Осевая нагрузка на коронку.

Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, в данном случае на коронку, обеспечивает внедрение резца в поверхность породы на забое, если выполняется условие: С_ос ≥ [ σ ]_пор. · S_к.· m, где: [ σ ]_пор. – предел прочности буримой породы, S_к. – площадь сечения резца на уровне внедрения в породу, m – число резцов.

Если это условие выполнено происходит объемное разрушение породы, резец внедряется в породу забоя и глубина внедрения резца будет примерно прямо пропорциональна величине С_ос. При этом коэффициенты пропорциональности зависят от геометрии резца (ширина, угол приострения) - К_р., и от свойств буримой породы (прочность, вязкость, угол внутреннего трения и др.) – К_пор. Тогда глубина внедрения одного резца – глубина резанья, может быть определена по выражению:

h_р. = К_р. · К_пор. · С_ос. / m

Учитывая, что при бурении каждый резец внедряется на величину hр, то за один оборот все резцы срежут слой породы равный сумме глубин резанья отдельных резцов, т. е.

∑ h_р. = h_р. · m = h_об. – эта величина называется «углубка за оборот – h_об

h_об. = К_р. · К_пор. · С_ос.

Поскольку V_м. = h_об. · n, то V_м. = К_р. · К_пор. · С_ос. · n. Т.е. Механическая скорость бурения прямо пропорциональна осевой нагрузке и частоте вращения. Очевидно, что эта пропорциональность не бесконечна, при значительном увеличении и осевой нагрузки и частоты вращения на забое возникают негативные явления, приводящие сначала к снижению интенсивности прироста скорости бурения, а далее к ее снижению или плавному, или резкому. Что касается осевой нагрузки, при бурении коронками с твердосплавными резцами имеет место уже приводимая «классическая» функциональная зависимость скорости углубки от осевой нагрузки на ПРИ. Рис. 38.

Рис. 38

При бурении в мягких породах, по мере увеличения осевой нагрузки резко возрастает глубина резанья и, соответственно, механическая скорость бурения. Однако по мере внедрения резцов на всю выступающую часть корпус коронки касается поверхности забоя и мешает отделению и выносу частиц породы с забоя, происходит «зашламование забоя», разрушенная порода уплотняется и мешает дальнейшему внедрению резцов – скорость бурения падает.

В средних и твердых породах с повышением осевой нагрузки скорость бурения растет медленнее, при этом пропорционально возрастают силы трения и износ твердосплавных резцов. При больших значениях осевой нагрузки износ становится интенсивным, резцы быстро затупляются и скорость бурения уменьшается. При слишком большой осевой нагрузке твердосплавные резцы могут скалываться и бурение остановится. Кроме того, при слишком большой осевой нагрузке резцы или зубки коронки могут подгибаться внутрь и скважина некоторое время бурится на конус – «конусится», бурение становится невозможным, а участок скважины потом придется «разбуривать». Следовательно, в каждом конкретном случае имеется оптимальное значение осевой нагрузки, выше которой наступают негативные явления, снижающие скорость бурения – либо зашламование забоя, либо износ или поломка, или конушение резцов. При заниженных значениях осевой нагрузки, просто будет более низкая, чем возможно, скорость бурения и потеря производительности.

---

Дата добавления: 2015-08-10