Осевая нагрузка на коронку.
Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, в данном случае на коронку, обеспечивает внедрение резца в поверхность породы на забое, если выполняется условие: Сос ≥ [σ]пор.· Sк.· m, где: [σ]пор.– предел прочности буримой породы,Sк. – площадь сечения резца на уровне внедрения в породу, m – число резцов.
Если это условие выполнено происходит объемное разрушение породы, резец внедряется в породу забоя и глубина внедрения резца будет примерно прямо пропорциональна величине Сос. При этом коэффициенты пропорциональности зависят от геометрии резца (ширина, угол приострения) - Кр., и от свойств буримой породы (прочность, вязкость, угол внутреннего трения и др.) – Кпор . Тогда глубина внедрения одного резца – глубина резанья, может быть определена по выражению:
hр. = Кр. · Кпор. · Сос. /m
Учитывая, что при бурении каждый резец внедряется на величину hр, то за один оборот все резцы срежут слой породы равный сумме глубин резанья отдельных резцов, т. е.
∑ hр. = hр. · m = hоб. – эта величина называется «углубка за оборот – hоб
hоб. = Кр. · Кпор. · Сос.
ПосколькуVм. = hоб. · n ,то Vм. = Кр. · Кпор. · Сос. · n. Т.е. Механическая скорость бурения прямо пропорциональна осевой нагрузке и частоте вращения. Очевидно, что эта пропорциональность не бесконечна, при значительном увеличении и осевой нагрузки и частоты вращения на забое возникают негативные явления, приводящие сначала к снижению интенсивности прироста скорости бурения, а далее к ее снижению или плавному, или резкому. Что касается осевой нагрузки, при бурении коронками с твердосплавными резцами имеет место уже приводимая «классическая» функциональная зависимость скорости углубки от осевой нагрузки на ПРИ. Рис. 38.
|
| Рис. 38 |
При бурении в мягких породах, по мере увеличения осевой нагрузки резко возрастает глубина резанья и, соответственно, механическая скорость бурения. Однако по мере внедрения резцов на всю выступающую часть корпус коронки касается поверхности забоя и мешает отделению и выносу частиц породы с забоя, происходит «зашламование забоя», разрушенная порода уплотняется и мешает дальнейшему внедрению резцов – скорость бурения падает.
В средних и твердых породах с повышением осевой нагрузки скорость бурения растет медленнее, при этом пропорционально возрастают силы трения и износ твердосплавных резцов. При больших значениях осевой нагрузки износ становится интенсивным, резцы быстро затупляются и скорость бурения уменьшается. При слишком большой осевой нагрузке твердосплавные резцы могут скалываться и бурение остановится. Кроме того, при слишком большой осевой нагрузке резцы или зубки коронки могут подгибаться внутрь и скважина некоторое время бурится на конус – «конусится», бурение становится невозможным, а участок скважины потом придется «разбуривать». Следовательно, в каждом конкретном случае имеется оптимальное значение осевой нагрузки, выше которой наступают негативные явления, снижающие скорость бурения – либо зашламование забоя, либо износ или поломка, или конушение резцов. При заниженных значениях осевой нагрузки, просто будет более низкая, чем возможно, скорость бурения и потеря производительности.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 953;