Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Исследованию физико-механических свойств горных пород посвящено большое количество научных иссле­дований. Классические труды И. С. Успенского, М. М. Прото — дьяконова, И. А. Остроушко, А. А. Шрейнера, P. M. Эйгелеса, Л. И. Барона, Н. И. Любимова, Б. И. Воздвиженского и других ученых легли в основу методик, доказавших свою эффектив­ность при разработке нового высокопроизводительного поро­доразрушающего инструмента.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ОДНООСНОМУ СЖАТИЮ

Испытание горных пород на одноосное сжа­тие — наиболее распространенный метод общей оценки проч­ностных свойств горных пород. Максимальная нагрузка, при­ходящаяся на единицу площади сжимаемого образца в мо­мент его разрушения, является временным сопротивлением породы одноосному сжатию стсж или пределом прочности по­роды на одноосное сжатие.

Сущность определения стсж заключается в следующем. Для испытания готовят образцы правильной формы (кубической или цилиндрической), при этом плоскости образцов, к кото­рым прикладывают нагрузку, должны быть параллельны и отшлифованы.

Нагрузку на образцы создают с помощью гидравлического пресса.

22 марта 1961 г. в Праге на Международном совещании был принят текст Основных положений по определению прочности горных пород на одноосное сжатие, ставший об­
щепринятым международным стандартом. Для определения стсж рекомендовано использовать образцы керна диаметром и высотой 40-50 мм с отношением d/h = 1. Торцовые поверх­ности должны быть обработаны на шлифовальном круге, от­клонение от параллельности и перпендикулярности к оси об­разца допускается не более 0,05 мм.

Испытания должны проводиться при скорости нагружения в пределах 50-100 Н/(см — с).

Если отношение d/h не равно единице, тогда рекомендует­ся сделать перерасчет предела прочности на сжатие по фор­муле

есж = , (3.1)

сж 7 + 2 d/h

где ad — показатель прочности, полученный на образце с не­стандартным отношением диаметра к высоте образца.

Для коррекции показателя прочности на сжатие, получен­ного на образце нестандартного диаметра, может быть ис­пользована формула Л. И. Барона

= ст„

^d./d, , . (3.2)

где ссж2 — показатель прочности породы при диаметре образ­ца с/2; аСЖ) — показатель прочности породы при диаметре об­разца d^.

При определении временного сопротивления горных пород одноосному сжатию большое значение имеет соблюдение стандартных условий опытов, важнейшими среди которых являются следующие.

Величина коэффициента трения между торцами образцов породы и плитами пресса. При уменьшении коэффициента трения (использование прокладок из картона, свинца, пара­фина) предел прочности на сжатие уменьшается в 2-3 раза. Использование прокладок стандартом не предусмотрено.

Направление приложенной нагрузки по отношению к на­пластованию пород. При сжатии пород перпендикулярно к напластованию стсж в 1,5-1,7 раза больше показателя, полу­ченного при сжатии параллельно напластованию.

Скорость нагружения образцов пород. При увеличении скорости перемещения пуансона пресса от 0,03 до 50 мм/мин значение стсж возрастает в 1,8 раза. При увеличении скорости возрастания нагрузки на образец свыше 200 Н/(см2-с) показа­тель предела прочности особенно резко возрастает.

В связи с трудоемкостью подготовки образцов горных пород к испытаниям в России в Институте горного дела
им. А. А. Скочинского был разработан метод определения со­противления раздавливанию асж на образцах неправильной формы, который также был рекомендован международным совещанием в Праге. Образцы объемом примерно 100 см3, размеры которых отличаются друг от друга не более чем в 1,5 раза, раздавливают на прессе со скоростью 5-15 мм/мин. При этом приложенная нагрузка должна быть направлена вдоль максимального размера образца и перпендикулярно к напла­стованию (испытывают 15-20 образцов).

Сопротивление раздавливанию (единица силы/единица площади) образцов горных пород неправильной формы вы­числяют по формуле

ъ’сж = Р{ 1/^)0’67, (3.3)

где Р — максимальное усилие раздавливания; — объем об­разца.

Установлено, что в среднем я’сж = 0,191а«]. (3.4)

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД РАСТЯЖЕНИЮ

Временное сопротивление горных пород рас­тяжению Стр определяется как отношение усилия разрыва об­разца к площади его поперечного сечения.

Важной технической проблемой при испытании горных пород на разрыв является фиксация образцов: их крепление не должно создавать в теле образца дополнительных сжи­мающих или изгибающих напряжений. Применяют различ­ные образцы захватов горных пород:

1) рифлеными плашками;

2) заливкой в цемент;

3) винтовыми зажимами;

4) приклеиванием.

Для определения предела прочности на разрыв применяют Также метод соосных пуансонов. Для этого в центре образца горной породы высверливают отверстие диаметром, равным диаметру применяемых пуансонов.

Отверстие заполняется вязким веществом (например, сме­сью, состоящей из 75 % канифоли и 25 % парафина). Нагруз­ку на пуансоны повышают до тех пор, пока не произойдет разрыв образца. Позже вместо этой смеси было предложено применять резиновые цилиндры. Обусловлено это было тем, что при использовании мастики передача давления на образ­цы слабых по прочности или пластичных пород уменьшается с увеличением деформации образцов. Использование резино­вых цилиндров устраняет этот недостаток.

Предел прочности горных пород на растяжение вычисля­ется по формуле

(3-5)

где ап — давление на пуансоны (единица силы/единица пло­щади); Dud — внешний и внутренний диаметры испытуемого образца; К„ — поправочный коэффициент, К = 1,21 для вул­канизированной резины.

Известен также метод определения стр, разработанный К. В. Руппенейтом, сущность которого заключается в следую­щем.

Круговая пластинка горной породы (спил с керна) нагру­жается штампом до тех пор, пока не разрушится.

Предел прочности на растяжение определяется по форму­ле

cjp = КарР, (3.6)

где Кпр — коэффициент приведения, определяемый опытным путем для пластинок пород и штампов различного размера; Р — нагрузка на штамп.

Для определения величины сопротивления горных пород изгибу, сдвигу (срезу) используют стандартные методы, при­меняемые в сопротивлении материалов и строительном деле. Эти характеристики горных пород в бурении имеют вспомо­гательное, второстепенное значение.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

В России в Центральном геологоразведочном институте (ЦНИГРИ) был разработан и нашел широкое при­менение на практике принципиально новый метод определе­ния динамической прочности FA горных пород методом объ­емного дробления.

Характеристика динамической прочности отражает спо­собность горной породы к объемному дроблению при силовом механическом воздействии. Под объемным дроблением сле­дует понимать полное разрушение образцов горных пород вплоть до потери ими общей первоначальной формы.

Хорошо зарекомендовал себя на практике метод определе­ния динамической прочности пород, заключающийся в сле­дующем.

Для проведения опыта готовят пять порций образцов гор­ных пород. Каждая порция состоит из пяти кусочков горной породы, размеры которых составляют 1,5-2,0 см.

Порция кусочков породы помещается в загрузочный стакан, в который в ходе опыта сбрасывается груз весом 24 Н с посто­янной высоты 0,6 м. Число сбрасываний можно изменять от 5 при испытании мягких и хрупких пород до 15 при испытании крепких и пластичных горных пород. Показателем сопротивле­ния породы объемному дроблению служит выход фракции крупностью менее 0,5 мм (средний размер бурового шлама при бурении с динамическим воздействием на забой), оцениваемый высотой столба пыли, составляющей до 0,5 м по шкале плун­жера специального объемомера или мерной мензурки.

Показатель динамической прочности определяют по фор­муле

Рд = 202уд/4, (3.7)

где 1П — высота столбика пыли в объемомере, мм.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТВЕРДОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Как указывалось в предыдущих разделах, гор­ную породу нельзя однозначно охарактеризовать неким абсо­лютным показателем твердости — способности сопротивляться внедрению индентора. Главная методическая проблема оцен­ки твердости горных пород состоит в следующем: универ­сальные предельно обобщенные характеристики твердости не учитывают специфики конкретных условий бурения и их применение малоэффективно, а частные специфические ха­рактеристики, учитывающие все нюансы реального внедре­ния резцов различного типа в горную породу при бурении создают немалые сложности в применимости методик (горная порода при этом характеризуется таким большим числом по­казателей, имеющих смысл при использовании одних видов инструмента и не имеющих смысла при использовании дру­гих, что сами характеристики твердости лишаются своего практического значения).

Используемые в металлообработке методы Бриннеля и Ро­квелла для оценки твердости поверхности металлических де­талей непригодны для оценки твердости горных пород, так как в большинстве случаев вследствие хрупкости и сложного агрегатного строения горных пород невозможно точно заме­рить площадь и глубину внедрения индентора.

Многолетняя технологическая практика бурения позволила выделить несколько методов оценки твердости горных пород из большого числа методов, предложенных исследователями в разное время.

Метод Е. Ф. Эпштейна заключается в следующем. В плос­копараллельный образец (куб с размерами граней 6×6 см) с помощью гидравлического пресса вдавливают односторонний или двусторонний клин, изготовленный из твердого сплава с длиной лезвия Ь и углами приострения а соответственно 45 и 60°. Клин может иметь площадку затупления шириной Ах. Клин вдавливают нагрузкой Р, не приводящей к разрушению образца и после ее снятия измеряют глубину канавки Лк (в см), образовавшейся в образце породы. По формулам подсчи­тывают агрегатную твердость, измеряемую в единицах силы, отнесенных к площади:

1) при одностороннем клине

Я = —р—; (3.8)

Ыг^да

2) при двустороннем остром клине

Н =—— —— ; (3.9)

ТЬЩда /2

3) при двустороннем притупленном клине

Н =——— ——— . (3.10)

2ЬЛк1да/2 + Дх

Метод Е. Ф. Эпштейна применим только для оценки твер­дости вязких, пластичных горных пород. Аналогичные методы были разработаны и используются в различных странах, в частности в Германии (Г. Фрасен, 1954 г.).

Метод вдавливания штампа с плоским основанием был предложен Л. А. Шрейнером еще в 1942 г. и с тех пор под­твердил свою высокую эффективность. Метод заключается в следующем. В шлифованную поверхность образца породы с плоскопараллельными гранями с помощью гидравлического пресса или специальной установки УМГП-3 вдавливается ци­линдрический или конический штамп с плоским основанием.

Рве. 3.1. Диаграмма зависи­мости деформации от нагруз­ки при вдавливании штампа

Штампы изготавливают из стали с последующей закалкой до твердости Н11С 10-62, а для испытания особо прочных по­род применяют штампы из твердого сплава. Площадь основа­ния штампа зависит от исследуемых горных пород. При ис­пытании мелкозернистых и умеренно пористых пород пло­щадь основания штампа составляет 1-2 мм2, а для исследова­ния мягких и сильнопористых пород применяют штампы площадью 5 мм2.

В процессе испытаний записывается диаграмма нагрузка — деформация (рис. 3.1).

С диаграммы снимаются параметры, через которые вычис­ляются следующие характеристики свойств горной породы:

1) твердость (по штампу или по Шрейнеру)

Рш = Р0/5Ш. ед. силы/ед. площади, (3.11)

где Р0 — максимальное значение нагрузки, фиксируемой диа­граммой; 5Ш — площадь основания штампа;

2) условный предел текучести

(3.12)

Ро = Р/5ш, ед. силы/ед. площади,

где Р) — нагрузка, соответствующая на диаграмме усилие — деформация моменту перехода от прямолинейного участка к криволинейному;

3) удельная объемная работа разрушения

(3.13)

Ау = — А°6^ , ед. работы/ед. объема,

где А, б и Лш — работа, затрачиваемая соответственно на раз­рушение образца горной породы и деформации штампа; Ул — объем лунки;

4) удельная контактная работа разрушения

= А,6_1 Ли-1 (3.14)

а также некоторые другие характеристики деформационных свойств породы.

Модификацией метода Л. А. Шрейнера является метод Л. И. Барона и Л. Б. Глатмана (1966 г.). При этом методе обра­зец горной породы любой конфигурации должен иметь объем не менее 250 см3 и высоту не менее 120 мм. Штамп вдавли­вают в естественную не обработанную поверхность образца до момента разрушения породы. Значение контактной проч­ности (твердости) вычисляется по обычной формуле

= —, ед. силы/ед. площади. (3.15)

Площадь основания штампа выбирается в пределах от 5 мм2 (крепкие породы) до 10 мм2 (мягкие породы). Для очень мягких пород (рк < 1 кН/мм2) испытания рекомендуется проводить двумя штампами с соотношением площадей оснований 3:4. В этом случае контактную прочность вычисляют по формуле

Я — Р

рк = ——- *-, ед. силы/ед. площади, (3.16)

■^2 “ ^1

где Р и Р2 — разрушающая нагрузка при вдавливании штам­пов с основаниями меньшей 51 и большей площади.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХРУПКО-ПЛАСТИЧНЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД

Эти методы в горном деле и, в частности, в бурении весьма многообразны. Однако ввиду того, что до на­стоящего времени отсутствует четкое разграничение смысла понятий вязкость, ударная вязкость, пластичность, текучесть горных пород, следует строго ограничить методы, применяе­мые в бурении. Характер деформации и разрушения горных пород, выражаемый хрупко-пластичными свойствами, намно­го специфичнее в различных технологических процессах, так как деформация реализуется на макрокристаллическом уров­не. В бурении оценка хрупко-пластических свойств горных пород выполняется на базе метода Л. А. Шрейнера и его мо­дификаций.

По диаграмме нагрузка — деформация (см. рис. 3.1), графо­аналитическим способом вычисляется условный коэффициент пластичности по следующей формуле

где Л0б — общая работа, затраченная на разрушение породы и деформацию штампа (площадь ОАВС на диаграмме рис. 3.1); Ауд — общая работа упругой деформации породы и штампа (площадь ОДЕ); Аш — работа, затраченная на деформацию штампа.

Значение Аш вычисляется по показателям размеров штампа и модуля Юнга на основе закона Гука

А7 = P1/EF, (3.18)

где А1 — упругое сжатие штампа; 1 — длина штампа; Е — модуль Юнга; F — площадь поперечного сечения штампа;

Аш = AIP.

На основе данной методики оценки пластичности все гор­ные породы были разделены на три основных класса: упру­гохрупкие (К == 1, целесообразно разрушение путем ударного воздействия и раздавливания); пластично-хрупкие (1 < К < 6, допустимо режущее и режуще-скалывающее воздействие); пластичные (К > 6, наиболее эффективное разрушение в процессе бурения обеспечивается резанием). Коэффициент пластичности пород, не дающих хрупкого разрушения, услов­но принимается равным бесконечности. Для количественной оценки пластичности пород этого типа В. В. Булатов и B. C. Федоров (1966 г.) предложили вычислять условный ко­эффициент пластичности через отношение общей работы деформирования породы при вдавливании штампа на глуби­ну, равную его диаметру, к работе, затрачиваемой на упругое деформирование породы тем же штампом.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АБРАЗИВНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Количественная оценка абразивности горных пород необходима для создания и совершенствования поро­доразрушающего инструмента, предназначенного для работы в различных горно-геологических условиях, проектирования параметров режима бурения, нормирования труда и матери­альных затрат на буровых работах, а также для установления рациональных областей применения коронок и долот. В связи с этим практическое значение имеют лишь те методы, кото­рые обладают достаточной степенью универсальности, с не­обходимой полнотой и точностью фиксируют способность горной породы изнашивать породоразрушающий инстру­мент различных типов при разных способах воздействия на забой.

Основные методы определения абразивности пород, ис­пользуемые в технологии бурения, делятся на четыре группы:

1) испытания монолитных пород; 2) испытания раздроблен­ных порошкообразных масс; 3) расчет абразивности на осно­ве прочностных параметров и структурных характеристик пород; 4) оценка абразивности на основе интерпретации из­менения скорости проходки скважин. Методы каждой из указанных групп имеют общетехнологическое значение (применимы к любым способам бурения и пригодны для со­поставления разных способов), но весьма различаются по возможностям использования в полевых условиях, по степени оперативности реализации и точности оценки.

Определение абразивности монолитных пород впервые было выполнено Е. Ф. Эпштейном и Н. В Пичахчи. Стержень из твердого сплава, эксцентрично закрепленный в патроне шпинделя, в течение 10 мин истирали об образец горной по­роды. За меру абразивности принимался коэффициент износа стержня, равный отношению объема износа стержня к вели­чине работы, затраченной на трение — износ твердосплавного стержня на единицу работы сил трения. Впоследствии неод­нократно предпринимались попытки таким образом — путем прямого физического моделирования износа инструмента в процессе бурения — оценивать способность горных пород к износу инструмента. Однако кажущаяся простота метода не соответствует действительной трудоемкости его реализации: существенные сложности возникают при замере мощности, расходуемой на трение, с искажающим влиянием продуктов истирания стержней на коэффициент трения и абразивность породы. Также имеется ряд других проблем, усложняющих реализацию метода.

Наиболее полно оценка абразивности монолитной горной породы может выполняться на специальной установке, разра­ботанной Л. А. Шрейнером. Тщательно отшлифованный обра­зец горной породы (керн) закрепляется в строго горизонталь­ном положении на рабочем столе, перемещающемся в гори­зонтальном направлении со скоростью 4 об/мин. Образец подводят под эталонное режущее кольцо диаметром 30 мм и толщиной 2,5 мм, изготовляемое из углеродистой закаленной стали (содержание углерода 0,8 %). Кольцо вращается с фик­сированной частотой (от 300 до 1400 об/мин) при усилии от
10 до 300 Н. В зону контакта кольца с породой подается ох­лаждающая жидкость. В процессе опыта с помощью счетчика ведется счет числа оборотов кольца.

Технические решения, положенные в основу конструкции данной установки, позволяют свести к минимуму искажаю­щие влияния: перемещение образца горной породы относи­тельно вращающегося кольца позволяет избежать засалива­ния (загрязнения продуктами износа) точки контакта, благо­даря счетчику оборотов более точно фиксируется длина пути трения и работа, затрачиваемая на трение.

Изменение диаметра кольца в результате абразивного из­носа используется в качестве основы для расчета коэффици­ента абразивности:

(3.19)

Каб р = AVC/Р,

где AVc — объемный износ стали на единицу пути трения, ед. объема/ед. длины; Р — нагрузка на кольцо, ед. силы.

Абразивность дробленной породы может определяться не­сколькими методами.

Метод А. В. Кольченко заключается в следующем. Глини­стый раствор (2200 мл) плотностью 1,07-1,08 г/см3 смешивают с порошком породы фракции крупностью 0,1-0,25 мм объе­мом 300 см3. Под давлением газа 1 МПа из насадки со скоро­стью 35 м/с смесь подают на стальной эталонный образец — диск диаметром 28 мм и толщиной 5 мм, установленный на расстоянии 25 мм от торца насадки под углом 45°. За показа­тель абразивности горной породы принимается объемный износ пластинки.

В ЦНИГРИ разработан метод определения коэффициента абразивности горных пород, в соответствии с которым засы­пают в специальный стакан 1 см3 раздробленной породы (размер частиц < 0,5 мм) вместе со свинцовой охотничьей дробью № 5 (16-19 шт.). В течение 20 мин стакан встряхива­ется на специальном вибростенде (прибор ПОАП) с частотой 1400 двойных ходов в 1 мин, в результате чего дробь теряет часть своей массы. Коэффициент абразивности рассчитывают по формуле

(3.20)

Кабр = АО/100,

где А О — потеря массы дроби, мг.

Определение абразивности на основе анализа прочност­ных характеристик горных пород базируется на использова­нии, во-первых, многолетнего технологического опыта и, во — вторых, на раскрытии физической сущности явления износа,

Рис. 3.2. Зависимость абра­зивного износа стали от твердости по штампу песча­ников

определяемого прочностными характеристиками взаимодей- ствующих тел (горной породы и породоразрушающего инст­румента).

На рис. 3.2. представлена полученная экспериментальным путем (И. П. Мельничук, 1973 г.) кривая зависимости показа­теля абразивности (коэффициента абразивного износа) пес­чаников от их твердости по штампу. Нелинейный характер зависимости свидетельствует о побочном влиянии на абра­зивность горной породы некоторых других факторов. В слу­чае песчаников таким побочным фактором является зерни­стость (крупность) минеральных зерен, слагающих песчаники, которая сама по себе, независимо от прочности породообра­зующих минералов, влияет как на твердость по штампу, так и на абразивность горной породы.

С увеличением твердости минералов в общем случае абра­зивность возрастает — это соответствует природе абразивного износа, когда баланс взаиморазрушения горной породы на забое и породоразрушающего инструмента в конечном счете определяется соотношением значений их прочности.

Но с уменьшением крупности зерен минеральных агре­гатов происходит существенное относительное уменьшение способности горной породы изнашивать инструмент. В пер­вом приближении это можно объяснить рассредоточением разрушающей инструмент реакции забоя за счет большого количества частиц породы и уменьшением величины элемен­тарных разрушающих воздействий. В то же время незави­симо от твердости породообразующих минералов с уменьше­нием зернистости возрастает твердость горных пород по штампу, агрегатная твердость и контактная прочность. Это

связано с относительным увеличением количества межкри — сталлических связей (цементных прослоек), попадающих под торец индентора, усилие разрушения которых фиксирует ве­личину рш.

Кривая, представленная на рис. 3.2, показывает, что для песчаников, слагаемых агрегатами минеральных зерен посто­янного состава, зернистость является определяющим показа­телем. Поэтому с возрастанием рш абразивность падает. Од­нако приведенный на рис. 3.2 график не применим к породам других типов. Для каждой группы пород механизм влияния на абразивность твердости породообразующих минералов и зер­нистости минеральных агрегатов имеет свой особенный ха­рактер. В горных породах, прочность которых определяется прочностью межкристаллических связей (прочностью цемен­та), зернистость сказывается в большей степени, а в горных породах с весьма высокой твердостью породообразующих минералов (корунд и гранатсодержащие сланцы, кварцевые песчаники, скарны, роговики, джеспиллиты, кварциты), а также в горных породах, твердость по штампу рш которых определяется соотношением количества различных минера­лов, зернистость имеет подчиненное второстепенное значе­ние. В каждом конкретном случае для горных пород различ­ного типа (на каждом крупном месторождении) прогноз аб­разивности пород по сравнительно легко определяемым фи­зико-механическим характеристикам должен иметь экспери­ментальное лабораторное подтверждение.

Из практического опыта бурения выведен универсальный параметр, усредняющий влияние зернистости на твердость и абразивность горной породы — коэффициент трения /тр.

Коэффициент абразивности при этом в одних случаях оп­ределяют как

Кабр = /фРш, (3.21)

а в других — более сложными зависимостями, учитывающими влияние многих факторов.

Определение абразивности пород по результатам бурения скважин до настоящего времени является наиболее эффек­тивным экспресс-методом, применяемым в полевых условиях. Эффективность этого метода обусловлена еще и характером недр, как объекта с ограниченными возможностями непо­средственного контроля. Сколь точными и полными не были бы данные о свойствах горных пород, полученные в лабора­тории, их практическое использование весьма затруднитель­но, потому что бурильщик не может знать, какая именно гор­ная порода находится в данный момент на забое под режу­щими элементами долота или коронки.

Для целей нормирования (определения категории буримо — сти пород) определение абразивности может выполняться по итогам каждого рейса бурения. При использовании кольце­вых буровых коронок коэффициент абразивности горных по­род определяется

Кл6р=^^. (3.22)

где яг, и лг2 — масса коронки до бурения и после него; Лр — проходка (углубление скважины за время работы коронки).

Для лопастных долот при заданных параметрах режима бурения степень абразивности пород оценивается через раз­меры площадки затупления режущих кромок

= (3.23)

где ^ и Рн — соответственно конечная (по окончании буре­ния) и начальная (до начала бурения) площадь площадки за­тупления; £ — время работы долота на забое.

При произвольных параметрах режима бурения аналогич­ный показатель определяется по формуле

Кр= ЪпЛ’ (324)

°1п1р1

где £>2 и Г>1 — диаметр долота соответственно произвольный и приведения, по которому определялся показатель абразив­ности КР п2 и п( — частота вращения соответственно про­извольная и при расчете показателя КР; Р2 и Р — осевая на­грузка на долото соответственно произвольная и при опреде­лении К

Оперативный прогноз абразивности по данным бурения можно выполнить по графику затухания механической ско­рости бурения в ходе бурения. Для этого на график изме­нения ум (рис. 3.3) накладывают прямоугольный треугольник произвольной величины таким образом, чтобы один катет проходил через начало координат, а другой — представлял со­бой касательную к кривой зависимости механической скоро­сти бурения уи от времени £. Тангенс угла а (угла наклона ка­сательной в точке М) принимается за показатель абразивно­сти горной породы (коэффициент абразивности).

Комплекс физико-механических характеристик — времен­ное сопротивление сжатию и разрыву, твердость по штампу

Рис. 3.3. Определение абра­зивности пород по графику затухания механической ско­рости к,

ігм, м/мин

агрегатная твердость, контактная и динамическая прочность и абразивность — имеет самостоятельное технологическое зна­чение и рассматривается в последующих разделах (при опи­сании породоразрушающего инструмента и методики выбора параметров режима бурения различными способами). Кроме того, комплекс физико-механических свойств горных пород составляет основу более сложных специфических технологи­ческих характеристик объектов разведки — устойчивости, проницаемости, буримости, кернообразовательной способно­сти горных пород и некоторых других.

Комментарии запрещены.