С изменением частоты вращения долота меняется число поражений забоя зубками шарошечного долота

Вопрос. Понятие о режиме бурения. Параметры режима бурения и показатели работы долота.

Параметры режима бурения:

Ø 1) Pд - [кН] – нагрузка на долото

Ø 2) n - [об/мин] – частота вращения долота - [рад/c; 1/c] – угловая скорость вращения долота

Ø 3) Q - [л/с] – расход промывочной жидкости

4) Свойства промывочной жидкости [м/ч] - рейсовая скорость проходки, мгновенная скорость проходки

[руб/м] –эксплуатационные затраты на метр проходки

Сд - стоимость долота Сч - эксплуатационные затраты на 1 час работы буровой установки.

Выбор оптимального режима бурения

Взаимосвязь параметров режима бурения и показателей работы долота в процессе разрушения горной породы.

Ø Два критерия оптимизации режима бурения: минимизация эксплуатационных затрат на 1 метр проходки (min C).

Ø максимизация рейсовой скорости (max Vp).

Взаимосвязь критериев работы долота

Основные закономерности разрушения горных пород шарошечными долотами. Зависимость механической скорости проходки от нагрузки на долото: Vм = Vм (Рд Предполагается, что n=const, Q=const.

14.Влияние осевой нагрузки и частоты вращения долота на механическую скорость проходки.

Разрушение горной породы на забое механическим способом невозможна без создания осевой нагрузки на долото. На Рис.13 показана зависимость механической скорости бурения Vм от осевой нагрузки G на трёхшарошечное долото при проходке мягких (кривая 1), средней твёрдости (кривая 2), твёрдых (кривая 3) и крепких (кривая 4) пород при неизменной низкой (до 60 об/мин) частоте вращения и достаточной промывке за такой короткий промежуток времени, когда изнашиванием долота можно пренебречь.

Рис. 13. Влияние осевой нагрузки на механическую скорость бурения

Как видно из рисунка, механическая скорость непрерывно возрастает с увеличением осевой нагрузки, но темп её роста для мягких пород более быстрый, так как больше глубина погружения зубьев при одинаковой нагрузке. И на стенде, и в промысловых условиях наблюдается изменение темпа роста Vм от G при переходе от разрушения пород истиранием при небольшой осевой нагрузке к разрушению пород в усталостной и объёмной областях при больших нагрузках.

С изменением частоты вращения долота меняется число поражений забоя зубками шарошечного долота.

При малой частоте вращения долота промежуток времени, в течение которого остаётся раскрытой трещина в породе, образующаяся при вдавливании зубка, достаточен для того, чтобы в эту трещину проник фильтрат бурового раствора (или сам раствор). Давления на частицу сверху и снизу практически сравниваются и трещина не может сомкнуться после отрыва зубка от породы. В этом случае отрыв сколотой частицы от забоя и её удаление облегчаются. При увеличении же частоты вращения уменьшается промежуток времени, в течение которого трещина раскрыта, и фильтрат может заполнять её. Если же этот промежуток станет весьма малым, фильтрат в трещину не успеет проникнуть, трещина после отрыва зубка шарошки от породы сомкнётся, а прижимающая сила и фильтрационная корка будут удерживать частицу, препятствовать её удалению с забоя. Поэтому на забое сохраниться слой сколотых, но не удалённых частиц, которые будут повторно размалываться зубцами долота.

Поскольку из-за неполноты очистки забоя величина углубления за один оборот долота dу с увеличением частоты вращения (угловой скорости w)уменьшается, то механическая скорость Vом будет возрастать пропорционально частоте вращения долота в степени меньшей единицы

Рис. 14. Влияние угловой скорости шарошечного долота на начальную механическую скорость бурения и углубление за один оборот