Способ определения коэффициента разрушения при бурении

)5 Е 21 В 10/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР САНИЕ РЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ льский гео З,с(54) СПОСОБ ОПРЕД ЦИ ЕНТА РАЗ РУШ Е Н (57) Изобретение отно ки эффективности пр жет быть применено в ЕЛЕНИЯ КОЭФФИИЯ ПРИ БУРЕНИИ ится к способам оценоцесса бурения и мо- системахуправления Изобретение относится к способам Этот способ не может быть примен оценки эффективности процесса бурения и бурении твердых горных пород, ког может быть применено в системах управле- цесс бурения представляет собой н нияпроцессомбурения,атакжеприпроек- цесс резания, а последователь тировании породоразрушающего бурового отдельных разрушений (взрывов) по инструмента для оценки его конструкции. вами, производящими деформации Известен способ определения коэффи- щения. Число таких алмазов а циента разрушения как отношения удель- меньше числа торцовых алмазов,ной силы резания г к твердости Р горной щенных по окружности бурового и породы мента б Тl (1) 1 П Са1 Па вв - число активных алмазов, произвоих разрушение;3- площадь разрушаемой горной пороо контактной поверхности алмаза; гд дя Гб п 1 Г Зкр 07/039092. Бюл, 1 Ф 46юзный научно-исследоватетодики и техники разведхаров и Л.К.Горшковшин С,С."Технология буредочных скважин", М,; Н,(21) 47780 (22) 05.01. (46) 15,12. (71) Всесо институт м (72) А,В.Са (56) Сула к логоразве 159-165. Способ применим при бурении мягких горных пород, когда алмазы работают как резцы. В. этом случае можно определить величины г и Р. При известной площади контакта резца Зр и числе резцов буровой коронки гп разрушающая сила определяется по формуле 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 р б=5,2 10 поб/Е, где 5,2 10 - коэффиб, бциент пропорциональноСти, даН/м; Ьоб - величина углубки бурового инструмента за один оборот, м; Р - осевая нагрузка на буровой инструмент, даН. им при да пров проностьд алма- разрумного размен- струуПри бурении твердых горных пород разрушающее усилие определяется по формулеОск - сопротивление горной породы скалыванию.Однако вычислить значение разрушающего усилия по формуле (3) практически невозможно, так как невозможно определить величины в, 5 и иск, а следовательно, невозможно точно определить коэффициент разрушения горной породы.Наиболее близким аналогом является способ определения разрушающего усилия Рб как"разности между тангенциальным усилием Рти силой трения Ртр(4) Еб=Рт-Ртр Тогда коэффициент разрушения можно определить как разность между коэффициентом сопротивления бурению р и и коэффициентом трения р на забое скважины по формуле И б Гб/Р=И и п - ,И (5) р п=йз/Р 2 ж гп, (6) где г - средний радиус бурового инструмента;и - частота вращения бурового инструмента.Затем определяют коэффициент трения на забое скважины по известной зави- симости Зт% Чпф=2 лгЗ Г 80 где Зт " площадь торца бурового инструмента;а - эквивалентная твердость торца алмазного бурового инструмента;Зк - элементарная площадь разрушения торца матрицы алмазного бурового инструмента;Чи- скорость износа алмазного бурового инструмента.Недостаток этого способа определения коэффициента разрушения - низкая достоверность единичного измерения. Это объясняется тем, что измеренные значения,и и и ,ы имеют погрешности измерения + Лр и и +Ьр соответственно, Тогда измеренные значения можно записать в виде,ип - ипЛ/п Сущность способа заключается в том, чтоизмеряют забойную мощность йз и определяют коэффициент сопротивления бурениюпо формулеЕсли погрешности измерения равны Ьрп =Ь,и, то измеренное значение коэф фициента разрушения будет фб = ИпЛИп) И + Ь/4) =где А - работа, затрачиваемая на разрушение объема Ю горной породы;Яз - площадь забоя скважины;поб - углубка бурового инструмента эаодин оборот;Ауд - удельная работа разрушения горной породы.Из выражения (9) следует, что при постоянных значениях Зз, г, Ауд величина углубки бурового инструмента за один оборотпропорциональна усилию разрушения Еб, 50 Ьоб=К 1Гб (1 О) Тогда выражение (5) для определения коэффициента разрушения примет вид 55Р б=б/Г=К М/ (11) По экспериментальным данным был определен коэффициент пропорциональности К. Так как значения,и и и р при бурениисоизмеримы, то значение,и б в этом случаестановится соизмеримо с погрешностью измерения й 2 Ьр . Чтобы получить точное"5 значение р б, необходимо проводить сериюизмерений и определять точное среднеезначение; Трудоемкость определения коэффициента разрушения горной породыизвестным способом и низкая точность20 разовых измерений являются поводом дляего совершенствования,Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента разрушения за счет получения дополнительной25 информации, заключающейся в том, что по сле измерения осевой нагрузки измеряютвеличину углубки бурового инструмента заодин его оборот.Сущность способа заключается в том,30 что измеряют не непосредственно разрушающее усилие Рб, а реакцию на его воздействие, а именно объем Ю разрушения горнойпороды за один оборот1781406 К=5,2 10 даН/м. Формула изобретения где 5,2 10 - коэффициент пропорциональности, даН/нм;по 6 - величина углубки.бурового инструмента за один оборот, м;Р - осевая нагрузка на буровой инструмент, даН. ф 6=5,210 Ьоб/Р (12) Составитель А.СкалуновТехред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор Заказ 4261 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Таким образом, коэффициент разрушения 1 ри бурении представляет собой нормированную по осевой нагрузке углубку бурово го инструмента за один оборот.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.Измеряют механическую скорость бурения и частоту вращения бурового инстру мента, Углубку за один оборот инструмента определяют как результат деления механической скорости бурения на частоту вращения бурового инструмента, Затем определяют величину коэффициента разру шения по формуле Годовой зкономический эффект от использования предлагаемого способа составитпримерно 0,12 руб/м. Способ определения коэффициента разрушения при бурении, включающий измерение осевой нагрузки на буровой инструмент, о т л и ч а ю щ и й с я 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 выражениярб 5,2 10Лоб/Р,