7.8. Поиск оптимальных параметрова режимов бурения

Поиск оптимальных параметров режима бурения про­изводят на основании теоретического и производственного ана­лиза в процессе бурения.

Начинают поиск оптимальных режимов с теоретического анализа.

Механическая скорость бурения при объемном разрушении горных пород может быть определена по формуле:

, м/с, (6.10)

Однако практика бурения показывает, что объемное разрушение горных пород возможно лишь при бурении мягких пород.

При бурении средней твердости пород (составляющих преобладающий объем твердосплавного бурения) глубина внедрения резца за один оборот составляет сотые доли мм, т.е. происходит процесс истирания.

Механическую скорость при истирании горной пород можно определить по формуле:

, м/с, (6.11)

Где σ₀ = σ/Δh - объемная прочность горной породы при истира­нии, д - ширина износа резца, м; в - ширина забоя, м.

Механическая скорость бурения при благоприятных усло­виях бурения прямо пропорциональна нагрузке и частоте враще­ния коронки. Однако практически повышение параметров технологического режима бурения ограничивают критическими значе­ниями параметров по износу, а также прочностью бурильной ко­лонны.

Предельные значения осевой нагрузки и окружной скорости для конкретных условий уточняют в процессе бурения в ре­зультате производственного анализа. Для этого на каждой скоро­сти станка, начиная с расчетной (обычно с 2-5-й), изменяя ступенчато осевые усилия (с шагом 1000......2000 Н) в пределах, допускаемых прочностью бурового снаряда (наиболее слабого' элемента снаряда), определяют максимум механической скорости бурения. Параметры технологических режимов, соответствующие этой скорости, и являются оптимальными параметрами ре­жима бурения (С_о, n₀). Затем при С_о и n₀ определяют оптимальное количество промывочной жидкости.

Если буровой снаряд изношен, для повышения механической скорости бурения при малых осевых нагрузках следует ис­пользовать коронки с малым количеством резцов с таким расчетом, чтобы нагрузка на один резец соответствовала оптимальной.

Более точные оптимальные параметры технологических режимов бурения определяют методами планирования эксперимента.

Необходимо отметить, что интенсивность износа резцов коронки при увеличении окружной скорости значительно выше, чем интенсивность износа при повышении осевой нагрузки, следовательно, при твердосплавном бурении увеличение осевой нагрузки выгоднее, чем увеличение окружной скорости. Поэтому в первую очередь определяют максимум механической скорости бурения на малых скоростях станка и больших значениях осевых нагрузок (допустимых для используемого бурового снаряда).

Такой поиск оптимальных параметров бурения производят по каждому пласту горной породы. Для возможности производ­ственного анализа и проверки эффективности работ современные приборы МКН-1,2 обеспечены записывающими устройствами.

Результаты производственных исследований (диаграммы МКН-1, хронометражные наблюдения и т.д.) необходимо посто­янно накапливать, обобщать и анализировать. На основании этих исследований устанавливают общие зависимости механической скорости бурения от режимных параметров, прогнозируют опти­мальные режимы бурения на последующих скважинах. Это важ­нейший элемент деятельности инженера-технолога.