Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Как следует из главы 2, адекватность описания процесса бурения с помощью математической модели в значительной степени определяется условиями получения экспериментальных динамических характеристик горных пород. Эти характеристики зависят от условий физического моделирования единичного акта процесса разрушения, реализуемого в экспериментальной установке. Совершенно очевидно, что этот процесс в идеаль­ном случае должен воспроизводить взаимодействие зубца до­лота с породой в условиях забоя глубокой скважины. Столь же очевидно, что полное физическое моделирование практически невозможно. Поэтому весьма важным является установить ос­новные принципы получения характеристик горных пород в лабораторных условиях, которые, с одной стороны, могут быть технически достаточно просто реализованы, а с другой — обес­печат приемлемую точность прогнозных расчетов с помощью математической модели процесса углубления забоя скважины.

Динамическая характеристика сопротивляемости горной по­роды внедрению в нее индентора лишь частично определяет свойства самой породы. В значительной степени она зависит от размеров и формы самого индентора. Понятие «индентор» здесь и далее используется как обобщающее различные возможные варианты породоразрушающих элементов буровых долот раз­ных конструкций. Однако, даже имея дело с определенной парой «индентор — горная порода», нельзя говорить о динамиче­ской характеристике P(z), соответствующей этой паре. Сле­дует уточнить состояние поверхности породы, размеры и форму образца, скорость и траекторию движения внедряющегося индентора, характеристику его привода. В самом деле, образец горной породы может иметь плоскую поверхность или уступ, имитирующий стенку скважины, может быть образован уча­стками конических или криволинейных поверхностей, соответ­ствующих разным зонам забоя, может быть обработан специ­альным инструментом или представлять собой неровную пред’ разрушенную поверхность с лунками и выступами между ними.

Далее, индентор может внедряться в породу нормально к ее поверхности или иметь определенную тангенциальную состав­ляющую скорости. Механизм, внедряющий индентор, может быть устроен по принципу заданной скорости внедрения или заданной первоначальной энергии. Наконец, возможны различ­ные условия взаимодействия индентора с образцом горной по­роды. Внедрение может происходить в разных средах: воздухе, воде, глинистом растворе, масле и т. д. Сам образец в общем случае подвергается действию гидростатического, горного и порового давлений и, возможно, повышенной температуры.

Очевидно, что каждому из возможных сочетаний перечис­ленных факторов в принципе соответствует своя зависимость Р (z). С точки зрения моделирования процесса взаимодействия инструмента с породой для заданного технико-технологического* варианта можно поставить задачу — возможно более точно воспроизвести в эксперименте условия, соответствующие рабо­те каждого из зубцов, входящих в комплект вооружения доло­та. Однако такой прямой подход к моделированию чреват зна­чительными техническими сложностями. Кроме того, потребное количество испытаний может оказаться очень большим, учиты­вая значительное разнообразие типов зубцов, входящих в комп­лект вооружения одного долота, и необходимость повторных экспериментов, обусловленных дисперсией свойств горной по­роды. Поэтому естественно стремиться к стандартизации усло­вий эксперимента, используя определенные упрощения, не влияющие существенно на вид характеристики — P{z). Смысл этой стандартизации заключается в следующем. Эксперимен­тальные динамические характеристики горных пород должны быть по возможности получены с использованием минимального набора эталонных инденторов. Испытания выполняются на стандартной лабораторной установке, в которой поддержи­вается необходимый минимум забойных режимных параметров. Подготовка образцов для испытаний должна соответствовать определенным стандартизованным правилам. Изучению влия­ния некоторых основных условий подготовки и выполнения лабораторных испытаний кернов горных пород, обеспечиваю­щих функционирование математической модели процесса буре­ния, и посвящена настоящая глава.

Комментарии запрещены.