Cтраница 4
При зубьях с большим диаметром сферы подучалось примерно 70 % ( по объему разрушенной породы) частиц больших размеров при общем незначительном числе крупных частиц. При нанесении ударов зубом с г - 3 2 мм количество крупных частиц достигало 50 - 60 %; остальная масса разрушенной породы была представлена в виде особо мелких частиц. [46]
На забое горная порода находится под действием бокового давления, которое тем больше, чем больше горное давление. Боковое давление вызывает в поверхностном слое забоя напряжения отрыва ( выпучивание), облегчающее процесс разрушения породы долотом. Давление же промывочной жидкости создает на поверхностный слой забоя прижимающее действие, в результате чего напряжения отрыва уменьшаются и процесс разрушения породы затрудняется. Это давление приводит как к повышению твердости породы, так и к уменьшению объема разрушенной породы ( лунки) при взаимодействии зубьев шарошки с забоем. Последнее может сказываться на снижении скорости бурения больше, чем возрастание твердости породы. [47]
Из анализа полученного уравнения следует, что на объем разрушенной породы наибольшее влияние оказывает энергия удара. С повышением энергии удара объем разрушенной породы увеличивается. Диаметр крошки и высота подсыпки меньше влияют на объем разрушенной породы. С увеличением диаметра индентора объем разрушенной породы уменьшается ( знак минус при Хз) Подсыпка сухого шлама ( dr0 6 - 4 - 0 4 мм; / гл 1 мм) несущественно влияет на объем разрушенной породы. [48]
К шарошечным долотам скалывающе-режущего действия относят такие конструкции долот, у которых конфигурация шарошек имеет много-конусную форму с осями, пересекающимися в центре долота с большим смещением осей шарошек по ходу вращения долота. Форма разрушаемого забоя у таких долот имеет резко выраженную вогнутую форму. Вооружение шарошек у долот скалывающе-режущего действия состоит из стальных фрезерованных зубьев пирамидной формы с заостренной площадкой рабочего притупления, наплавленных зернистым твердым сплавом типа релит. Работа зубьев у этих долот характеризуется значительным внедрением в поверхность забоя с выработкой глубокой лунки и большим сдвигом, и срезом породы вследствие проскальзывания шарошек вдоль поверхности забоя. При этом объем разрушенной породы за каждый оборот долота резко увеличивается. Глубокое внедрение зубьев долот этого вида позволяет эффективно использовать их при бурении пластичных и вязких пород от Ш до V категорий по буримости. Увеличение механической скорости зависит от величины заострения зубьев, осевого давления, вязкости и пластичности буримых пород. Долота этого вида наиболее эффективно работают при угле заострения зубьев от 36 до 39 при осевой нагрузке 2000 - 3000 Н на 1 см диаметра долота с частотой вращения бурового вала от 50 до 400 об / мин. [49]
В [46] отмечается большая неопределенность коэффициента а, что связывается с несовершенством методики его определения. В рассматриваемой методике нагрузка на долото ограничивается твердостью по штампу. Этим указывается предел, за которым как будто нельзя ожидать повышения эффективности разрушения гориых пород при бурении. Наиболее общим является то, что чем выше энергия удара Т, тем больше сопротивление горной породы разрушению. Одновременно увеличивается объем разрушенной породы. [50]
Из графика следует, что нелинейное расположение пндспторов имеет значительное преимущество по эффективности разрушения. С увеличением общего количества пнденторов в группе эффективность их взаимодействия возрастает, так как уменьшается относительное количество внешних индентороп. Однако еще при 19 инденторах кривая продолжает возрастать. Интересно попытаться сделать оценку объема, приходящегося на внутренние инденторы группы. Для этого нужно экспериментально определить объем разрушенной породы, приходящийся на индентор, расположенный в центре шестиугольника. [51]
При ударной нагрузке лезвие бурового инструмента погружается в породу, при этом щеки клина раздвигают породу, разрушая ее на отдельные кусочки, за счет деформации сдвига. Непосредственно под острием лезвия происходит раздавливание породы. При деформации сдвига получаются сравнительно крупные фракции буровой мелочи. При раздавливании под лезвием бура порода превращается в тонкую пыль. Чем больше степень затупления лезвия, тем на меньшую глубину погружается в породу буровой инструмент и тем меньше объем разрушенной породы. При этом относительное количество крупных фракций уменьшается, а количество тонких фракций увеличивается. [52]
При малом расстоянии между инденторами зоны разрушения перекрывают друг друга, вследствие чего общий разрушенный объем уменьшается. При с6г поверхность разрушения близка к двум соприкасающимся кругам, радиусом Зг каждый. Этим и объясняется, что объем разрушения, приходящийся на каждый индентор, совпадаете объемом при единичном вдавливании. При увеличении расстояния с объем увеличивается непрерывно, вплоть до такого расстояния, при котором прекращается совместный выкол. Разумеется, результаты, представленные на рис. 60, являются среднестатистическими. При расстоянии с несколько больше оптимального в отдельных экспериментах объем разрушенной породы даже увеличивается. Однако в большинстве случаев совместного выкола не происходит. Поэтому средняя по совокупности величина объема резко сокращается. [53]
При смачивании породы водой и поверхностно-активными веществами ( ПАВ) за счет смачивания поверхности или быстрой адсорбции ПАВ на вновь образованных поверхностях трещин выкола экранируются силы взаимодействия между берегами трещин, создается препятствие смыканию трещин. Это повышает эффективность разрушения, особенно в усталостной области разрушения, когда единичного удара недостаточно для выкола. Расклинивающее действие воды, ПАВ наиболее заметно проявляется в пористых и высокопроницаемых породах. Зоны повышенной трещиноватости, предразруше-ния создаются резцом при неоднократных проходах по забою. Смачивание обусловливает скол породы при меньшем числе циклов нагружения или при меньших нагрузках. При повышении плотности породы скол происходит при меньших деформациях, соответственно меньше и нагрузка, и объем разрушенной породы, требуемое время на сколообразование также уменьшается. [54]
Эффективность работы шарошечного станка определяют усилием прижатия долота к забою и частотой вращения штанги. Оптимальные величины этих основных параметров зависят от многих факторов, важнейшими из которых являются физико-механические свойства горных пород и конструкция долота. За критерий оптимальности режима принимают линейную скорость проходки скважин. Режим шарошечного бурения характеризуется осевым усилием, оказываемым буровым станком на забой, частотой вращения долота и количеством сжатого воздуха или воздушно-водяной смеси, расходуемой на очистку скважины. Данные параметры взаимосвязаны, а оптимальное их сочетание зависит от размеров и конструкции долота, характеристик станка и конкретных условий бурения. Так, при росте осевого усилия при постоянной частоте вращения увеличивается глубина внедрения зубьев долота и, соответственно, объем разрушенной породы, что повышает производительность бурения. [55]