Расчет частоты вращения породоразрушающего инструмента
Каждому классу пород и типу долот соответствуют свои оптимальные частоты вращения инструмента, при которых разрушение горных пород максимально. Расчет частоты вращения для шарошечных долот производится из условий:
• создания оптимальной линейной скорости на периферийном венце шарошки;
• по времени контакта зубьев долота с горной породой;
• по стойкости опор.
Для безопорных долот расчет производится только из условия создания необходимой линейной скорости на периферии долота. Расчет в этом случае ведется по формуле:
об/мин, (4.5)
где Vл – рекомендуемая линейная скорость на периферии долота, м/с; Dд – м.
Для шарошечных долот линейная скорость принимается:
в породах М – 3,4-2,8 м/с;
в породах МС – 2,8-1,8 м/с;
в породах С – 1,8-1,3 м/с;
в породах СТ – 1,5-1,2 м/с;
в породах Т – 1,2-1,0 м/с;
в породах К – 0,8-0,6 м/с.
Для алмазных и ИСМ долот Vл = 3-5 м/с, для долот PDC Vл = 1-2 м/с.
Меньшие значения линейной скорости берутся
• в трещиноватых неоднородных породах;
• в твердых абразивных породах;
• при повышенных осевых нагрузках;
• для шарошечных долот с твердосплавным вооружением.
Расчет частоты вращения шарошечного долота n2 по минимально допустимому времени контакта зуба долота с породой ведется по формуле
об/мин, (4.6)
где dш – диаметр шарошки, мм;
τ – минимальное время контакта зуба долота с породой, мс;
z – число зубьев на периферийном венце шарошки;
Dд – мм.
Для современных шарошечных долот в среднем dш=0,65 Dд. Минимальное время контакта для упруго-пластичных пород равно 5-7 мс, для упруго-хрупких – 6-8 мс, для пластичных – 3-6 мс. Меньшие значения принимаются в более твердых породах. Число зубьев на периферийном венце шарошки зависит от типа долота, его диаметра и номера шарошки. В среднем оно может быть принято для долот диаметром 142,9-190,5-20 шт; 215,9-244,5-22 шт; 269,9-349,2-24 шт.
Максимально допустимая частота вращения шарошечного долота n3 по стойкости опоры ведется по формуле
об/мин, (4.7)
где α – коэффициент, характеризующий свойства горной породы;
То – стойкость опоры, час;
То = 0,0935 Dд; где Dд – мм.
Для мягких пород α=0,7-0,9, для средних α=0,5-0,7, для твердых α=0,3-0,5, т.е. с увеличением твердости пород этот коэффициент уменьшается.
Для шарошечных долот из рассчитанных значений n1, n2 ,n3 первое является оптимальным, а принятые не должно быть больше меньшего из значений n2 и n3 . Для безопорных долот принимается значение n1.
Общие рекомендации по осевой нагрузке на долото и частоте вращения инструмента сводятся к следующим:
• с увеличением твердости горной породы осевую нагрузку следует увеличить при одновременном снижении частоты вращения;
• в трещиноватых неоднородных породах указанные параметры процесса бурения следует снижать;
• в течение рейса осевая нагрузка постепенно увеличивается.
В зарубежной практике в качестве параметра оптимизации процесса бурения шарошечными долотами используется произведение осевой нагрузки G в кН на частоту вращения инструмента n в с-1 .
По рекомендации фирмы Хюз Тул это произведение должно быть равно около 200 для долот диаметром 120,6 мм и до 550 при диаметре долота 311,1 мм.
Для долот диаметром 215,9 мм G · n ≈ 350, т.е. если частота вращения инструмента принята 3,5 с-1 , то осевая нагрузка должна быть около 100 кН.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 3278;