Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В соответствии с категориями процессов, протекающих при контактировании поверхностей тел, различается несколько тео­рий, дающих представление о явлениях на границе их раздела.

1. Физическая теория на первый план выдвигает чисто меха­нические явления, определяемые силами, возникающими при деформировании микроподнятий при скольжении поверхностей. Сюда в первую очередь следует отнести теорию трения весьма твердых шероховатых тел, предложенную Э. И. Адировичем и Д. И. Блохинцевым.

2. Теория о процессах взаимодействия на участках контакта (наибольшего сближения) тел, связанных с различного рода деформациями выступов поверхностей и поверхностных слоев тел. Это направление разрабатывалось Л. Гюмбелем, школой Ф. Боудена,, И. В. Крагельским, Б. В. Дерягиным, Г. И. Епифа­новым и др. В этой теории рассматриваются явления сдвига, среза образования борозд, оттеснения материала с образованием волны из материала, движущейся вперед и по бокам движуще­гося тела, адгезионного схватывания поверхностей, пластиче­ского намазывания металла, точечных свариваний поверхностей и т. д.

3. Теория об электрических и электромагнитных явлениях, связанных с электризацией тел при трении.

4. Химическая теория, согласно которой компоненты смазок вступают в реакцию с металлическими поверхностями и обра­зуют новые соединения (например мыла), обладающие анти­фрикционными свойствами и способствующие снижению коэф­фициента трения.

Необходимо отметить, что указанные теории не объясняют всей полноты явлений, происходящих при взаимодействии тел, и направлены в основном на объяснение происходящих про­цессов. До настоящего времени нет теории, объясняющей харак­тер возникновения и развития сил при контактировании твердого тела с жидко-пластичным веществом, т. е. металлической по­верхности с фильтрационной коркой. Анализ процессов, проис­ходящих на границе металл — корка, показывает, что с опре­деленными допущениями прихват бурильного инструмента можно объяснить теориями, согласно которым сила взаимодей-

ствия, возникающая на контакте, обусловлена преодолением молекулярной связи между поверхностями (сила адгезии) и механической силой трения.

Известно, что поверхности тел волнисты и шероховаты. По данным И. В. Крагельского, самые гладкие металлические поверхности имеют неровности высотой 0,05—0,1 мкм, а наибо­лее грубые— 100—200 мкм. Размеры частиц корки глинистых растворов в мкм:

Для коллоидной системы………………………………… 0,1—0,01

Для суспензий……………………………………………………. >0,1

Сравнение размеров частиц корки и шероховатостей металла показывает, что между неровностями поверхности металла можно уложить значительное число глинистых частиц. По­скольку глубина вдавливания трубы в глинистую корку зависит от приложенной силы, продолжительности контакта, свойств глинистой корки, характеризующих прочность ее структуры, то число контактирующих частиц корки в неровностях поверхности трубы увеличивается с ростом указанных факторов, т. е. с воз­растанием плотности укладки частиц. Такое положение приводит к созданию единой системы: труба — фильтрационная корка — стенка скважины. Самое слабое (податливое) звено этой систе­мы— корка, поэтому при освобождении трубы во время ликви­дации прихвата нарушение этой системы сопровождается дефор­мацией контактирующей части корки или в слое, близко при­легающем к зоне контакта (в случае когезионного нарушения связи) [57].

На вз имодействие металла с коркой, особенно в первона­чальный момент контактирования, в определенной степени влияют адгезионные силы, так как частицы корки, обладающие полярностью, взаимодействуют не только между собой, но и с другими телами, находящимися с ними в контакте. По мнению Б. В. Дерягина, все твердые тела обладают, кроме механиче­ской, молекулярной шероховатостью, которая не устраняется полировкой, так как связана с атомно-молекулярным строением тел. Поэтому даже идеально гладкие поверхности имеют опре­деленный коэффициент статического трения. Кроме того, между двумя соприкасающимися телами возможно атомно-молекуляр­ное взаимодействие в результате действия электрических сил отталкивания и притяжения. Силы молекулярного взаимодейст­вия зависят от расстояния между контактирующими поверх­ностями: чем оно меньше, тем больше возможность проявления этих сил.

Рассматривая явление прихвата труб в скважине, можно схематично разделить действующие при этом силы на силы механического прижатия труб к стенке скважины, связанные с действием перепада давления и горизонтальной составляющей веса колонны труб, и адгезионные силы взаимодействия, зави­сящие от качества глинистой корки, состояния контакта и среды.

Эти силы действуют совместно и в зависимости от условий соотношение их меняется.

Комментарии запрещены.