Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Модель процесса ударного погружения может быть представлена в следующем виде. По верхней части бурового снаряда, состоящего из колонны бурильных труб и заглубленного на некоторую величину 14* 211

конусного породоразрушающего наконечника, аналогичного показан­ному на рис. 11.2, периодически наносятся удары массой т,. При моделировании процесса были приняты следующие допущения: все движущееся элементы системы, в том числе бурильная колонна, абсолютно твердые тела; удар является абсолютно неупругим, т. е. коэффициент восстановления к равен нулю; сопротивление породы внедрению инструмента для конуса с заданным углом при вершине постоянно; валун имеет шарообразную форму; массой валуна по сравнению с массой снаряда можно пренебречь.

На основании теоремы об изменении кинетической энергии системы и теоремы об изменении количества движения системы при ударе, а также с учетом результатов, полученных в предыдущем разделе, можно рассчитать величину погружения породоразрушающего инст­румента за удар

Ь — — JJ — £——————————————————- , (11.10)

где g—ускорение свободного падения; Н—высота падения ударной массы; М—масса погружаемого инструмента (с учетом ударной массы); Pi— сила сопротивления породы внедрению конуса; d— диаметр валуна; сг—удельное сопротивление породы разрушению; f—коэффициент трения конуса о валун; а—угол при вершине конуса.

Сила Pi — Mg на основе экспериментальных данных может быть определена по следующей эмпирической формуле:

Pt-Mg= м 0018+}МО—4{3>14_ар — (N.11)

Здесь а—в радианах; все остальные величины в основных единицах СИ.

Экспериментальные исследования проводились в песке, содер­жащем один валун. Параметры установки были следующими: rrti — 75 кг; g=9,81 м-с-2; Н= 1 м, 717= 100 кг; D—0,095 м, а составляет 0,05, 0,07; 0,1 и 0,15 м; /=0,5. Величина су удельного сопротивления песка внедрению в него какого-либо элемента (валуна) составляет 17 105Па. Напряжения, возникающие в бурильной колонне при ударе, измеряли с помощью тензометрического метода. После каждого удара измеряли величину погружения инструмента за удар. Опыты проводили несколькими сериями с числом наблюдений в каждой серии от 8 до 30. Разброс опытных наблюдений был незначительным (коэффициент вариации изменялся от 0,06 до 0,5).

Предложенная выше формула (11.10) с учетом (11.11) достаточно хорошо отражает не только качественную, но в большинстве случаев и количественную сторону процесса. Увеличение диаметра валуна приводит к резкому возрастанию усилия, возникающего в буровом инструменте при ударе (по параболическому закону).

212

Результаты проведенных исследований позволяют дать важную в практическом отношении рекомендацию. При создании породораз­рушающего инструмента для бурения валунно-галечниковых пород ударными способами последний целесообразно оборудовать центра­льной конусной частью (опережающим буром). Без подобной вы­ступающей конусной части бурение валунно-галечниковых пород будет представлять более значительные трудности, что подтверждается накопленным к настоящему времени опытом. Угол конуса, как отмечалось, должен быть возможно меньшим (в пределах 45 60 ),

однако такое уменьшение не должно приводить к снижению прочности инструмента. При наличии центральной конусной части в кольцевом породоразрушающем инструменте крупные валуны будут оттесняться в сторону, а более мелкие — проходить в торцовые отверстия инструмента (между крепежными ребрами). Подобный инструмент :оздан на кафедре механики МГРИ, успешно прошел производст­венные испытания в ПГО «Центргеология» и в настоящее время применяется в ряде производственных организаций.

Комментарии запрещены.