Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Рассчитаем забойную мощность, необходимую на бурение при встрече валуна. Рассмотрим сложный случай, когда валун встречается по периферийной части лезвия и бурение осуществляется без отбора

IF керна. Для простоты ограничимся случаем, когда инструмент встречает |£’один валун, имеющий сферическую форму.

Для этого случая в забойной мощности может быть выделено пять составляющих, первая из которых определяется по формуле

ahD2 —

N,.=—<о, (11.18)

где N..—мощность, затрачиваемая на срезание стружки породы; ст—удельное сопротивление породы разрушению; h — высота срезае­мой стружки; D—наружный диаметр инструмента; со —угловая ско­рость вращения инструмента.

Вторая составляющая—мощность, расходуемая на преодоление сил трения о забой, вычисляется по формуле

РГ. П •

N,2=-Ч-(0, (11.19)

ч

где Р—осевая , нагрузка на инструмент; /3 — коэффициент трения инструмента о породу.

Третья составляющая мощности (динамическая) рассчитывается с помощью выражения

//,3 = рпЛ/Гсо764, (11.20)

где рп—плотность породы.

Формула для четвертой составляющей мощности, затрачиваемой при встрече и смещении валуна, имеет вид

N«—na^tL Jh(d-h) (1 — Д/2), (11.21)

V 1 +/2

где d—диаметр валуна; /х—коэффициент трения (сопротивления) в приводе за счет расклинивающего воздействия валуна; /? — коэф­фициент трения инструмента о валун.

Динамическая составляющая мощности N,5 на основании теоремы об изменении количества движения тела при ударе и условии, что коэффициент восстановления к = 0, может быть установлена по формуле

nk„p. D2d2a>2

V2At. (11.22)

где к„—коэффициент, учитывающий массу породы, воспринимающей удар инструмента по валуну, fc„=l,5 —2,5; рв — плотность породы валуна; г„ — врЬмя соударения инструмента и валуна (примерно соответствует 0,005 с).

По сравнению с расчетом мощности, представленным в гл. 8, здесь не учитываются затраты мощности на трение бура о стенки скважины и преодоление диссипативных сопротивлений (при малых частотах вращения обе составляющие незначительны). Поскольку

217

бурение в рыхлых отложениях при наличии твердых включений, как правило, осуществляется при небольших глубинах скважин, необходимость в расчете мощности на холостое вращение труб для этого случая отпадает.

Рассчитаем баланс забойной мощности для следующих близких к реальным исходных данных ст=4-106Н м’2, D составляет 0,75 . и 1,5 м; <7=0,08 м; /j =0,3; /2 = 0,5; /3 = 0,4; Л = 0,005 м; рп = 2100 кг-м_3; рв = 3000 кг-м-3; Р= 10 000 Н; са составляет 6 и 12 с-1; кп = 2.

Данные расчета забойной мощности представлены в табл. 11.3.

Приведенные расчеты позволяют сделать следующие основные выводы: при встрече даже небольшого валуна потребляемая при бурении мощность возрастает (более чем в 2 раза), на срезание стружки затрачивается от 27 до 42% мощности; динамические ■ составляющие мощности (Аз2 и N3$) незначительны и составляют 5—10%. j

Комментарии запрещены.