Влияние расхода бурового раствора на механическую скорость проходки
- •Классификация горных пород по буримости
- •Библиографический список
Влияние кинематики долота
При перемещении по забою разрушающего инструмента, в зависимости от его конструкции и числа рабочих элементов, одновременно взаимодействующих с породой, сопротивляемость последней разрушению изменяется в той или иной степени.
По данным В. С. Федорова и И. С. Финогенова, предельное расстояние между поражениями, когда не сказывается их друг на друга, описывается уравнением:
где S - площадь контакта штампа (величина притупления зуба в квадрате) в мм2.
При величине расстояния между поражениями меньше на 1 мм, твердость Рш породы уменьшается на 10 12 %. Если расстояние меньше на 2 мм, то Рш уменьшается на 30 34 %.
В результате экспериментов установлено, что изменением шага зубцов одной шарошки можно в 1,4 1,7 раза увеличить эффективность работы долота.
Для определения шага зубцов долота проф. В. С. Федоровым предложено следующее соотношение:
где G - осевая нагрузка на долото;
аz - половина угла приострения зубцов;
- угол трения материала зубцов о породу;
- коэффициент перекрытия долота;
D -диаметр долота;
- критическое напряжение породы.
У некоторых долот применяется шахматное расположение зубцов. Такое расположение зубцов на шарошках приводит к дроблению шага, увеличению поражаемости забоя и в определенной мере предотвращает попадание зубцов след в след, тем самым способствуя повышению эффективности разрушения горных пород.
Однако, в этом случае наблюдается увеличение угла встречи зуба с забоем, что в ряде случаев может значительно понизить эффективность разрушения горных пород. У серийных долот угол изменяется от 600 до 850, а из-за дробления шага - от 750 до 850.
С увеличением шага размещения зубцов на венцах шарошек (с уменьшением угла ) увеличивается время контакта их с породой, что позволяет полнее использовать энергию, затраченную на разрушение. Большой шаг расположения зубцов увеличивает так же динамический эффект ударов по забою, что приводит к более полному и интенсивному воздействию зубца на породу.
Для некоторых типов долот поворот зубцов под определенным углом относительно образующей конуса шарошек увеличивает производительность долота на 15-60% за счет более благоприятного распространения перекрывающихся трещин и уменьшения воротников. При повороте зубцов перпендикулярно к направлению его движения увеличивается эффект фрезерования (у долот со смещением осей шарошек , что способствует проскальзыванию шарошек по забою). В первую очередь это относится к долотам типа М, МС, С, Используемых при бурении мягких пород, мягких пород с пропластками пород средней твердости и пород средней твердости.
Оптимальное расположение режущих кромок зубьев, перпендикулярно направленных проскальзыванию, можно определить по формуле (предложенной кафедрой бурения СамГТУ):
где - угол разворота режущей кромки зубьев относительно образующей шарошки;
К - осевое смещение шарошки;
h - расстояние по оси шарошки от венца (точка М) до вершины конуса шарошки (точка 0);
ф - фактическая конусность венца;
- угол наклона оси шарошки;
- угол, образованный прямой, проходящей через точки 0 и М, с осью 001, координатный угол в системе координат (на рис.12 шарошки показаны все вершины, входящие в формулу по определению tg).
Такое расположение зубцов позволяет повысить эффект фрезирования и общую работоспособность долота. (Отчет КПтИ за 1971 г.) |
Рис.12 |
Лекция №4