Анализ процесса разрушения ГП при бурении шарошечным долотом

1. Анализ процесса разрушения ГП при бурении шарошечным долотом.

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА
РАЗРУШЕНИЯ ГП ПРИ
БУРЕНИИ ШАРОШЕЧНЫМ
ДОЛОТОМ.
Иванов Илья

2. Характеристики горной породы

Аргиллит - твёрдая, камнеподобная глинистая
горная порода, образовавшаяся в результате
уплотнения, дегидратации и цементации глин
при диагенезе и эпигенезе (с примесью
частиц неглинистых минералов размером 0,01
мм).
По минералогическому и химическому составу
аргиллиты очень сходны с глинами, но
отличаются от них большей твёрдостью и
неспособностью размокать в воде. Сложены в
основном глинистыми минералами
гидрослюдистого монтмориллонитового и
хлоритового типов с примесью частиц кварца,
слюды, полевых шпатов.
Подобно глинам, аргиллиты образуют либо
массивные пласты, либо микрослоистые
(плитчатые) разновидности.
Аргиллиты - типичные осадочные породы,
характерные для геосинклинальных
складчатых областей, а также глубоко
погруженных осадочных толщ платформ.

3. Характеристики долота

Диаметр, Вес, кг
мм
Частоты
вращени
я, мин-1
Осевая
нагрузка,
кН
190,5
600-50
170-20
26

4. Исходные данные

P
W
PW
V
1
-1
-1
1
0,28
2
1
-1
-1
3,14
3
-1
1
-1
1,142
4
1
1
1
8,57
h
N/V
N
5,36745E- 1,78571
4
0,5
05
0,00060192 2,70700
1
6
8,5
5,47288E2,62697
3
05
0,00041070 2,74212
6
4
23,5

5. Энергоемкость

b0
b1
b2
b3
2,662425 0,237169 0,416065 -0,22348
(N/V)=2.66+0.23P+0.41W-0.22PW

6. Энергоемкость

Анализируя график, мы видим, что при
увеличении частоты вращения и осевой
нагрузки, возрастает энергоемкость
процесса
Таким образом находим зону
наибольшей эффективности бурения
со стороны энергоемкости.
Красным я отметил зону наиболее
рациональную, с учетом скоростей
проходки.

7. Скорость

b0
b1
3,283 2,572
b2
b3
1,573
1,142
V=3.28+2.5P+1.5W+1.14PW

8. Скорость

Анализируя график,
мы видим, что при
увеличении
частоты вращения
и осевой нагрузки,
возрастает
механическая
скорость проходки.

9. Мощность

b0
b1
b2
b3
9,75 7,75 5,25 3,75
N=9.75+7.75P+5.25W+3.75PW

10. Мощность

Анализируя
график, мы видим,
что при увеличении
частоты вращения
и осевой нагрузки,
возрастает
мощность
требуемая для
бурения.

11. Углубление за один оборот

b0
0,28
b1
0,22
b2
-0,047
b3
-0,048
h=0.28+0.22P-0.047W-0.048PW

12. Углубление за один оборот

Углубление за один
оборот возрастает в
основном за счет
увеличения осевой
нагрузки

13. Углубление за один оборот от осевой нагрузки

14. Принцип разрушения шарошечным долотом

Рисок 1 - Схема взаимодействия с породой вооружения шарошечного долота
При взаимодействии с горной породой
элементов вооружения шарошечных долот
дробящее-скалывающего действия зуб долота
внедряется в породу силой Рz, а второй зуб
при перекатывании шарошки по забою
наносит по нему косой удар с силой Ру. Таким
образом, разрушение горной породы
происходит раздавливанием статическим
усилием Рz и скалыванием несимметричным
ударом с усилием Ру (рис. 1, а). При
дальнейшем перекатывании шарошка
опирается на забой двумя ближайшими в
венце зубьями (рис. 1, б).
Вследствие косого удара в породе образуется
несимметричная лунка, вытянутая в
направлении удара. В следующий момент
происходит скалывание породы
проскальзыванием, зуб вдавливается в
образовавшуюся лунку, завершая процесс
разрушения в данной точке уже под
действием статического вдавливания.