RU1781406C - Способ определени коэффициента разрушени при бурении - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам оценки эффективности процесса бурени  и может быть применено в системах управлени  2 процессом бурени , а также при проектировании породоразрушающего бурового инструмента дл  оценки его конструкции и позвол ет повысить точность определени  коэффициента разрушени  за счет получени  дополнительной информации. Это достигаетс  тем, что после измерени  осевой нагрузки измер ют величину углубки бурового инструмента за один его оборот, а коэффициент разрушени  определ ют из выражени  ,2 105 Ьоб/F, где5,2 105- коэффициент пропорциональности, даН/м; Ь0б - величина углубки бурового инструмента за один оборот, м; F - осева  нагрузка на буровой инструмент, даН.

Description

Изобретение относитс  к способам оценки эффективности процесса бурени  и может быть применено в системах управлени  процессом бурени , а также при проектировании породоразрушающего бурового инструмента дл  оценки его конструкции.

Известен способ определени  коэффициента разрушени  как отношени  удельной силы резани  т к твердости Р горной породы

0)

Способ применим при бурении м гких горных пород, когда алмазы работают как резцы . В этом случае можно определить величины г и Р. При известной площади контакта резца SKp и числе резцов буровой коронки m разрушающа  сила определ етс  по формуле

г S

кр

(2)

Этот способ не может быть применим при бурении твердых горных пород, когда процесс бурени  представл ет собой не процесс резани , а последовательность отдельных разрушений (взрывов) под алмазами , производ щими деформации разрушени . Число таких алмазов та много меньше числа торцовых алмазов, размещенных по окружности бурового инструмента

та« т

При бурении твердых горных пород разрушающее усилие определ етс  по формуле

ч

00

I

о

РбшГПа8 СТск

(3)

где та - число активных алмазов, производ щих разрушение;

S - площадь разрушаемой горной породы по контактной поверхности алмаза;

7ск - сопротивление горной породы скалыванию.

Однако вычислить значение разрушающего усили  по формуле (3) практически невозможно , так как невозможно определить величины ma, S и (7Ск, а следовательно, невозможно точно определить коэффициент разрушени  горной породы.

Наиболее близким аналогом  вл етс  способ определени  разрушающего усили  Рб как разности между тангенциальным усилием FT и силой трени  Ртр

Рб Рт-Ртр

Тогда коэффициент разрушени  можно определить как разность между коэффициентом сопротивлени  бурению ft п и коэффициентом трени  ft на забое скважины по формуле

ft б-Рб/Р п- /«л -ft

Сущность способа заключаетс  в том, что измер ют забойную мощность N3 и определ ют коэффициент сопротивлени  бурению по формуле

/ n N3/F2jrrn,

где г - средний радиус бурового инструмента;

п - частота вращени  бурового инструмента .

Затем определ ют коэффициент трени  на забое скважины по известной зависимости

fit fl ± А,М

Если погрешности измерени  равны А/ , то измеренное значение коэф- 5 фициента разрушени  будет

10

Цб (МП ± А//п) - (JM ± А/)

- (fin -ft) ±2 Aft

(8)

Так как значени  /г п и // при бурении соизмеримы, то значение /г б в этом случае становитс  соизмеримо с погрешностью измерени  ± 2 Л/ . Чтобы получить точное

15 значение ft б, необходимо проводить серию измерений и определ ть точное среднее значение. Трудоемкость определени  коэффициента разрушени  горной породы известным способом и низка  точность

20 разовых измерений  вл ютс  поводом дл  его совершенствовани .

Цель изобретени  - повышение точности определени  коэффициента разрушени  за счет получени  дополнительной

25 информации, заключающейс  в том, что после измерени  осевой нагрузки измер ют величину углубки бурового инструмента за один его-оборот.

Сущность способа заключаетс  в том,

30 что измер ют не непосредственно разрушающее усилие Рб, а реакцию на его воздействие , а именно объем W разрушени  горной породы за один оборот

IA/ с k А Рб 2 тгг

W 5з Ьоб -д- -л

Ауд луд

(9)

„ SjoicVn Р 2лг SK Рп 60

где ST площадь торца бурового инструмента;

а к - эквивалентна  твердость торца алмазного бурового инструмента;

SK - элементарна  площадь разрушени  торца матрицы алмазного бурового инструмента;

VM- скорость износа алмазного бурового инструмента.

Недостаток этого способа определени  коэффициента разрушени  - низка  достоверность единичного измерени . Это объ сн етс  тем, что измеренные значени  ц п и ft имеют погрешности измерени  ± Л,ы п и ±Л/ соответственно. Тогда измеренные значени  можно записать в виде

ftn п ± ,

40

45

где А - работа, затрачиваема  на разрушение объема W горной породы;

8з - площадь забо  скважины;

Ьоб - углубка бурового инструмента за один оборот;

Ауд - удельна  работа разрушени  горной породы.

Из выражени  (9) следует, что при посто нных значени х 5з, г, Ауд величина углубки бурового инструмента за один оборот пропорциональна усилию разрушени  Рб.

50

Ре

(Ю)

Тогда выражение (5) дл  определени  коэффициента разрушени  примет вид

55

ft ho6/F

(11)

По экспериментальным данным был определен коэффициент пропорциональности К.

,2 -105даН/м.

Таким образом, коэффициент разрушени  при бурении представл ет собой нормированную по осевой нагрузке углубку бурового инструмента за один оборот.

Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом.

Измер ют механическую скорость бурени  и частоту вращени  бурового инструмента . Углубку за один оборот инструмента определ ют как результат делени  механической скорости бурени  на частоту враще- ни  бурового инструмента. Затем определ ют величину коэффициента разрушени  по формуле

,2 105-ho6/F

Годовой экономический эффект от использовани  предлагаемого способа составит примерно 0,12 руб/м.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   10

   15

   20

   Способ определени  коэффициента разрушени  при бурении, включающий измерение осевой нагрузки на буровой инструмент , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  коэффициента разрушени  за счет получени  дополнительной информации, после из- мерени  осевой нагрузки измер ют величину углубки бурового инструмента за один его оборот, а коэффициент разрушени  определ ют из выражени 

   ,2 105-ho6/F,

   где5,2 105-коэффициентпропорциональности , даН/нм;

   Ьоб - величина углубки бурового инструмента за один оборот, м;

   F - осева  нагрузка на буровой инструмент , даН.