Способ оценки эффективности шарошечного долота на стадии проектирования

Способ оценки эффективности шарошечного долота на стадии проектирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению горных пород. Цель - повышение точности оценки эффективности долота путем учета реальной кинематики долота и динамики взаимодействия элементов его вооружения с породой. Для этого подвергают лабораторным испытаниям по динамическому внедрению с заданной величиной скольжения последовательно все различающиеся по конструктивным параметрам элементы вооружения. Определяют перемещения этих элементов, силы, действующие на них, и объем разрушенной породы. Эффективность долота определяют по величине критерия "К", вычисленной по математической ф-ле. Предпочтение отдается варианту вооружения долота с наибольшим "К".

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социалистических

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В.10/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4616170/03 (22) 08.12.88 (46) 23.07.91. Бюл. М 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) А.Б.Левина, P.M. Эйгелес, Д.А.Лубяный, P.Â.Ñòðåêàëoâà, А.В.Торгашов и С.П.Баталов (53) 622.24.051.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 972034, кл. Е 21 В 10/00. 1981.

Якимов B.Ï. Энергоемкость разрушения пород шарошечными долотами, вооружение которых представлено твердосплавными зубками с полусферической породоразрушающей поверхностью, Труды

1И Всесоюзн.конф. "Разрушение горных пород при бурении скважин". — Уфа, 1982, с, 156 — 159.

Изобретение относится к бурению горных пород, Цель изобретения — повышение точности оценки эффективности долота путем учета реальной кинематики долота и динамики взаимодействия элементов его вооружения с породой.

Способ осуществляется следующим образом.

На лабораторной установке подвергают испытаниям последовательно все различающиеся по конструктивным параметрам элементы вооружения венцов шарошек проектируемого долота. При испытаниях регистрируются значения трех компонент. Ж 1665011 А1 (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА НА СТАДИ 1

ПРОЕ КТИ РОВАН ИЯ (57) Изобретение относится к бурению горных пород. Цель — повышение точности оценки эффективности долота путем учета реальной кинематики долота и динамики взаимодействия элементов его вооружения с породой. Для этого подвергают лабораторным испытаниям по динамическому внедрению с заданной величиной скольжения последовательно все различающиеся по конструктивным параметрам элементы вооружения. Определяют перемещения этих элементов, силы, действующие на них, и объем разрушенной породы. Эффективность долота определяют по величине кри- Я терия К, вычисленной по математической ф-ле. Предпочтение отдается варианту вооружения долота с наибольшим К. вектора перемещения вершины элемента вооружения нормального к поверхности образца z, тангенциального т (касательного к проекции траектории вершины на плоскость поверхности образца) и радиального р(направленного в плоскости поверхности образца нормально к двум другим направлениям) и соответствующих им по направлениям трех компонент силы взаимодействия элемента с породой Р,Р,Рр. В результате могут быть получены экспериментальные зависимости Pz(Z,L p}, P-,(z, т, р)

Р(z, т, p) и V (z, t, p), где V — измеряемый в испытаниях объем лунки разрушения.

Конструкция и кинематика движения шарошек долота определяют траекторию

1665011 движения вершины зуба z=z(t), r= ф),p=p(t), где t — время. Эти зависимости задаются для всех венцов долота. Их получают либо расчетным путем из известных уравнений кинематики долота, либо путем замеров во 5 время указанных испытаний.

Глубина внедрения в породу зубков на, венце z опреДеляется конструкцией долота,, колонны бурильных труб, режимными парэ- 10 метрами. Ее можно задавать, например со, отношением z=zp, при д, соответствующем объемному разрушению породы, или получать с помощью расчетов, используя математическую модель работы долота и ко- 15 лонны бурильных труб.

После этого рассчитывается критерий эффективности долота в целом:

М

К = — Kini

Ршт и 1=1 при Ki—

V; ) A zi

1 Р, dz +Ъ dt +F6.dg о где N — общее число элементов вооружения на долоте;

Р— твердость породы по штампу;

1= 1,2,3,...,M — номер венца шарошки . (сквозная нумерация векцов производится от периферии к центру, начинал с первой шарошки л кончая вершиной третьей шаро ш ки), ni — число элементов вооружения на венце, zi — глубина внедрения зубков в породу

i-го венца, V1 — объем зоны разрушения зубком

i-го венца при его внедрении ка глубину zi, z z p- нормальное к поверхности забоя, тангенциальное и радиальное соответ50 ственно перемещения зубка в процессе внедрения;

Р 1,Р@Ур — силы, действующие на зубок по указанным направлениям его перемещения соответственно.

55 ца;

Vi при К вЂ”

zI

f P z dzi + F . де + Fy; d о где N — общее число элементов вооружения на долоте;

Рщт — твердость породы по штампу;

1=1,2...,М вЂ” номер венца (сквозная нумерация венцов производится от периферии к центру, начиная с первой шарошки и кончая центром третьей шарошки); ! п — число элементов вооружения на венце;

zi — глубина внедрения зубков i-ro векVi — обьем зоны разрушения под зубком i-го венца при его внедрении на глубину д, Величины К1 представляют собой обращения удельной работы разрушения, затраченной одним зубком i-го венца, а К— усредненная по общему числу элементов вооружения нэ долоте суммарная величина, нормированная с помощью твердости по штампу Рщт. К вЂ” безразмерная величина.

Чем больше К, тем меньшая работа совершается для разрушения единицы объема породы.

Предпочтение отдается варианту вооружения долота с наибольшим К или с К, большим выбранного значения Коп ., принятого в качестве базового.

Формула изобретения

Способ оценки эффективности шарашечного долота на стадии проектирования, включающий испытания вооружения на образцах горных пород и определение кинематических характеристик, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точйости оценки эффективности долота путем учета реальной кинематики долота и динамики взаимодействия элементов его вооружения с породой, подвергают лабораторным испытаниям по динамическому внедрению с заданной величи <ой скольжения последовательно все различающиеся по конструктивным параметрам элементы вооружения, определяют перемещения этих элементов, силы, действующие на них, и объем разрушенной породы, а эффективность долота определяют по величине критерия: