ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 90
Скачиваний: 0
Коэффициент Кз выражает прочие потери энергии долота (шлам, опоры и др.).
Пример. |
|
Определить |
среднюю |
скорость |
бурения |
долотом |
|||
1В12МЛ при |
следующих |
данных: |
а |
= |
880 |
кг/см2; /0 = 0,5; |
|||
d = 295 мм; |
dm = 190 мм; г0 = 15; |
п = |
^ |
= - | |
; |
ß' = |
57°30'; |
||
* %
Наименование |
Интервал, |
Примерное |
Тип и размер |
Фактическая |
<4 |
|
нормативных |
м |
значение |
долота |
осевая |
на |
|
пачек |
ар, кг/см9 |
грузка, |
пг |
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
Менилитовая |
124—197 |
540—753 |
1В10С |
8,0 |
|
|
197—266 |
540—753 |
1В10С |
10,0 |
|
|
|
серия надвига |
|
|
||||
266—384 |
540—753 |
1В10С |
12,0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
- |
Быстрицкая |
384—465 |
780—890 |
1В10С |
12 |
|
|
серия |
465—632 |
780—890 |
вюс |
16—18 |
|
|
|
|
|
АСГ15-1ОСТ |
(17) |
|
|
Выгодско-па- 632—682 |
1090—1350 |
АСГ14-10Т |
16—18 |
|
||
сечнянская |
|
|
|
(17) |
|
і |
свита |
|
|
|
|
|
|
Манявская |
680—879 |
737—1044— АСГ14-ЮТ |
16—18 |
|
||
свита |
|
1900 |
|
(17) |
|
» « ♦ ■ I » |
|
|
(песчаники) |
|
|
|
|
Стрийская |
879—1019 |
490—615 |
АСГ15-1ОСТ |
16—18 |
|
|
серия |
|
|
БЮС |
Необходимая |
|
|
|
|
|
|
по формуле |
|
|
|
|
|
|
(32) |
|
Т |
|
|
|
|
7,7—9,7 |
||
50 |
|
|
|
|
|
|
|
: |
360° |
|
360° |
количество |
оборотов |
долота |
|||||
|
|
= 43° -f- —— |
= 67°; |
|||||||||
«об = 600 об/мин; осевая нагрузка |
Р0= |
7500 кг. |
|
|
|
|||||||
|
|
Работа удара зуба Т вычисляется по формуле (7) |
|
|
||||||||
Т — 7 5 0 0 /і |
18°\ |
sin 57°30' = 882 кг см. |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
cos ^ |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
||
j |
Фактическая, |
механическая |
Расчетная скорость, |
міч |
|
|
|
|||||
I |
|
скорость, м)ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
по формуле |
с учетом |
Примечания |
||||
|
средняя |
максимальная |
|
|
|
|||||||
j |
|
(32) |
|
коэффициента |
|
|
|
|||||
Г |
|
|
|
|
|
|
|
k = 0,65 |
|
|
|
|
|
|
8,7 |
12,0 |
|
|
18,7—13,4 |
12,1—8,7 |
Для |
|
долот |
||
|
|
|
|
1ВЮС |
||||||||
|
|
12,8 |
16,0 |
|
|
23,3—16,7 |
15,4—10,86 |
|||||
|
|
|
|
г0 = 17 |
||||||||
|
|
10,05 |
17,4 |
|
|
28,1—20,1 |
18,4—13,1 |
|||||
|
|
|
|
аг == 46° |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ß = |
55° |
|
I |
|
10,1 |
13,0 |
|
|
19,0—17,05 |
12,4—11,4 АСГ14-ЮТ |
|||||
1 |
|
15,6 |
21,4 |
|
|
27,5—24,1 |
17,9—15,7 |
г0 = |
18 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аг = |
49° |
|
|
|
9,96 |
14,0 |
|
|
18,4—14,9 |
12,0—9,7 |
ß = |
52°20' |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
j |
|
9,03 |
18,7 |
|
|
27,2—19,2— |
17,4—12,5— |
|
|
|
||
і |
|
|
|
|
|
10,5 |
|
6,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,01 |
13,4 |
|
|
41—33,4 |
26,7—22,3 |
|
|
|
||
—— 20.3— 17,5 13,2—11,3 25.4— 20,2 16,5—13,15
А |
51 |
4
Количество, ударов г определяется по формуле (8)
29,5 |
• 1,5- 1,5- 600 = 20 420 уд{мин. |
г ~ 19,0 |
|
Начальная скорость бурения
,2,85 • 882 • 20 420 • 0,55 = 31,8 cmJmuh, 29,52 • 880(0,66 + 0,5)
или 19,1 м/ч.
Средняя скорость бурения при К = 1 Lp — = 9,55 м/ч и
при К ~ 0,65
Lp = 0,65 • 9,55 = 6,2 л/ч.
Коэффициент К < 1, выражающий уменьшение скорости бурения в зависимости от ряда факторов, для общего случая должен учитываться
формулой (32) или (39).
Сравнение расчетных и фактических данных средних скоростей бурения (табл. 2) показывает, что расчетные данные доста точно близко соответ ствуют фактическим.
Это подтверждает
|
правильность |
исход |
|
ных позиций. Несо |
|
Рис. 26.Изменение коэффициента Кг от |
ответствие |
расчет |
тЯ |
ных данных по стрий- |
|
параметра у д у при f = 1 и ap=const. |
ской серии,очевидно, |
|
|
объясняется |
приме |
нением завышенных осевых нагрузок или наличием пород повышенной крепости.
При сравнении крепость пород ар взята по данным исследований кернов Битковской площади на одно осное сжатие, проведенных УкрНИГРИ.
32
УГОЛ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ
Мтобы определить угол разрушения, при котором
•скорость бурения была бы наибольшей, восполь зуемся формулой (31), для чего удобно принять
|
1,92 |
А- \ Ж . - В - |
5,8с2« = D. |
|
|||
'd (l- P ) |
|
||||||
л ’ |
- в ’ |
|
|
|
|
||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
. . |
а |
|
|
п . |
а |
_ |
а |
А s i n — |
- D ctg i ) |
= A |
В s i n |
— |
и cos — |
||
L = ~ - |
( B |
|
|
.. |
2- . |
||
tg ~2 |
+/о |
|
|
tg у 4" /о |
|
||
Приравнивая первую производную ~ к нулю, т. е.
dL |
А |
\2 |
В cosy • |
_1_ |
г\ |
* öt |
|
|
|
da |
I. а |
2 |
и |
sm у |
|
|
|||
|
ltg"2"~W°) |
\_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ßsin |
----D C O S y = 0, |
|
||||
|
|
|
2 |
|
|||||
после ряда |
преобразований, решив уравнение |
|
|||||||
|
В tg3 у - |
2D tg2у — D/0tgу — (D—5/0) = 0, |
|
||||||
получим |
|
|
+ у у |
|
|
|
|
||
|
tg-f -0 ,6 6 7 |
у |
- I - / о 0,667 ( 5 |
+ і ) . |
(40) |
||||
|
На основании формулы (40) |
при сі = 0 |
или |
D = 0 |
|||||
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
(41) |
|
Таким образом, в процессе бурения появляется та кое значение с/; которое в каждый дополнительный
53
промежуток времени будет требовать определенного,
наивыгоднейшего угла разрушения. |
указанный угол |
|||
Следовательно, |
наивыгоднейший |
|||
не может быть постоянным |
даже |
для одних условий |
||
бурения. |
|
изменения угла разруше |
||
Для определения границ |
||||
ния горной породы, при которых |
он имеет наиболее |
|||
эффективное значение, формулу (40) удобно |
выразить |
|||
через относительное лобовое притупление ср. |
|
|||
При замене сі = |
срс0и с0его значением получаем сле |
|||
дующее уравнение: |
|
|
|
|
[(0,667?2)з — Htg3|+ 0 ,6 6 7 /о?* tg2| |
+ cp2tg \ |
+ /0= 0. |
||
При изменении ср от нуля до единицы получаем: 1) при ср = 0
të -іѴГо-,
2) при ср = 1
tg31 + 0 ,667/0 tg21 + tg f + f0 = 0.
Подставляя в эти уравнения различные коэффици енты трения, получаем границы угла разрушения по-
/ |
а» |
/ |
а0 |
V = |
0 |
9 = |
1 |
0,3 |
67 |
0,3 |
110°; |
0,4 |
73 |
0,4 |
114°: |
0,5 |
77 |
0,5 |
117° |
Таким образом, изменение угла разрушения, влия ющего на процесс бурения, находится в пределах
67—120° (рис. 27).
54
Так |
как |
в |
процессе бурения ср все время увеличи |
||||||
вается, |
увеличивается |
и угол разрушения. |
Практичес |
||||||
ки это возможно в том |
|
|
|||||||
случае, если острие лезвия |
|
|
|||||||
обладает достаточной твер |
|
|
|||||||
достью, |
иначе |
неизбежно |
|
|
|||||
расклепывание |
острия. |
|
|
||||||
Боковые |
грани острия, |
|
|
||||||
истираясь о горную по |
|
|
|||||||
роду, |
|
увеличивают |
угол |
|
|
||||
приострения, и автомати |
|
|
|||||||
чески |
|
изменяется |
|
угол |
|
|
|||
разрушения. |
|
|
сле |
|
|
||||
Из |
|
изложенного |
|
|
|||||
дует, |
что |
угол приостре |
|
|
|||||
ния |
зуба, |
определяемый |
|
|
|||||
из выражения |
аг — а — 7, |
|
|
||||||
должен |
|
выбираться |
при |
|
|
||||
ср = 0 или когда |
|
|
|
|
|||||
a.z = |
2 |
arctg у7о — Т- |
|
|
|||||
Относительная |
эффек |
|
|
||||||
тивность |
штыревых долот |
|
|
||||||
со сферической |
поверх |
Рис. 27. Граница изменения |
|||||||
ностью зубьев, как уже от |
наивыгоднейших |
углов при |
|||||||
мечалось, возможна только |
острения лезвий: |
||||||||
при бурении крепких гор |
I —Іо = 0,5; 2 — f„=0,4; ■?-/„=(),3. |
||||||||
ных пород. Это объяс няется тем, что повышается надежность (прочность)
острия зуба, изготовленного из металлокерамического твердого сплава.
При перекатывании шарошки со сферическими шты рями вследствие сосредоточенности силы и, следова
55
тельно, концентрации напряжений в горной породе происходит разрушение породы. Объем разрушения горной породы и, следовательно, начальная скорость бурения штыревым долотом по сравнению с долотом, имеющим остроконечные конические зубья, будет меньше.
Таким образом, наивыгоднейшей формой зуба сле дует считать коническую, технические расчеты по определению средней скорости бурения, а также по определению удельного расхода долот и мощности для шарошек со сферическими штырями следует произво дить с учетом угла приострения при <р= 1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВОГО УСИЛИЯ
реличина осевого усилия, необходимая для разруше- І-^ния горной породы, может быть получена из ранее рассмотренных зависимостей.
Пользуясь формулой (35) и зная, что работа удара при бурении определяется по формуле (7), после за мены с, через т0, по формуле (28) получим
Р о
Так как при разрушении горной породы
56
то |
|
|
|
|
Р0 = 0,33mdapT |
0,69 |
tg y |
+ /„' |
(42) |
|
а |
|||
Plo\ - |
|
|||
|
.ctg • |
COS -pr |
|
|
|
2 |
~ ~ |
2 |
|
Для случая кольцевого забоя (колонковые |
долота) |
|||
Po = 0,33md (1 — p) a pT0 ( - Ä . |
tg j + /oN |
|||
+ |
|
(43) |
||
|
ctg-2 |
|
cos - |
|
Эти уравнения позволяют установить, что между осевым усилием, диаметром скважины, крепостью гор ной породы и глубиной внедрения существует линей ная зависимость.
Формулу (43) можно выразить через лобовое при тупление лезвий путем замены т0 с помощью фор мулы (28)
Р0 = m d ( \ — ß) <зрс,-(0,69 + Д),
где
tg -к + /о
Д = ---------- .
Так как лобовое притупление лезвий проявляется даже в начальный момент работы долота из-за про явления упругости и наличия притуплений зубьев, то начальное осевое усилие определяется именно этим показателем.
Характер изменения Д = f (а) при различных зна чениях коэффициента трения /0 (рис. 28) показывает, что минимальное значение Д наступает при угле раз
57
