Виды и области разрушения горных пород при бурении скважин

РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИМИ ИНСТРУМЕНТАМИ

Виды и области разрушения горных пород при бурении скважин

Нагружение элементов вооружения для создания разрушающих напряжений в горной породе под породоразрушающими инструментами при бурении создается осевой нагрузкой G, например, весом бурильного инструмента, к которому присоединен породоразрушающий инструмент. Разрушение горной породы охарактеризуем максимальной глубиной внедрения элемента разрушения в горную породу при единичных воздействиях и величиной углубления скважины за один оборот инструмента Н_о при вращательном бурении. Этот показатель называют проходкой за один оборот инструмента или интенсивностью разрушения горной породы породоразрушающим инструментом.

Рис. 7.1. Зависимости интенсивности разрушения горной породы от осевой нагрузки на долото (а) и от глубины бурения (б)

В зависимости от осевой нагрузки Л.А. Шрейнер выделил три характерных вида разрушения горной породы, которые на рис. 7.1,а обозначены соответственно I, II, III.

Вид I. Интенсивность разрушения горной породы прямо пропорциональна G и весьма мала. Скважина образуется вследствие истирания породы, а поэтому вид разрушения назван поверхностным истиранием.

Вид II. Прямая пропорциональность между интенсивностью разрушения породы и осевой нагрузкой на долото нарушается. Это связано с развитием усталостных явлений при многократных воздействиях инструмента на горную породу. Такой вид разрушения горной породы назван усталостным.

Вид III. Осевая нагрузка соответствует или превышает необходимую для создания напряжений под вооружением, превышающих сопротивление горной породы разрушению. Интенсивность разрушения горной породы по мере дальнейшего роста G вначале быстро возрастает, а затем темп роста снижается. Такой вид разрушения горной породы назван объемным.

Исследования показали, что в случае хрупких и пластично-хрупких горных пород третий вид разрушения делится на несколько областей объемного разрушения с границами, соответствующими нагрузкам на долото, при которых начинаются соответствующие скачки разрушения пород.