берилка. Разрушение горных породпод воздействием
 Скачать 320.58 Kb.
|
|
Процесс механического бурения пред- ставляет собой углубление забоя скважины в результате разрушения горной породы поро- доразрушающим инструментом - долотом. На базе исследования закономерностей разрушения породы элементами вооруже- ния долот различных типов в различных ла- бораторных, стендовых и промысловых ус- ловиях производится выбор породоразруша- ющего инструмента и режимно-технологи- ческой программы бурения. Область оптимальных режимов буре- ния для определенной конструкции долота выбирается на основе интегральных показа- телей бурового процесса, таких, как проход- ка за рейс, рейсовая скорость или стоимость 1 м проходки. В основе расчета этих интег- ральных показателей лежит величина ско- рости проходки, а также нормативные дан- ные и сведения о стойкости элементов конструкции долот. Разрушение горных пород под воздействием шарошечных долот Интегральным показателем процесса углубления забоя при бурении является ско- рость проходки. Рассмотрим понятие величины скоро- сти проходки. Очевидно, что мгновенная скорость любой точки корпуса долота, рас- сматриваемого как недеформируемое твер- дое тело, не может характеризовать величи- ну скорости проходки, так как она определя- ется не только продвижением забоя и его из- меняющейся конфигурацией, но и сложным движением нижнего сечения колонны бу- рильных труб. Таким образом, следует рас- сматривать скорость проходки как величину интегральную во времени и в пространстве. Рассмотрим процесс формирования вели- чины механической скорости на примере зуб- чатого долота, осуществляющего разрушение посредством поочередного вдавливания зубьев в породу [1]. Общее продвижение поверхности забоя представляет собой совокупность неодно- временных и не вполне одинаковых импульс- ных продвижений отдельных ее точек. Скорость проходки можно определить как среднюю скорость за время t любой про- извольно выбранной точки забоя. В общем виде можно записать , где v — скорость проходки, обычно называ- емая механической скоростью про- ходки или бурения, чаще всего обо- значается v м (имеется в виду прежде всего скорость бурения неизношен- ным долотом); t — текущее время; i — индекс каждого акта взаимодействия венца долота с породой в окрестности выбранной точки забоя; z i — углубление выбранной точки забоя при очередном взаимодействии зубцов данного венца с породой в окрестности этой точки; N(t) —общее число ударов зубцов в окрестно- сти выбранной точки, учитываемых при расчете скорости проходки. Интенсивность углубления забоя сква- жины определяется, в первую очередь, меха- низмом разрушения горной породы в гидро- статических условиях залегания при буре- нии глубоких скважин, динамическим ха- рактером взаимодействия зубцов с породой, а также условиями фильтрации промывоч- ного раствора в поверхность забоя. Процесс разрушения горной породы включает три стадии: - упругая деформация; - остаточная деформация; - отделение части породы от массива. В зависимости от свойств породы и ус- ловий разрушения определяют три механиз- ма разрушения [2]. По первому механизму разрушение начинается в зоне контура контактной пло- щадки при сравнительно малой нагрузке на зубец. Оно имеет характер хрупкого отрыва на 53 Глава 3 А.М.ГУСМАН, А.Б.ЛЕВИНА РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН ругую консоль. При этом заключительная ста- дия процесса разрушения аналогична тако- вой при первом механизме. По мере накопле- ния структурных изменений в материале ядра оно начинает передавать давление зубца на консоль в возрастающей степени, в результате чего консоль отламывается и процесс разру- шения завершается (см. рис. 3.1,б). На рис. 3.4 представлена схематическая картина последовательных стадий разруше- ния породы под зубцом долота при вдавлива- нии. Здесь: зона I – ядро предразрушения, рас- пространяющееся в глубь породы при увели- чении нагрузки; зона II – сеть микротрещин в переходной области от зоны I к зоне III, грани- ца между зонами I и II достаточно условна; зо- на III – упругая консоль, ограниченная трещи- ной отрыва, наблюдается только при нагруз- ках, близких к критической нагрузке разру- шения для данной породы; зона IV характерна наличием трещин скалывания в направле- нии, близком к вертикальному, она проявля- ется уже при малых нагрузках на зубец; зона V - система трещин отрыва, идущих от угла зуб- ца наружу под углом приблизительно 45° к вертикали, наблюдается при малых нагруз- ках; зона VI - участок непосредственно под контуром контактной площадки характеризу- ется полностью раздробленной породой. Рис. 3.4 Схема развития процесса разрушения На рис. 3.5 показан пример реализации второго механизма разрушения для золенго- фенского известняка. На нем хорошо видны и предразрушенное ядро (зона I), консольная часть (зона III) c сетью трещин (зона II), не- сколько вертикальных трещин (зона IV) и мелкораздробленная зона VI. Забойные и режимные параметры могут оказать существенное влияние на характерис- тики сопротивляемости горных пород внедре- нию в них породоразрушающих элементов. К их числу относятся давление на поверхность поро- ды промывочного раствора и изменяющаяся скорость взаимодействия элементов с забоем. Рис. 3.5. Аншлиф золенгофенского известня- ка. Нагрузка 105—110 кН/см 2 Наличие давления промывочного рас- твора в призабойной зоне, его взаимодейст- вие с жидкостью, заполняющей поры горной породы, боковое горное давление окружаю- щего массива могут оказывать значительное влияние на качественные и количественные характеристики процесса разрушения поро- ды и на механизм этого процесса. Выше были рассмотрены два основных типа разрушения горных пород, встречающих- ся при атмосферных условиях. При наложении пространственной комбинации давления рас- твора, порового давления и бокового сжатия на разрушаемую область (в дальнейшем будем на- зывать эту комбинацию «всесторонним сжати- ем») хрупкое разрушение в ряде случаев сменя- ется пластическим. Вместо растягивающих напряжений основную роль начинают играть касательные. Следовательно, любая порода, дающая разрушение по первому механизму в атмосферных условиях, на забое глубокой сква- жины начнет разрушаться по второму меха- низму. Изменение типа механизма разруше- ния весьма невыгодно, так как образование ко- нической трещины облегчает осуществление заключительной стадии — отделение породы от массива. Таким образом, можно сказать, что при некоторой величине всестороннего давле- ния существует только второй механизм, свя- занный с образованием более или менее значи- тельного ядра предразрушения. Очевидно, что здесь значительную роль играет перепад между гидростатическим давлением раствора в призабойной зоне скважины р гс и давлением поровой жидкости р п (пластовым р пл ), который растет с увеличе- нием всестороннего давления. Давление, обуславливающее статические силы, удер- живающие шлам на забое, принято называть дифференциальным давлением на забое ∆ р. ∆ р = р гс - р п (р пл ) площадках, перпендикулярных к свободной поверхности полупространства. В результате на поверхности образуется кольцевая трещи- на отрыва, охватывающая контактную пло- щадку. Она имеет вид расходящегося конуса, кругового или эллиптического. Коническая трещина разделяет верх- нюю часть полупространства на две области: усеченный конус и окружающую его консоль. Заключительная стадия процесса разруше- ния состоит в отделении консоли путем пере- дачи на нее части давления от зубца через материал конуса. Отделению консоли пред- шествует полное или частичное разрушение материала конуса, приводящее к увеличе- нию доли внешнего давления, передаваемого на консоль. Это давление со стороны конуса приводит к изгибу консоли и появлению на внутренней поверхности растягивающих на- пряжений, под действием которых образует- ся трещина отрыва, чаще всего нормальная к конической трещине и выходящая на по- верхность полупространства под малыми уг- лами к последней (рис. 3.1,а). Рис. 3.1. Первый (а) и второй (б) механизмы разрушения горных пород Хрупкий характер разрушения прояв- ляется в скачке нагрузки на зубец в момент отделения консоли. При развитии несколь- ких трещин отрыва могут происходить два и более скачков разрушения в течение одного акта контакта зубца с забоем. Значительная группа горных пород, таких, как кварцит, доломиты, песчаники, некоторые известняки, разрушаются по пер- вому механизму. На аншлифах (шлифованный осевой разрез образца) шокшинского кварцита (рис. 3.2) и песчаника (рис. 3.3) ясно видны конусные трещины, простирающиеся в глубь образца от контактной площадки. Рис. 3.2. Аншлиф шокшинского кварцита Рис. 3.3. Аншлиф песчаника В ряде пород первый механизм разру- шения или совсем не развивается или, начав развиваться, затухает, и дальнейшее разру- шение происходит по второму механизму, при котором коническая трещина не разви- вается, поскольку на контуре площадки кон- такта растягивающие напряжения в некото- рых породах вместо того, чтобы увеличи- ваться с ростом давления на зубец, начина- ют уменьшаться из-за увеличения объема сжатой породы непосредственно под пло- щадкой контакта. Типичным представите- лем таких материалов является мрамор. При наличии дифференциального дав- ления на поверхности забоя по второму ме- ханизму могут разрушаться те породы, кото- рые в атмосферных условиях разрушаются по первому. Суть второго механизма заключается в следующем. По мере увеличения нагрузки на зубец под площадкой контакта развивается зона необратимых деформаций (пластические деформации и микротрещиноватость зерен, потеря связности между ними и т.д.). Назовем ее зоной предразрушения. При малых нагруз- ках эта зона локализуется в окрестностях кон- тура площадки, а по мере роста нагрузки раз- вивается в глубь массива, принимая в конце концов форму овального ядра. В результате полупространство разделяется на две части: предразрушенное ядро и окружающую его уп- 54 55 ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД достаточную для того, чтобы его зубцы осу- ществляли третий механизм разрушения. Поэтому вместо отделения породы от масси- ва на забое образуются более или менее глу- бокие отпечатки зубцов долота, ибо при каж- дом отдельном акте взаимодействия процесс разрушения не достигает реализации перво- го скачка разрушения (рис. 3.9). Рис. 3.8. Схема третьего механизма разрушения Рис. 3.9. Аншлиф тонкозернистого песчаника. Вдавливание зубца в водной среде при всесто- роннем давлении 10 кН/см 2 При бурении шарошечными долотами со смещением на зубец наряду с ортогональ- ной забою нагрузкой вдавливания N дейст- вует и сдвигающая нагрузка параллельно за- бою T. Эта сила делает картину разрушения асимметричной, сдвинутой в сторону дейст- вия T. Аналогичный характер разрушения но с наложением механизма резания, прояв- ляется при работе долот режущего типа с ал- мазно-твердосплавными резцами (АТР). Механизм разрушения горных пород при воздействии долот режущего-скалывающего типа (долота типа Стратапакс) Разрушение хрупких пород при непре- рывном движении под нагрузкой алмаза или алмазно-твердосплавного резца (АТР) проис- ходит дискретно (скачкообразно) путем скола частиц определенной формы и размера [3]. Особенностью процесса разрушения пород АТР является образование ядра разрушения и распространение опережающих трещин пе- ред режущим элементом (рис. 3.10). Поэтому термин «резание» не совсем точно отражает механизм разрушения породы при работе АТР, и его целесообразней охарактеризовать как режуще-скалывающее действие. Дискрет- ный процесс разрушения породы АТР можно представить как совокупность непродолжи- тельных по времени актов резаний, сопровож- даемых сколами породы и образованием тре- щин и выколов по мере перемещения АТР. Рис. 3.10. Механизм деформирования и трещи- нообразования в горной породе под резцом: а – при преобладании вертикальной состав- ляющей силы резания N; б – при преобладании горизонтальной со- ставляющей силы резания T Процесс разрушения горных пород АТР [3,5] аналогично шарошечным долотам со- провождается формированием ядра пред- разрушения, характеристики которого опре- деляются помимо свойств породы такими факторами, как коэффициент трения пары «режущий элемент-порода», форма и разме- ры АТР, угол резания, а также осевая нагруз- ка. Но дополнительно к этому перед резцом образуются и развиваются опережающие трещины сдвига [4], определяющие эффек- тивность разрушения горных пород АТР. Ядро предразрушения и опережающие трещины при работе АТР формируются только в условиях сжатия, создаваемого впереди внед- ренного в горную породу и перемещающегося относительно нее АТР. При этом за резцом со- здается зона растяжения горной породы, что способствует уменьшению ее сопротивляемос- 57 ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН При наличии дифференциального дав- ления внешнее давление на консоль препят- ствует ее выходу, что приводит к существен- ному увеличению максимальных нагрузок, необходимых для реализации каждого скач- ка. Кроме того, давление, удерживающее консоль от выкола, препятствует уменьше- нию нагрузки между скачками. Поскольку в практике удельные давления на зубец могут оказаться недостаточными, вполне возмож- но, что будет реализована только часть необ- ходимой для выкола нагрузки, иногда даже неполный первый скачок. В этом случае принято говорить о так называемом устало- стном разрушении горной породы. Рис. 3.6. Аншлиф среднезернистого песчани- ка. Вдавливание зубца в среде известково- глинистого раствора при всестороннем давле- нии 5 Кн/см 2 . Контактное давление 590 кН/см 2 Рис. 3.7. Аншлиф мрамора. Вдавливание зубца в среде глинистого раствора при все- стороннем давлении 10 кН/см 2 . Максималь- ное контактное давление 250 кН/см 2 ; макси- мальная глубина внедрения 4 мм При дальнейшем возрастании всесто- роннего сжатия в ходе протекания второго механизма разрушения возникают сущест- венные изменения. Они в основном сводятся к некоторому изменению конфигурации ядра предразрушения. Это изменение неодинако- во для разных пород и при разных комбина- циях компонентов всестороннего сжатия, но общий его характер сводится к тому, что глу- бина ядра предразрушения уменьшается, а диаметр увеличивается (рис. 3.6, 3.7). Иными словами, ядро как бы сплющи- вается к поверхности. При этом существенно увеличивается удельная нагрузка на зубец, необходимая для формирования этого ядра, причем для более крепких горных пород изме- нение необходимой удельной нагрузки не столь существенно. Ясно, что с увеличением всестороннего давления уменьшается объем предразрушенной зоны и растет необходи- мая для ее образования нагрузка, но общий характер этой стадии процесса разрушения качественно остается таким же, как при вто- ром механизме при атмосферных условиях. Зато в заключительной стадии процесса раз- рушения наличие всестороннего сжатия мо- жет привести к решающим качественным из- менениям. Когда давление на консоль, окру- жающую контактную площадку, оказывается достаточным для ее вылома, действие этих внутренних сил подавляется дифференци- альным давлением. В связи с этим становит- ся очевидной роль проницаемости призабой- ного слоя породы, обусловленной как естест- венной пористостью, так и трещиноватос- тью, возникшей в процессе взаимодействия с зубцом. Разумеется, вопрос о действительной величине перепада давлений с внешней и внутренней сторон консоли в большой степе- ни зависит от свойств промывочного агента. Лишь небольшая часть нагрузки на зубец передается через раздробленную породу на уп- ругую консоль и выламывает ее. Но, чтобы произвести вылом консоли, поддерживаемой перепадом давлений, нужно значительно уве- личить внешнюю нагрузку на зубец. В процес- се этого возрастания нагрузки ядро предразру- шения увеличивается и становится больше, чем при атмосферных условиях. Зубец замет- но внедряется в массив породы, и вытесняе- мый им раздробленный материал приподни- мает все еще упругую консоль (рис. 3.8). Таким образом, при весьма высоком всестороннем давлении возникает третий механизм разрушения, при котором зубец глубоко внедряется в породу, вокруг него и под ним развивается небольшая зона раз- дробленного материала, и в конце концов мо- жет произойти вылом консоли (см. рис. 3.8). Но для этого требуется весьма значительная осевая нагрузка. Правда, и размеры выло- манной консоли должны быть очень велики, так как она начинается довольно глубоко, ни- же основания внедрившегося зубца. Практически в большинстве реальных вариантов бурения не представляется воз- можным осуществить нагрузку на долото, 56 РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД резцов от периферии долота к его центру. При этом оптимальный угол установки выбирает- ся, исходя из особенностей механизма разру- шения для заданного типа разбуриваемой по- роды. Однако при любых эффективных на- чальных углах установки главным требовани- ем является их сохранение для каждого ряда резцов, находящихся на одном радиусе (вен- це), не относительно поверхности забоя, как это, как правило, делается, а относительно реальной траектории спирали, по которой этот резец работает в действительности. Рис. 3.12. Изменение угла наклона резцов по ра- диусу забоя: 1 – эффективный угол атаки пластины относительно реальной траектории углубления; 2 – углы атаки пластин относительно реальной траектории углуб- ления для резцов на различных венцах в обычных долотах; 3 – линейная развертка спиральной траек- тории углубления резца; 4 – горизонтальный уро- вень забоя; 5 – стенка скважины; 6 – ось долота; h – углубление долота за время t Режимы разрушения забоя Влияние осевой нагрузки Р 0 на величи- ну механической скорости v М показано гра- фически на рис. 3.13. Здесь область I - зона малых осевых нагрузок, где происходит по- верхностное разрушение (истирание); область II - происходит откалывание кусоч- ков породы, заметно растет v М ; область III - удельная контактная нагрузка превышает предел прочности пород, происходит объем- ное разрушение породы. При идеальной про- мывке эта линия была бы прямой - линия 1, при несовершенной промывке - линия 1а; ес- ли увеличить скорость истечения жидкости из насадок долота, то получим линию 1б. В области I горная порода разрушается преимущественно истиранием, абразивным изнашиванием, микровыкалыванием, смя- тием и сдвигом отдельных неровностей, ве- личина которых на порядок меньше объема зубьев. Эта область характерна для бурения очень твердых пород при недостаточной осе- вой нагрузке или при бурении пород сред- ней твердости алмазными долотами с боль- шой площадью контакта. Скорость бурения при этом мала (от доли метра до 3 м/ч). Необ- ходимый расход промывочной жидкости в этой области невелик. Рис. 3.13. Зависимость v M = f(P 0 ) Далее наблюдается усталостное разру- шение (область II). Для этой области харак- терно получение объемного выкола лишь че- рез несколько циклов воздействия зубьев на один и тот же участок забоя. Поверхностное разрушение при этом имеет подчиненное значение. Очень твердые породы в высоко- оборотном бурении шарошечными долотами разбуриваются преимущественно в устало- стной зоне и в области первого скачка разру- шения. Механическая скорость не превыша- ет в этом случае десятка метров в час. Область III – зона объемного разруше- ния, при котором удельные энергозатраты на разрушение единицы объема породы су- щественно ниже, чем в первых двух облас- тях, а механическая скорость выше. С изменением частоты вращения n ме- няется число поражений забоя зубьями шаро- шечного долота. При этом проходку за один оборот ∆ для всех типов долот можно выра- зить через механическую скорость в виде v М = ∆ • n. Рис. 3.14. 3ависимость v М = f(n): 1 - при бурении упругопластичных пород ша- рошечными долотами; 2 - при бурении твердых и хрупких пород ал- мазными долотами На рис. 3.14: прямая 1 - ∆ =const при различном n, что ха- рактерно для твердых, хрупких пород 59 ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН ти разрушению. Ввиду относительно большой удаленности резцов друг от друга в рядах на ра- бочей поверхности долота порода успевает вос- становить свои прочностные свойства за время релаксации напряжений, и состояние растя- жения породы не используется, т.е. каждый ре- зец работает по целику породы. Другими слова- ми, часть работы АТР, затраченная на растя- жение породы в зоне за ним, не используется. Повысить эффективность разрушения крепких пород резцами АТР возможно путем изменения их геометрии таким образом, чтобы поликристаллическая алмазная плас- тина имела ступенчатый профиль с мень- шим вылетом передней ступени (рис. 3.11). При перемещении такого резца относи- тельно горной породы передняя ступень 1 с меньшим вылетом создает сзади себя усло- вия растяжения, благоприятные для разви- тия опережающих трещин, инициирован- ных работой задней ступени 2 формируя сис- тему взаимодействующих, сдвинутых по от- ношению друг к другу трещин. Таким обра- зом, эффект растяжения горной породы, про- изведенный работой передней ступени, ис- пользуется при воздействии задней [5]. Взаимодействие режущих кромок начи- нается при сближении их зон предразруше- ния. При уменьшении расстояния между дву- мя параллельно и с одинаковой скоростью движущимися кромками наблюдается срыв гребня целиковой породы, разделяющего бо- розды, образуемые кромками. Это происхо- дит при достаточном взаимном перекрытии зон предразрушения и достижении некото- рых критических значений напряжений. Теоретический расчет силовых нагру- зок, действующих на кромки обеих ступе- ней, и экспериментальные исследования зон разрушения под ступенчатыми АТР различ- ной конструкции позволили определить оп- тимальные конструктивные параметры рез- цов со ступенчатым профилем. Рис. 3.11. Ступенчатый резец: 1 – передняя ступень, 2 – задняя ступень, δ - расстояние между ра- бочими кромками ступеней Другим результатом подробного исследо- вания процесса разрушения пород стала раз- работка нового подхода к установке резцов на периферии и в центре долота. Он связан с тем, что механизм разрушения забоя резцами, на- ходящимися на различных радиусах долота, т.е. на периферии и в центральной части, суще- ственно разный. Периферийные резцы разру- шают породу, преимущественно, режуще-ска- лывающим действием, а центральные - вдав- ливающе-скалывающим, аналогично зубкам шарошечных долот. Это происходит по той причине, что углы наклона спиральнй траекто- рии, по которой углубляются резцы в поверх- ность забоя на периферии и в центре, сущест- венно различны: на периферии забоя резцы работают по длинной пологой спирали, а в цен- тре – по крутой и короткой (рис. 3.12). Именно этот факт и вызывает различие в механизме разрушения, так как по-разному развиваются ядро предразрушения под резцом и процесс трещинообразования. В то же время на тради- ционных долотах угол установки резцов, нахо- дящихся на различных радиусах долота, или одинаков, или весьма мало отличается. Если для периферийных резцов принятый отрица- тельный угол является, как правило, действи- тельно эффективным, то для тех, которые нахо- дятся ближе к центру долота, тот же угол уста- новки становится абсолютно неэффективным, поскольку он никак не привязан к той реальной крутой траектории спирали, по которой резец работает в действительности. В результате центральные резцы работают под значительно меньшими к траектории своего движения угла- ми, чем это необходимо для эффективного раз- рушения породы. Более того, для резцов, нахо- дящихся в центральной части долота, возмож- ны ситуации, когда разрушение забоя осуще- ствляется не рабочей кромкой резца, а подлож- кой или другими его элементами, не предназ- наченными для взаимодействия с породой, что тормозит углубление долота. Именно это явле- ние может быть причиной слома центральных резцов, что нередко имеет место в практике бу- рения долотами АТР. Кроме того, работа, в ос- новном, центральных резцов под углами к сво- ей траектории движения, не соответствующи- ми эффективным параметрам разрушения за- боя, является причиной не только их возмож- ной поломки, но и дополнительных динамичес- ких нагрузок на долото. Избежать этого явления или, по мень- шей мере, существенно снизить его отрица- тельное влияние можно весьма простым спо- собом, а именно увеличивая угол установки 58 РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД при бурении, как правило, алмазными долотами; 2 - кривая зависимости ∆ =f(n) при бурении упругопластичных пород и особенно пластичных пород шарошечными до- лотами. До точки А (n кр1 ) происходит рост ∆ и v М при повышении n. Далее до точки В (n кр1 ) - снижение ∆ , но величи- на n еще продолжает увеличиваться. За точкой В (n кр2 ) с ростом n ∆ , и v М сни- жаются. Снижение v М за точкой В про- исходит вследствие того, что с ростом n уменьшается время контакта зуба с породой, возрастает скорость удара зу- ба о породу, несколько увеличивается динамическое сопротивление разру- шению, снижается проявление плас- тических свойств породы, возрастают колебания бурильной колонны, изме- няется характер движения бурового раствора на забое, увеличивается рас- ход мощности на холостое вращение. Непрерывная циркуляция бурового раствора при бурении должна обеспечить чистоту забоя и ствола скважины, охлажде- ние долота, способствовать эффективному разрушению породы. Влияние расхода раствора на механиче- скую скорость бурения можно видеть из рис. 3.15, показывающего, что пока не обеспечи- вается своевременное и полное удаление шлама и пока долото новое, механическая скорость повышается с увеличением расхода жидкости почти прямолинейно (область I). Рис. 3.15. Зависимость v M = f(Q) После достижения практически доста- точного расхода Q g механическая скорость все еще может возрастать, но уже очень медленно (участок II) вследствие лучшего охлаждения до- лота, лучшей очистки забоя и долота, сниже- ния количества шлама в растворе, уменьше- ния плотности раствора в кольцевом канале и гидростатического давления на забой. При дальнейшем возрастании расхода до Q max и бо- лее начинает преобладать повышение потерь напора на преодоление гидравлических сопро- тивлений в кольцевом канале, общее гидравли- ческое давление на забой возрастает и механи- ческая скорость бурения снижается. Практи- чески эта область III достигается редко. Рис. 3.16. Зависимости механической скоро- сти бурения v М от свойств бурового раствора: а – плотности ρ ; б - содержания твердой фа- зы; в – водоотдачи В; г – условной вязкости Т Влияние основных свойств бурового раствора на механическую скорость бурения можно наглядно проследить из графиков, представленных на рис. 3.16, показываю- щих закономерное затухающее снижение механической скорости бурения v М с ростом плотности ρ , содержания твердой фазы и ус- ловной вязкости раствора, а также незначи- тельное прямолинейное возрастание с уве- личением водоотдачи. Литература 1. Эйгелес Р.М., Стрекалова Р.В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин. -М.: Недра, 1977 - 200 с 2. Эйгелес Р.М. Разрушение горных по- род при бурении. -М.: Недра, 1970 - 232 с 3. Кагарманов Н.Ф., Сакаев Р.М. Меха- низм разрушения горных пород алмазно-твер- досплавными буровыми разрушителями не- прерывного режуще-скалывающего действия: Материалы V Всесоюзной научно-технической конференции «Разрушение горных пород при бурении скважин» Уфа, 1990, т.1 -с 34-36. 4. Черепанов Г.П. Механика разруше- ния горных пород в процессе бурения. -М.: Недра, 1987 -356 с 5. Гусман А.М. Совершенствование до- лот типа Стратапакс для бурения в твердых и крепких породах// Нефтегазовые техноло- гии №1, январь-февраль. 2000. - 60 |