Способ оптимизации процесса бурения

СОЮЗ СО ВЕТС КИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК(57) Использование:м скважин, Сущность и энергию упругих коле струментом, в диапа Дополнительно измер расходуемую на буре ношение энергии упр ной энергии, Рег параметры, добивают личины отношения, 2(71) Всесоюзный нинститут методик(54) СПОСОБ ОПБУРЕНИЯ ханическое бурение бретения: измеряют аний, вызванных инне частот 5-20 кГц.%14аучно-ии и техни следовательскийки разведкиев, О,С.Андреев,овтво СССРО, 1989.ЦИИ ПРОЦЕССА яют полную энергию, ние, и определяют отугих колебаний к полулируя режимные ся максимальной веС.А.Авде .Б.йатр детельс 21 В 44/ ТИМИЗА урению и могулирования ородоразру- пределенных жет про аю ение эффекчения точнобурения и инструменческих услотивстиподта ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) САНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ зобретение относится к б ыть использовано для ре есса бурения и подбора и щего инструмента для о гических условий.ель изобретения - повыш сти способа путем увели регулирования процесса ора породоразрушающего я определенных геологи Физической основой предлагаемого способа явились результаты экспериментальных работ, проведенных авторами в производственных и стендовых условиях. При экспериментальных работах изучались спектральный состав упругих колебаний, возникающих при бурении, и показатели эффективности процесса бурения мощность, расходуемая на бурение, механическая скорость бурения и т,д.). Установлено, что высокочастотные упругие колебания частотой 5-20 кГц определяются динамическим взаимодействием резцов породо)азрушающего инструмента с забоем, хрупким разРушением горной породы. Энергия упругих колебаний в диапазоне . 5-20 кГц - УчА представляет полеэную часть полной энергии, расходуемой на бурение 3 В/и. В величину энергии В/и входят все затраты энергии при бурении, в том числе и на процессы,.которые не сопровождаются возникновением упругих колебаний - трение. Поэтому отношение энергии упругих коле- Я баний в диапазоне 5-20 кГц В/А к полной энергии, расходуемой на бурение ВЬ - величина А - представляет, собой коэффициент эффективности использования энергии 00 при бурении, Достижение при бурении пу- С 1 тем регулирования режимных параметров К,) максимального значения величины А обес- ( ) печит наиболее эффективное использование энергии. Величина А представляет д собой критерий оптимальности процесса бурения. Критерий А можно также использовать при выборе оптимального типа породоразрушающего инструмента для бурения, ф Наиболее подходящим для разбуривания данной толщи горной породы будет породоразрушающий инструмент обеспечивающий в процессе бурения наибольшее извсех других породоразрушающих инструментов значение величины А,Способ был опробован при буренииразличных типов горных пород. Ниже приводятся результаты применения способа 5при бурении серого гранита. Вначале длякаждого типа породораэрушающего инструмента осуществлялся поиск оптимальногорежима бурения по критерию А- мах.На фиг,1 показаны графики зависимостей величины А от осевой нагрузки Р при. различных частотах вращения снаряда ипри бурении однослойной алмазной коронкой типа А 4 ДП диаметром 59 мм, Величина.А имеет четкий максимум при режимных 18параметрах: Р -1750 даН, п -700 мин,0 = 19 дм /мин. На фиг.2 а показан график .зависимости величины А от осевой нагрузкиР при частоте вращения и - 1000 мин дляимпрегнированной алмазной коронки типа 20И 4 ДП диаметром 59 мм. Выделяется четкиймаксимум величины А при Р "750 даН, Однако зависимость величины А от частотывращения и при оптюальиом значении осевой нагрузки Р - 780 дайиг,26) показывает, что оптимальное значение частотывращения достигнуто ие боло и требуетсадальнейшее увеличение чвстлы вращения.Найденные по критерию А-мах оптималь-:ные режимы бурения серого гранита для З 0однослойной и импрегниромнной алмазных коронок хорошо согласуютса с рекомендуемыми для этих кромок режимами,На втором этапе рваазации способапо критерию Аэвма определялел наиболее 38подходящий тип юарегимреванай алюз-:1 щщИ и йааСаФФп юат Юанита. Сравнение кераеж праизвоаеось вобласти оптимзльногф ракее бурения длаимпрегнированкых алвазных коронок полученного вначале испытаний,В табл.1 приведены сведения о конструктивных параметрах сравниваемых импрегнированных алмазных коройок.В табл.2 приведены зарегистрированные в процессе бурения прэи Р - 750 дай,и " 700 мин 1 и 0 " 19 дм /мин полноймощности, расходуемой на бурение йл, механической скорости Чм, энергии упругихколебаний в диапазоне 8-20 кГц Вд и расчетное значение величины А.Наибольшее значейие величины А пол-учено для коронки И 4 ГС, имеющей обьемные алмазы АСПК крупностью 400-150 шт/карат, наименьшие значения А у коронки И 6 ДХ с природными объемными алмазами ХХХЧ группы крупностью 600-400 шт/карат, т,е, для разбуривания серого гранита наиболее подходят импрегнированные алмазные коронки типа И 4 ГС с объемными алмазами крупностью 400-150 шт/карат, позволяющие наиболее эффективно использовать энергию в процессе бурения.Из данных, приведенных в табл.2 видно, что хотя механическая скорость бурения имеет ту же тенденцию что и величина А, на основании только значений Чм нельзя выбрать наиболее подходящий тип породоразрушающего инструмента, Коронка ИбДХ, имея большее чем коронка ИЖ значение механической скорости, в то же время за-трачивает на бурение почти в 2 раза большую мощность. Бурение коронкой И 6 ДХ крайне неэффективно. Поэтому только величина А позволяет наиболее обьективно оценивать эффективность бурения каждым типом породорвэрушающего инструмента.Формула изобретения Способ оптимизации процесса бурения, включающий измерение энергии Яд упругих колебаний, вызванных породоразрушающим инструментом, в диапазоне частот 8-20 кГц, и регулирование режимных параметров, отл ичающийся тем,что, с целью повышения эффективности способа путем увеличения точности регулированияпроцесса бурения.и подбора породоразрувгващего инструмента для определенных геологических условий, дополнительно измеряют полную зйергию Вп, расходуемую кв буреве, определяют величину отношения А Фд/ВЬ путем регулирования режимных параметров при конкретном типе породоразрушающего инструмента, достигают мвкаеального значения величины А, меняют тип породораэрушающего инструмента и снова достигают максимального значения величины А, выбирают породоразруаающий инструмент, при котором максимальное значение величины. А наибольшее, и с выбранным таким образом для данного геологического разреза породоразрушающим инструментом продолжают бурение, поддерживая путем регулирования режимных параметров максимальное значение величины А.1809023 А Редактор Корректс и аказ 1265 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Пр водственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж