Способ определения коэффициента разрушения при бурении

Способ определения коэффициента разрушения при бурении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам оценки эффективности процесса бурения и может быть применено в системах управления 2 процессом бурения, а также при проектировании породоразрушающего бурового инструмента для оценки его конструкции и позволяет повысить точность определения коэффициента разрушения за счет получения дополнительной информации. Это достигается тем, что после измерения осевой нагрузки измеряют величину углубки бурового инструмента за один его оборот, а коэффициент разрушения определяют из выражения ,2 105 Ьоб/F, где5,2 105- коэффициент пропорциональности, даН/м; Ь0б - величина углубки бурового инструмента за один оборот, м; F - осевая нагрузка на буровой инструмент, даН.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 10/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рб =т/Р

ma«m

FsmaS ace (3) Ебп1 Г Якр

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778007/03 (22) 05.01.90 (46) 15.12.92. Бюл. hb 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки (72) А.В.Сахаров и Л.К.Горшков (56) Сулакшин С,С."Технология бурения геологоразведочных скважин", M.: Н, 1973, с.

159-165. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАЗРУШЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ (57) Изобретение относится к способам оценки эффективности процесса бурения и может быть применено в системах управления

Изобретение относится к способам оценки эффективности процесса бурения и может быть применено в системах управления процессом бурения, а также при проектировании породоразрушающего бурового инструмента для оценки его конструкции.

Известен способ определения коэффициента разрушения как отношения удельной силы резания г к твердости Р горной породы

Способ применим при бурении мягких горных пород, когда алмазы работают как резцы. В. этом случае можно определить величины t u P. При известной площади контакта резца $ р и числе резцов буровой коронки m разрушающая сила определяется по формуле

„, Ы„„1781406 А1 процессом бурения, а также при проектировании породоразрушающего бурового инструмента для оценки его конструкции и позволяет повысить точность определения коэффициента разрушения за счет получения дополнительной информации. Это достигается тем, что после измерения осевой нагрузки измеряют величину углубки бурового инструмента за один его оборот, а коэффициент разрушения определяют из выражения . ф 6=5,2 10 Ь<ж/F, где 5,2 10 — коэффи5. 5 циент пропорциональности. даН/м; акое†величина углубки бурового инструмента за один оборот, м, F — осевая нагрузка на буровой инструмент, даН.

Этот способ не может быть применим при бурении твердых горных пород, когда процесс бурения представляет собой не процесс резания, а последовательность отдельных разрушений (взрывов) под алма- 4 вами, производящими деформации разру- .©9 шения. Число таких алмазов ma много а меньше числа торцовых алмазов, раэмв- ф„ щенных по окружности бурового инструмента ос

При бурении твердых горных пород разрушающее усилие определяется по формуле где ma — число активных алмазов, производящих разрушение;

S — площадь разрушаемой горной породы по контактной поверхности алмаза;

1781406

О » — сопротивление горной породы скалыванию.

Однако вычислить значение разрушающего усилия по формуле (3) практически невозможно, так как невозможно определить величины ma, S и (у,», а следовательно, невозможно точно определить коэффициент разрушения горной породы.

Наиболее близким аналогом является способ определения разрушающего усилия

F6 как"разности между тан ген циал ьн ым усилием F> и силой трения Ртр (4) гб=т=т Ртр

Тогда коэффициент разрушения можно определить как разность между коэффициентом сопротивления бурению и и и коэффициентом трения и на забое скважины по формуле и б-F6/F=p n- pn —,и (5) Сущность способа заключается в том, что измеряют забойную мощность N3 и определяют коэффициент сопротивления бурению по формуле,и п=йз/F2 ж гп, (6) где r — средний радиус бурового инструмента; и — частота вращения бурового инструмента.

Затем определяют коэффициент трения на забое скважины по известной зависимости,ип! =pп Л/ п, где S> - площадь торца бурового инструмента; с㻠— эквивалентная твердость торца алмазного бурового инструмента;

3» — элементарная площадь разрушения торца матрицы алмазного бурового инструмента;

VM- скорость износа алмазного бурового инструмента.

Недостаток этого способа определения коэффициента разрушения — низкая достоверность единичного измерения. Это объясняется тем, что измеренные значения,и и и ,и имеют погрешности измерения + Ap и и

=+ Ь/ю соответственно. Тогда измеренные значения можно записать в виде

Если погрешности измерения равны

Арп = Л,и, то измеренное значение коэф5 фициента разрушения будет

/46 = (un Л/4п) — (и + Ь/4) =

=(un —,и) + 2 Л,и (8) 10

35 А Еб 2 туг уу = S3 ho6 = — = (9)

Ауд Ауд где А — работа, затрачиваемая на разрушение объема W горной породы;

$3 — площадь забоя скважины;

ho6 — углубка бурового инструмента эа один оборот;

Ауд — удельная работа разрушения горной породы.

Из выражения (9) следует, что при постоянных значениях S3, г, Ауд величина углубки бурового инструмента за один оборот и ропорциональна усилию разрушения F6.

ho6-К1 6 (10) Тогда выражение (5) для определения коэффициента разрушения примет вид

Р 6=F6/F=K Ь.б/Г (1 1) По экспериментальным данным был определен коэффициент пропорциональности К.

Так как значения,и и и р при бурении соизмеримы, то значение,и 6 в этом случае становится соизмеримо с погрешностью измерения + 2 hp . Чтобы получить точное

"5 значение и б, необходимо проводить серию измерений и определять точное среднее значение; Трудоемкость определения коэффициента разрушения горной породы известным способом и низкая точность

20 разовых измерений являются поводом для его совершенствования.

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента разрушения за счет получения дополнительной

25 информации, заключающейся в том, что по сле измерения осевой нагрузки измеряют величину углубки бурового инструмента за один его оборот.

Сущность способа заключается в том, 30 что измеряют не непосредственно разрушающее усилие F6, а реакцию íà era воздействие, а именно объем W разрушения горной породы за один оборот

1781406

К=5,2 10 даН/м.

Формула изобретения где 5,2 10 — коэффициент пропорциональ5 ности, даН/нм;

hog — величина углубки бурового инструмента за один оборот, м;

F — осевая нагрузка на буровой инструмент, даН. р 6=5,2 10 hpe/F (12) Составитель А.Скалунов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Редактор

Заказ 4261 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таким образом. коэффициент разрушения

1ри бурении представляет собой нормированную по осевой нагрузке углубку бурово- 5 го инструмента за один оборот.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Измеряют механическую скорость бурения и частоту вращения бурового инстру- 10 мента. Углубку за один оборот инструмента определяют как результат деления механической скорости бурения на частоту вращения бурового инструмента, Затем определяют величину коэффициента разру- 15 шения по формуле

Годовой зкономический эффект от исполь- 20 зования предлагаемого способа составит примерно 0,12 руб/м.

Способ определения коэффициента разрушения при бурении, включающий измерение осевой нагрузки на буровой инструмент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента разрушения за счет получе- ния дополнительной информации, после измерения осевой нагрузки измеряют величину углубки бурового инструмента за один его оборот, а коэффициент разрушения определяют иэ выражения р е-5,2 10 Лов/F,