Б3.В.ДВ.4.1 «Разрушение горных работ при проведении геологоразведочных работ»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИАНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ»

МГРИ-РГГРУ

Факультет техники разведки и разработки

Кафедра современных технологий бурения скважин

«Утверждаю»

Декан факультета

Клочков Н.Н.

__________________

« » ________ 2013 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

БЗ.В.ДВ.4.1 " РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ"

Направление подготовки (специальность): (131000.62) – " Нефтегазовое дело"

Профиль «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Квалификация (степень) выпускника - бакалавр

Форма обучения – очная

 

Лекции ___17 ____ час. Курс ___1__

Практические Семестр___2 ___

занятия _­_____ час. Количество недель ___17___

Лабораторные Промежуточная аттестация

занятия ___51 ___ час. Экзамен

Самостоятельная

работа ___ 76 ___ час.

Всего: ___ 144 ___ час.

Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры «Современных Технологий Бурения Скважин»

Протокол № 7 от «5» марта 2013г.

 

Москва, 2013г.

При разработке рабочей программы учебной дисциплины в основу положены:

ГОС ВПО по направлению подготовки 131000.62«Нефтегазовое дело»,

Профиль «Бурение нефтяных и газовых скважин», квалификация – бакалавр утвержденный Министерством образования и науки РФ

«29»октября 2011г., номер государственной регистрации 503.

Учебный план по направлению Нефтегазовое дело 131000.62 по специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин», утвержденный решением Ученого совета МГРИ – РГГРУ от «____» __________ 20__ г. Протокол №__

Автор: доцент, к.т.н кафедры современных

технологий бурения скважин МГРИ-РГГРУ ______________ Бронников И.Д.

Рецензент:

Заместитель заведующего кафедрой

горного дела МГРИ-РГГРУ, доцент, к.т.н _________________ Яшин В.П.

Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры современных технологий бурения скважин «05» марта 2013 г., протокол №7

Заведующий кафедрой

современных технологий бурения скважин МГРИ-РГГРУ,

д.т.н., профессор _______________ Соловьев В.Н.

Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании Учебно-методической комиссии Факультета Техники Разведки и Разработки

«22» апреля 2013г., протокол №2

Декан ФТРиР ______________.КлочковН.Н.

1. Программа одобрена на заседании Ученого совета ФТРиР МГРИ-РГГРУ

«25» апреля2013 г, протокол №4

Декан ФТР и Р ______________ Клочков Н.Н.

Аннотация

Б3.В.ДВ.4.1 «Разрушение горных работ при проведении геологоразведочных работ»

Цель: подготовка бакалавров в области нефтегазового дела, обладающих необходимыми знаниями и умениями для правильного определения физико-механических свойств горных пород, характеризующих эффективность бурения скважин, выбора рационального типа породоразрушающего инструмента, расчета режимов бурения, обеспечивающих эффективный процесс разрушения в забое скважины, что обеспечит длительный и безотказный срок службы бурового оборудования и экологическую безопасность для окружающей среды и недр.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

· Изучение физико – механических свойств горных пород и методов их определения;

· Изучение закономерностей разрушения горных пород при различных способах разрушения;

· Изучение понятий твердости, абразивности и категории горных пород по бурению, методов их определения для выбора рационального типа породоразрушающего инструмента ( ПРИ );

· Изучение отказов ПРИ;

· Освоение методов рациональной отработки ПРИ.

Содержание: способы разрушения горных пород; физические способы разрушения;

трещиноватость горных пород; абразивность; буримость; классификации горных пород по буримости при различных способах бурения; методики выбора ПРИ: твердосплавного, алмазного; выбор долот; классификация горных пород по формациям для геологоразведочного бурения (ВИТР, МПР); разрушение горных пород при ударном бурении; теория работы твердосплавного ПРИ; разрушение пород алмазным ПРИ;

закономерности бурения глубоких скважин; основные методы бестраншейных технологий

В результате освоения данной дисциплины формируются следующие общекультурные и профессиональные компетенции: ОК-1, ОК-7, ПК-1.

Общая трудоемкость дисциплины: 4ЗЕТ;

Основные виды учебной работы – лекции и лабораторные занятия;

Форма промежуточной аттестации – экзамен;

 

 

Оглавление

Введение........................................................................................................................................ 5

1. Цель и задачи дисциплины................................................................................................... 6

1.1 Цели освоения дисциплины......................................................................................... 6

1.2 Место дисциплины в структуре ООП......................................................................... 6

1.3 Основные знания приобретаемые студентами........................................................... 7

2. Тематическое содержание дисциплины.............................................................................. 8

2.1 Темы лекций................................................................................................................... 8

2.2 Темы лабораторных занятий......................................................................................... 9

2.3 Темы самостоятельных работ...................................................................................... 10

2.4 Информационно-методическое обучение................................................................. 10

2.5 Материально-техническое обеспечение.................................................................... 11

2.6 Перечень видов межсессионного контроля.............................................................. 11

2.7 Перечень вопросов к контрольной работе................................................................ 12

2.8 Перечень экзаменационных вопросов по дисциплине............................................ 13

2.9 Тест по дисциплине..................................................................................................... 15

2.10 Учебно-тематический план......................................................................................... 21

2.11 Расчетная работа........................................................................................................... 24

3. Материалы по используемым инновационным методам обучения............................... 31

4. Материалы, устанавливающие содержание и проведение контрольных мероприятий (промежуточных и итоговых).................................................................................................................................. 31

4.1 Формы и содержание текущей аттестации и итоговой оценки по дисциплине... 31

4.2 Примерная тематика рефератов, курсовых проектов, вопросов самоконтроля.... 31

5. Методические рекомендации по реализации дисциплины в учебно–воспитательном процессе. 32

5.1 Методические рекомендации для преподавателя по дисциплине.......................... 32

5.2 Конспект лекция по дисциплине............................................................................... 35

5.3 Методические рекомендации студентам по выполнению лабораторных работ... 42

6. Материально – техническое обеспечение дисциплины.................................................. 57

7. Глоссарий.............................................................................................................................. 58

 

Введение

Цель изучения дисциплины заключается в совершенствовании теоретической подготовки студентов и формирование у них четких представлений о способах закономерностях разрушения горных пород при бурении скважин. Знание студентами основных закономерностей процессов разрушения горных пород позволит им в практической деятельности обосновано определять технологические параметры режимов бурения, условия эффективной отработки геологоразрушающих инструментов, разрабатывать эффективные способы разрушения при бурении во время ведения геологоразведочных работ.

Изучение дисциплины «Разрушение горных пород при геологоразведочных работах» ставит следующие задачи:

¾ Изучение физико – механических свойств горных пород и методов их определения;

¾ Изучение закономерностей разрушения горных пород при различных способах разрушения;

¾ Изучение понятий твердости, абразивности и категории горных пород по бурению, методов их определения для выбора рационального типа породоразрушающего инструмента ( ПРИ );

¾ Изучение отказов ПРИ;

¾ Освоение методов рациональной отработки ПРИ.

К моменту изучения дисциплины студент должен пройти производственно - ознакомительную и учебную практики.

В результате освоения дисциплины студент должен:

¾ Знать: физико – механические характеристики горных пород, определяющие эффективность горных пород, определяющие эффективность процесса бурения, показатели бурения, оценивающие производительность; современные способы бурения скважин, закономерности разрушения при их применении, анализ применения в зависимости от горно-геологических условий;

¾ Уметь: рассчитывать параметры режимов бурения, показатели бурения, проходка на П.Р.И., стоимость одного метра бурения скважины в зависимости от условий отработки коронок и долот, их восстановления и ремонта, конкурентоспособность П.Р.И. в сравнении с передовыми зарубежными аналогов

¾ Владеть: методами определения момента отказа долота; методами выбора рационального типа долота; алгоритмами определения рациональных режимов бурения при роторном и бурении забойными двигателями

 

 

1. Цель и задачи дисциплины

1.1 Цели освоения дисциплины

Дисциплина «Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ» введена в учебный план специальности с целью усиления теоретической подготовки специалистов, а также формирования у будущих специалистов четких представлений о способах, условиях разрушения горных пород и влияния различных факторов на эффективность этого процесса. Знание студентами основных закономерностей процессов разрушения горных пород позволит им в практической деятельности более обоснованно определять основные технологические параметры режимов бурения, условия эффективной отработки породоразрушающих инструментов, совершенствовать традиционные и разработать новые способы бурения, что будет способствовать дальнейшему прогрессу при проведении геологоразведочных работ.

Изучение дисциплины «Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ» ставит следующие задачи:

· изучение физико-механических свойств горных пород и методов их определения;

· изучение закономерностей разрушения горных пород при различных способах бурения;

· изучение понятий твердости, абразивности и буримости горных пород и методов их определения;

· изучение отказов породоразрушающих инструментов;

· освоение методов рациональной отработки, критериев оценки износа и выхода из строя породоразрушающего инструмента.

1.2 Место дисциплины в структуре ООП

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: ОК-1, ОК-7, ПК-1

ОК-1: Обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения.

ОК-7: Использовать нормативные правовые документы в своей деятельности

ПК-1: Самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии

Дисциплина «Разрушения горных пород при проведении геологоразведочных работ» вход в состав специальных дисциплин блока специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин» подготовки горных инженеров по направлению и изучающейся студентами в течении2 семестра в составе модуля технологических дисциплин после изучения дисциплин математика, физика, химия, информатика, экология, механика, уравнения математической физики, бурение скважин и проведение горноразведочныхвыроботок, геология, основ геодезии и петрографии, компьютерные технологии, математическое моделирование.

Студент перед изучением дисциплины «Разрушение горных пород при ГРР» должен освоить дисциплины базовых частей математического и естественно -научного цикла и модулей профессионального и геологического циклов.

К моменту изучения дисциплины студент должен пройти производственно-ознакомительную и учебные практики.

1.3 Основные знания приобретаемые студентами

В результате освоения дисциплины «Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ обучающегося должны:

· знать: физико-механические характеристики горных пород, определяющие эффективность процесса бурения, показатели бурения, оценивающие производительность; современные способы бурения скважин, закономерности разрушения при бурении различными способами, анализ их применения в зависимости от горно-геологических условий, физико-механических характеристик горных пород;

· уметь: рассчитывать параметры режимов бурения, показатели бурения, проходки на породоразрушающий инструмент, стоимость одного метра бурения скважины в зависимости от условий отработки коронок и долот в конкретных геологических условиях.

· Владеть: методами определения момента отказа долота; методами выбора рационального типа долота; алгоритмами определения рациональных режимов бурения при роторном и бурении забойными двигателями

 

 

Матрица соотношения общекультурных и профессиональных компетенций с разделами дисциплины «Разрушение горных пород при проведение геологоразведочных работ»
Разделы дисциплины	Количество часов (лекции+лабораторныеработы+самостоятельная работа)	Компетенции
ОК-1	ОК-7	ПК-1	Общее количество компетенции
1.		+	+
2.			+	+
3.		+		+
4.		+	+	+
5.				+
6.		+	+	+
7.		+		+
8.		+	+
9.				+
Итого

 

2. Тематическое содержание дисциплины

Темы лекций

Тема 1. Содержание курса, определение курса. Задачи и значение дисциплины «Разрушение горных пород при ГРР» Связь с другими дисциплинами. Краткая история развития знаний в области разрушения применительно к различным способам бурения 1 часа.

Тема 2. Кристаллическое строение горных пород и их свойства. Кристаллическое состояние вещества, Амфорное состояние вещества. Свойства кристаллов. Природа взаимодействия между частицами и решетками. Теоретическая и практическая прочность кристаллов. Природа взаимодействия частиц кристаллитов. Дефекты в решетках: точечные линейные дислокации, винтовые, поверхностные дефекты. Признаки горных пород: мономинеральные, полиминеральные, структура, текстура. Твердость. Абразивность. Трещиноватость. Простые испытания.

Способы разрушения горных пород при бурении скважин и их теоретические основы.

Современные представления о способах разрушения горных пород. Основные процессы, протекающие при разрушении пород. Хрупкое разрушение, пластичные свойства горных пород. Разрушение горных пород без изменения свойств и состава разрушаемого вещества – механическим нарушением связей между частицами, слагающими породу. Разрушение с существенным изменением вещества и переход в иное состояние. Разрушение пород с помощью породоразрушающего инструмента и без породоразрушающих инструментов.

Характеристика известных способов разрушения горных пород. Классификация процессов и способов разрушения горных пород.(2 часа)

Тема 3. Механизм разрушения пород под действием статических и динамических нагрузок. Моделирование процесса вдавлением индентора в упругое полупространство.

Задача Буссинекса. Напряженное состояние при вдавливании индентора и механизм разрушения твердых тел при статических процессах деформации. Размеры зон разрушения. Влияние всестороннего сжатия на процесс разрушения, горное давление, боковое давление. Формула Динника.

Механизм разрушения горных пород при вдавливании индентора плоской, сферической и клинообразной формы.

Задача Герца. Влияние свойств породы и характера действующих сил, вызывающих разрушение породы, на процесс и масштабы разрушения.(2 часа)

Тема 4. Принципиальные схемы конструкций породоразрушающих инструментов (ПРИ) резцового типа, геометрические формы и основные параметры твердосплавных и алмазных резцов: угол приострения, передний и задний углы, угол резания. Кинематика и динамика работы одиночного резца без учета и с учетом силы трения на передние грани резца.

Определение глубины внедрения резца в переходном и в установившемся режимах работы. Определение условий эффективной работы ПРИ: влияние усилия, скорости резания, частоты оборотов, сил трения и степени износа породоразрушающего инструмента.

Учет износа резцов. Декремент затухания механической скорости бурения. Определение площади контакта резца и горных пород в процессе бурения.

Определение механической скорости бурения резцовым ПРИ, начальной, мгновенной, средней. Определение мощности, затрачиваемой на процесс разрушения горных пород твердосплавными и алмазными коронками. Анализ факторов, влияющих на энергоемкость разрушения пород твердосплавными и алмазными ПРИ.(2 часа)

Тема 5. Сущность ударно-вращательного способа разрушения пород, условия применения. Принципиальная схема конструкции ПРИ и его основные параметры. Кинематика и динамика работы инструмента. Влияние осевой нагрузки, энергии удара, скорости приложения нагрузки, скорости вращения инструмента, частоты ударов и количества резцов на эффективность разрушения породы. Сравнение удельной энергоемкости при ударно-вращательном и вращательном способе бурения.(2 часа)

Тема 6. Конструктивные элементы ПРИ шарошечного типа и условия его применения. Рабочие органы и их геометрические формы. Расположение шарошек относительно корпуса долота. Смещение осей шарошек. Коэффициент скольжения шарошек. Принцип выбора геометрических параметров вооружения долот дробяще-скалывающего типа.

Сущность и основные особенности разрушения пород инструментом дробяще-скалывающего действия при перекатывании шарошек. Кинематика и динамика работы венца шарошки. Выбор осевой нагрузки на долото при помощи формул подобия для зубьев различной формы.

Влияние на начальную скорость бурения шарошечными долотами: твердости по штампу, конструктивных особенностей долот, нагрузки на долото, скорости истечения жидкости из сопла, расхода промывочной жидкости, дифференциального давления. Определение рационального времени работы долота, закономерности изменения углубки за рейс, определение рейсовой скорости для неглубоких и глубоких скважин. Мощность затрачиваемая на процесс разрушения.(2 часа)

Тема 7. Закономерности разрушения при ударном способе.Конструктивные элементы ПРИ и условия его применения. Основные геометрические формы и параметры ПРИ: количество лезвий, угол приострения, угол наклона лезвия, угол скоса. Определение условий получения максимальной глубины внедрения долота. Влияние на эффективность разрушения пород при ударном способе бурения – силы удара, угла поворота долота, частоты и высоты сбрасывающего снаряда. Определение механической скорости бурения, работы, затрачиваемой на процесс разрушения породы при ударном способе бурения. Работа, затрачиваемая на деформацию снаряда. Мощность расходуемая на бурение, обеспечивающая эффективное разрушение породы на забое.(2 часа)

Тема 8. Факторы, определяющие буримость горных пород: свойства пород, способы разрушения и режим воздействия факторов, вызывающих разрушение породы. Оптимальный и рациональный режим бурения. Способы оценки буримости горных пород. Задача оптимального управления процессом бурения. Критерии регулирования процесса бурения.(2 часа)

Тема 9. Перспективные способы разрушения горных пород при бурении.(2 часа)

 

Темы лабораторных занятий

№ п/п	Объем в часах	Наименование темы	Характер занятий, применяемые приборы, оборудование
		Определение абразивности горных пород по методу Н.И. Любимова.	Лабораторная работа выполняется на приборе ПОАП-2М.
		Определение механических свойств горных пород методом вдавления штампа, объемной работы разрушения.	Лабораторная работа производится на механических прессах БУ-39. Штампы из твердого сплава. Образцы из кернов Ø =h59мм; мрамор, гранит
		Изучение твердосплавного и алмазного сырья, применяющегося в настоящее время в ПРИ. Изучение конструктивных элементов твердосплавных, алмазных коронок, а так же алмазных, шарошечных долот и долот ударного, ударно-вращательного действия.	Изучается сырье различной формы и состава твердых сплавов, славутича, стратопакса. Изучается под микроскопом синтетическое и натуральное алмазное сырье различного качества. Микроскопы МБС-9. Коронки твердосплавные, алмазные, шарошечные долота, долота алмазные, коронки твердосплавные для гидроударного бурения, долота для ударно-канатного бурения.
		Исследование влияния различных факторов на эффективность бурения твердосплавными коронками	Работа выполняется на стенде на базе станка УПБ-100
		Исследование влияния различных факторов на эффективность бурения алмазными коронками	Работы выполняются на стенде алмазными коронками на базе станка УПБ-100
		Измерение рабочих элементов шарошечных долот	Работа выполняется в аудитории 205
		Определение категории горных пород по буримости	Работа осуществляется на приборах ПОК и ПОАП-2М. Категория определяется по методу Н.И. Любимова, сравняется со значением категории, определенным ранее по показателю ῤ м для одинаковых образцов пород.

 

2.3 Темы самостоятельных работ.

Самостоятельная работа заключается в знакомстве с опубликованной литературой, интернет ресурсами с целью более глубокого изучения дисциплины, выполнение контрольной работы.

 

Расчетная работа

 

Российский государственный геологоразведочный университет

Имени Серого Орджоникидзе

 

Расчётная работа

Кафедра современных технологий бурения скважин (СТБС)

по дисциплине «РГП при ГРР»

 

Методическое пособие для студентов групп РТ, РТН, ЗРТ.

 

 

Москва

2013г.

 

План расчетной работы:

 

1. Выбор долот для бескернового бурения.
2. Определение категории по буримости для колонкового бурения.
3. Бескерновое бурение:

А) Расчет режимов бурения:

Б) Расчет затрат мощности на разрушение забоя скважины.

4. Колонковое бурение

Твердосплавный П.Р.И.:

А) выбор типа твердосплавной коронки;

Б) расчет режимов бурения;

В) расчет механических скоростей бурения;

Г) расчет затрат мощности на разрушение забоя скважины.

Алмазный П.Р.И.:

А) выбор типа алмазной коронки;

Б) расчет режимов бурения;

В) расчет механической скорости бурения;

Г) расчет затрат мощности на разрушение забоя скважины.

 

 

Каждому студенту выдается задание, по условиям которого он должен построить конструкцию скважины.

Выполнение расчетов осуществляется последовательно от первой до последней пачки г.п.

Для каждой пачки выполняются расчеты:

− выбор конструкции и типа П.Р.И.;

− определить категории г.п. по буримости;

− расчет режимов бурения;

− расчет механических скоростей бурения;

− расчет затрат мощности на разрушение забоя скважин.

 

Расчетная работа должна иметь титульный лист, задание, оглавление, расчетную часть, список использованной литературы.

Для пачек г.п., где запроектировано бескерновое бурение, производим выбор рационального типа долота по методике ВНИИБТ, приведенной с примером расчета в работе А.Г. Калинин, А.И. Радин, Н.В. Соловьев, И.Д. Бронников, А.А. Тунгусов «Бурение разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые».Учебно-методическое пособие (Первая часть) Москва 2007, СС. 9-10, 26-27. [1] Выбор долота осуществляется по классификационной таблице парных соответствий категорий твердости и абразивности пород типам шарошечных долот рис1.2., с.26.; предварительно определяются средние категории твердости и абразивности на интервале пачек, где запроектировано бескерновое бурение.

Средневзвешенная категория твердости горных пород в пределах выделенных пачек определяется по формуле

(1)

Где Т -категория твердости пород по i-ой пачке;

m - мощность пород г.п. i-ой пачки;

М- суммарная мощность пачек г.п.;

 

Средневзвешенная категория абразивности определяется по формуле

 

(2)

 

Где А - категория абразивности пород по i-ой пачке. Уточение типа долота осуществляется по учебному пособию Н.В. Соловьева и др. «Бурение разведочных скважин», с.26-29. Для пачек пород где запроектировано колонковое бурение, рассчитываем категорию горных по буримоси по формуле

 

(3),

 

Где ς - объединенный показатель;

F - динамическая прочность;

К - коэффициент абразивности по Любимову Н.И..

 

Затем по «Справочнику инженера по бурению геологоразведочных скважин» том I, [2]с. 22. по таблице II 8 по значению ς определяем категорию по буримости. Далее, сравниваем полученное значение категории с выданным в задании и принимаем, полученное расчетным путем.

 

Бескерновое бурение

А) Расчет режимов бурения осуществляется по учебному пособию Н.В. Соловьев и др. « Бурение разведочных скважин» Москва 2008, с. 40-41. [3]

Осевая нагрузка на долото определяется по формуле:

 

 

Где Р , кн/см- удельная осевая нагрузка на долото;

Д, см- диаметр долота.

 

Число оборотов долота определяется по формуле:

 

, в мин,

Где Д- диаметр долота, м;

V- окружные скорости вращения долота. м/с

 

Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

 

(6), л/мин

 

Где F- площадь кольцевого зазора между стенками скважины и бурильными трубами, дм ;

(7),

Где Д - диаметр скважины, дм;

d - диаметр бурильных труб, дм;

V -скорость восходящего потока между стенками скважины и бурильными трубами, дм/мин;

V =240 дм/мин – в твердых породах;

V = 480 дм/мин – в мягких породах;

 

Б) Расчет затрат мощности на разрушение забоя колонковым долотом.

 

(8). [квт],

Где N - удельная мощность, отнесенная к 1 см забоя, квт/см .

В зависимости от нагрузки на долото, частоты вращения и скорости бурения N колеблется в пределах 0, 006-0.18 квт/см

S- площадь забоя, см

 

При бурении шарошечными далотами небольших размеров используют формулу (9)

 

, (квт) (9),

 

Где f- коэффициент, равный 1, 0 при Д менее 76мм; при Д 76мм f=0, 17;

При бурении долотами диаметром 120-450 м:

 

(10)

 

Д - диаметр долота, мм;

n- число оборотов долота в мин.;

Р -нагрузка на долото, кН

С=2, 6 для мягких пород;

С=2, 3 для пород средней крепости;

С=1, 85 для крепких пород.

 

 

Колонковое бурение.

А) Выбор типа твердосплавной коронки, осуществляется с учетом категории пород по буримости, характеристики абразивности пород и названия пород по таблице 6, с. 18-19 по учебному пособию Н.В. Соловьева и др. «Бурение разведочных скважин», Москва 2008. [3]

 

Б)Расчет режимов бурения осуществляется по учебному пособию Н.В. Соловьева и др. «Бурение разведочных скважин» с. 38-39 [3]

 

Осевая нагрузка (в кН) на коронку вычисляется по формуле:

 

(11),

 

Где Р - осевая нагрузка на один резец или вставку, Н;

M – число основных резцов или вставок в коронке.

Значение Р и m в зависимости от свойств горных пород приведены в таблице 6.с 18-19 [3].

Частота вращения (в об/мин) коронки определяется по формуле:

 

(12)

 

Где V- окружная скорость вращения коронки, м/с

 

, [м],

 

Где D - наружный диаметр коронки, м;

D - внутренний диаметр коронки, м;

π - 3, 14.

Расход промывочной жидкости вычисляется по формуле:

 

, (13), [л/мин]

 

Где q- удельный расход промывочной жидкости на 1 мм диаметра коронки, ;

D - наружний диаметр коронки, мм.

 

В) Расчет механических скоростей бурения. Механические скорости бурения по мягким породам твердосплавными коронками типа М определяем по формуле Б.И. Воздвиженского (Б.И.В.)

 

, (14), [м/ч]

 

Где - коэффициент трения, принимаем равным 0, 3;

Рос - осевая нагрузка на коронку;

Ршт - твердость по штампу;

tgα – тангенс угла приострения резца коронки, принимаем α =65 ;

(R-r) – наружный и внутренний радиусы коронки соответственно;

n – число оборотов коронки.

 

Механическая скорость бурения коронками типа СМ определяется по формуле:

 

, (15), [м/ч]

 

Где ω - окружная скорость вращения коронки, м/с;

Ро - осевая нагрузка на основной резец, кН;

ς - объединенный показатель, учитывающий влияние динамической прочности и абразивности пород.

 

Механическая скорость бурения самозатачивающимися твердосплавными коронками типа СА определяется по формуле:

 

, (16), [м/ч]

 

Значение ω и Ро находим из таблицы 6, с. 18-19. [3]

 

Г) Расчет затрат мощности на разрушение забоя скважины.

Расчет затрат мощности на разрушение забоя твердосплавными коронками определяется по двум формулам:

 

Формула «Союзгеотехника»

 

, (17). [квт]

 

Где - коэффициент трения, =0, 3;

Рос – осевая нагрузка на коронку, н;

n - число оборотов коронки в мин;

R и r – наружный и внутренний радиусы коронки, соответсвтенно, см;

1950000 – переводной коэффициент размерности.

 

Формула Санкт-Петербургского горного университета.

 

, (18), [квт]

 

Где Р – осевая нагрузка на коронку, D Н;

n – число оборотов коронки в мин;

D = , м,

 

D - наружный диаметр коронки;

D - внутренний диаметр коронки;

 

Бурение алмазными коронками

А) Выбор типа алмазной коронки осуществляется по справочнику инженера по бурению геологоразведочных скважин, том I, таблица VIII, с. 248-249 с учетом категории горных пород по буримости, степени абразивности, трещиноватости г.п..

 

Б) Расчет режимов бурения.

Осевая нагрузка на коронку (в кН) определяется по формуле:

 

, (19),

Где Ро- осевая нагрузка на 1см алмазосодержащей площади торца коронки, кН/см ;

ς – площадь торца коронки за вычетом площади промывочных окон, см ;

 

Значения Ро и ς определяются в зависимости от категории г.п. по буримости и диаметра алмазной коронки по таблице 17, 18, d 39

 

Число оборотов коронки определяется по формуле:

 

, (20), [м/ч]

 

Значения окружных скоростей алмазной коронки определяется по Н.В. Соловьеву и др. по таблице 18.1., с 40. Диаметры наружние и внутренние алмазных коронок находим по Справочнику, 1 том, таблица VIII. 3, с. 240.

 

Расход промывочной жидкости определяется по формуле

 

, ( 21). [л/мин],

 

Где D - наружный диаметр коронки, мм;

q- удельных расход промывочной жидкости, л/мин

значение q приведены в таблице 19 на с. 40. [3]

 

В) Расчет механической скорости бурения осуществляется по методике ВИТР по номограмме с учетом оптимального значения углубки за оборот ( ) для выбранного типа.

 

Г) Расчет затрат мощности на разрушение забоя скважины производится по двум формулам.

 

Формула «Союзгеотехника»

 

кВт,

 

Условные обозначения см. формула (17)

 

Формула Санкт-Петербургского горного университета

 

, (22) [квт ],

 

Где Р- осевая нагрузка на алмазную коронку, D , Н;

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: