Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Абразивность — способность горных пород вызывать износ породоразрушающего инструмента или другого бурового обо­рудования, например бурильных труб, насосов и т. д.

От абразивности пород зависит расход долот, коронок, ис — _ тирающих материалов, бурильных труб. Вследствие этого изу­чение абразивных свойств горных пород имеет практическое значение.

Абразивные свойства зависят от твердости материалов, сос­тавляющих породу, от размера и формы зерен, от прочности связи между ними и взаимного расположения, от прочности цемента, трещиноватости горных пород и других факторов. Чем тверже зерна минералов, составляющих породу, чем острее их ребра, чем прочнее кристаллиты связаны друг с другом и чем крупнее зерна породы (в определенных пределах до 2,0 мм), тем выше абразивность породы.

Наиболее абразивными породами оказываются такие, в ко­торых твердые минералы (например, кварц, корунд) образуют каркас, заполненный относительно мягкими минералами.

Прочность связи между кристаллитами и твердость мине­ралов в основном определяют структурную прочность породы, т. е. ее твердость. Следовательно, абразивность зависит от твер­дости пород.

Существует несколько способов определения абразивных свойств. Широкое распространение получил способ, предложен­ный Л. И. Бароном и А. В. Кузнецовым. Сущность его состоит

в истирании торца вращающегося стального стержня о необра­ботанную горизонтальную поверхность образца горной породы и последующего определения изношенной массы стержня за пе­риод опыта с точностью до 0,1 мм. Для этого применяется стержень из прутковой незакаленной стали-серебрянки диамет­ром 8 мм и длиной 70 мм. На одном торце стержня высверлено глухое отверстие диаметром 4 мм, глубиной 10—12 мм. Стер­жень истирается сначала одним (сплошным) торцом, а затем другим. За критерий абразивности принимается потеря массы стального стержня за стандартное время опыта 10 мин при осе­вой нагрузке на стержень 150 Н при частоте вращения 400 об/млн. Испытание можно проводить на сверлильном станке.

Показатель абразивности а вычисляется по формуле

«п

а =——

2 п„

где <?г — потеря массы эталонного стержня за каждый парный опыт, мг; пп — число парных опытов.

Число едииичных опытов находится в зависимости от отно­шения

То = ^доп^Свар,

где /Сдоп — допускаемое отклонение точности определения пока­зателя а; /Свар — коэффициент вариации, который зависит от структуры горных пород и берется из табл. 1.3.

Таблица 1.3

Отношение уо и необходимое число единичных опытов сле­дующее:

‘ …………… 2,0 0,98 0,69 0,57 0,49 0,43

п…… 1 4 8 12 16 20

Для иллюстрации применения этого способа определим число необходимых парных опытов для установления абразивности Крупнозернистой породы, ДЛЯ которой согласно табл. 1.3 /<вар = = 30%. Задаваясь точностью измерения /СДоп=20%, получаем 1>о = 0,69; следовательно, число единичных опытов п=8, число парных опытов пп = 4.

В табл. 1.4 приведена краткая классификация горных пород по показателю абразивности а.

В инженерных расчетах абразивность пород часто характе­ризуют величиной коэффициента внешнего трения пары до­лото-порода.

Чпслеппые значения этого коэффициента для некоторых по­род по В. С. Федорову следующие:

Глина…………………………………….. . . . 0,12—0,2

Мергель………………………………………………. 0,20—0,30

Изнестияк…………………………………………….. 0,25—0,35

Песчаник кварцевый………………………………. 0,35—0,5

Гранит……………………………………. 0,47—0,45

Для определения абразивности пород V—IX категории по буримости можно также воспользоваться методом коронки, предложенным Н. И. Любимовым. В этом случае абразивность пород определяется выражением

кг/м, (1.16)

л

где 61 и Ог — масса коронки до и после опыта; Я — проходка, м.

Изнашивание некоторых породоразрушающих инструментов может происходить и под влиянием частиц разрушенной породы, находящихся в потоке промывочной жидкости. В связи с этим А. И. Любимов предложил определять абразивность разрушен­ной породы по износу свинцовых шариков в жидкой среде, обо­гащенной раздробленной породой. Дробление породы произво­дится на том же копре, на котором определяется динамическая вязкость горных пород (динамическая твердость). Раздроблен­ная до фракции 0,5 мм и мепее порода помещается в прибор ПОАП-2м вместе с водой и навеской охотничьей свинцовой дроби. В течение стандартного времени смесь встряхивается в вибрирующем приборе. Показатель абразивности породного шлама определяется по формуле

Яавр-<г/100, (1.17)

где (2 — потеря массы навески дроби за стандартное время опыта.

Комментарии запрещены.