Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Из описания модели процесса бурения в главе 2 следует, что имеется возможность детально проследить за взаимодей­ствием каждого зубца произвольного венца шарошки с забоем, скважины. В общем случае в одновременном контакте с горной породой могут находиться два, три и даже более зубцов дан­ного венца.

На рис. 47 представлены графики изменения контактной пло­щадки одной из шарошек и долота в целом, полученные расчет­ным путем. Резкое изменение контактной площадки долота во времени соответствует разному количеству контактирующих зубцов. Таким образом, в течение некоторого интервала вре­мени реализуется определенная ситуация, при которой в кон­такте находятся от 0 до 3 зубцов каждого венца. При этом может быть рассчитано углубление зубцов. Затем возникает новая ситуация с другим набором и расположением контакти­рующих зубцов. Те зубцы, которые остаются в контакте, про­
должают взаимодействовать с породой, но при ином распреде­лении осевой нагрузки по контактирующим венцам. При расчете внедрения тех зубцов, для которых этот про­цесс продолжается, автоматически учитывается изменение в распределении нагрузки. Так, если количество контактирую­щих зубцов увеличилось, то максимальная величина углубления, достигнутая во время данного интервала, уменьшается. Таким образом, максимальное углубление зубцов при разных контакт­ных ситуациях оказывается различным. Суммированием этих эффектов во времени определяется осредненная величина макси­мального углубления, которая принимается во внимание при расчете скорости проходки. Очевидно, что к расположению по­родоразрушающих элементов на рабочих поверхностях шарошек в числе других требований предъявляется и требование мини­мальной средней контактной площадки долота с забоем. Что касается роли амплитуды текущей контактной площадки, то она, возможно, также оказывает влияние на показатели про­цесса бурения, но1, этот вопрос требует специального выяснения.

Очевидно, нужно сравнить результаты расчета скорости бурения долотами с одинаковой средней контактной площадкой, но с разными амплитудами ее колебаний.

Описанная выше картина взаимодействия шарошек долота с забоем может быть использована также и для некоторых других целей. Действительно, в данный момент времени каждый из контактирующих зубцов углублен на некоторую величину Zrkm и, следовательно, в соответствии с характеристикой P(z) может быть определена сила сопротивления породы внедрению этого зубца. Очевидно, что сумма всех этих сил, средняя во времени, остается при прочих равных условиях постоянной. ■Следовательно, происходит непрерывное перемещение равно­действующей сил сопротивления породы на каждой шарошке и на всем долоте. Таким образом, факт перемещения равнодей­ствующих является результатом изменения расположения кон­тактных площадок и величин углубления контактирующих зубцов.

Возможность расчета перемещения равнодействующих реак­ции забоя во времени дает исходные данные для определения нагрузки на опоры, от которой зависит характер и интенсив­ность их износа. .

Совершенно аналогично может быть рассчитано изменение во времени крутящего момента на долоте. Этот показатель, наряду со средним крутящим моментом, имеет существенное значение. Максимальная величина крутящего момента может превосходить среднюю во много раз (рис. 48). Массы, вра­щающиеся вместе с долотом, обеспечивают перераспределение энергии таким образом, что общая затрачиваемая мощность соответствует среднему значению момента. В то же время мо­мент страгнвания с места под нагрузкой может быть очень

Рис. 48. Расчетная зависимость изменения среднего момента на долъ-

те во времени

велик. В случае турбинного способа бурения, когда момент инерции вращающихся масс незначителен, иногда возникает опасность остановки турбины. Конечно, это может произойти только в том случае, если максимальное значение крутящего момента сохранится относительно долгое время, значительно большее, чем цикл работы одного зубца.

Важной характеристикой процесса бурения является отно­шение р. Оно в известной степени определяет требо­

вания к перегрузочной способности турбобура, т. е. к отношению тормозного и рабочего крутящего моментов. Это отношение мо­жет быть существенно больше 1.

Изложенное выше свидетельствует о том, что есть целый ряд различных аспектов работы буровых долот, для исследо­вания которых весьма важно учитывать и моделировать деталь­ную конструкцию рабочих поверхностей шарошек. Очевидно, что в этих случаях следует использовать наиболее совершенный вариант математической модели процесса бурения, учитываю­щий конструкцию и расположение зубцов каждого отдельного1 венца.

Комментарии запрещены.