Ви є тут

Обґрунтування параметрів селективної технології видобування вапняків для потреб цукрової промисловості.

Автор: 
Кальчук Сергій Володимирович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
3406U000501
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
НАПРЯМи ДОСЛІДЖЕНЬ ТА РОЗРОБКА МЕТОДИКИ
ЇХ проведеННЯ
2.1. Обґрунтування застосування засобів вимірювання швидкості буріння для
проведення оперативного геоконтролю
Механічна швидкість буріння порід є одним з критеріїв, що характеризує
ефективність їх руйнування, а також мірилом оцінення їх буримості. Швидкість
буріння залежить від режимних параметрів буріння та фізико-технічних
властивостей порід.
Дослідженнями, які проводилися в СНД [44] та за кордоном, доведено, що для
долот, оздоблення шарошок яких виконано фрезерованими зубцями, залежність
механічної швидкості від часу буріння при постійних параметрах режиму має
вигляд експоненціальної та степеневої функцій. Експоненціальний закон зміни
швидкості буріння від часу для малоабразивних порід середньої міцності може
бути описаний формулою (2.1):
, м/год, (2.1)
де – початкова механічна швидкість буріння, м/год;
– основа натурального логарифму,
– декремент зменшення механічної швидкості буріння;
– час буріння, год.
При бурінні твердих абразивних гірських порід, згідно з дослідженнями
Р. М. Ейгелеса [45], найбільш відповідним є закон зміни механічної швидкості,
виражений формулою (2.2):
, м/год, (2.2)
де – емпіричний показник степеня.
При бурінні однорідних порід шарошковими долотами з твердосплавним зубовим їх
армуванням і при постійних параметрах режиму буріння, механічна швидкість
практично не залежить від тривалості роботи долота на вибої свердловини.
Постійна механічна швидкість пояснюється невеликим зносом робочих поверхонь
зубців.
Буріння вертикальних вибухових свердловин глибиною до 15 м у вапняках [46]
засвідчує, що механічна швидкість буріння майже не змінюється з глибиною
свердловини. Виходячи з цього, при дослідженні механічної швидкості буріння,
зміною цієї швидкості з глибиною можна знехтувати, оскільки ця зміна є досить
незначною і повністю входить в похибку вимірювання.
Крім глибини та часу роботи долота, на механічну швидкість буріння впливають
параметри осьового навантаження на долото та частоти його обертання. На
підставі багаторічних досліджень [47–49] з вивчення впливу осьового
навантаження долота та частоти його обертання на механічну швидкість буріння,
встановлено, що залежність та мають характер степеневої функції. В усіх
дослідженнях при бурінні різних за механічними властивостями гірських порід при
величинах осьового навантаження на долото <, де – критичне значення осьового
зусилля при якому виникають надмірні вібрації, залежність може бути виражена
степеневою функцією (2.3) вигляду:
, м/год, (2.3)
де а – коефіцієнт пропорційності;
– емпіричний показник степеня, що залежить від конструкції армування шарошок.
За даними експлуатації шарошкових долот емпіричним шляхом встановлено [50, 51],
що частоти обертання долота мають бути в межах
100–300 і навіть 30–60 об/хв.
На підставі теоретичних узагальнень та вивчення експериментальних даних
В. С. Федоров [52] дійшов до висновку про наявність максимуму механічної
швидкості при деякому значенні , який залежить від осьового навантаження на
долото, міцності гірських порід та конструктивних особливостей долота.
Відповідно до досліджень, проведених Л. А. Шрейнером [53], наявність максимуму
механічної швидкості в залежності пояснюється зменшенням глибини руйнування при
переході через деяке критичне значення , після чого механічна швидкість
продовжує залишатись незмінною або навіть зменшуватися.
При бурінні з >, механічна швидкість є зростаючою функцією , а при < –
оберненою функцією. В обох випадках залежність може бути виражена степеневою
функцією (2.4) вигляду:
, м/год, (2.4)
де b – коефіцієнт пропорційності;
– емпіричний показник степеня, що залежить від осьового навантаження на долото,
рівня очищення привибійної зони свердловини від бурового дріб’язку, а інколи
від вібрації.
Указаний вигляд залежності задовільно апроксимує більшість експериментальних
даних. Здебільшого користуються узагальненою емпіричною формулою (2.5), яка
пов’язує механічну швидкість буріння, осьове навантаження на долото та частоту
його обертання:
, м/год, (2.5)
де – емпіричний коефіцієнт, що характеризує механічні властивості гірських
порід.
Аналіз великої кількості досліджень, виконаних в кар’єрах країн СНД та інших
країн, показав, що при бурінні свердловин показник у знаходиться в межах
1 < y < 2, а показник степеня х знаходиться в межах 0 < х Ј 1.
Залежність (2.5) має загальний характер і визначає рівень впливу осьового
зусилля та частоти обертання на механічну швидкість буріння. Показник, який
враховує всі інші умови буріння, є емпіричним коефіцієнтом k, значення якого
залежить головним чином від властивостей порід. Знаючи загальний характер
залежності , для конкретних умов необхідно встановити емпірично та статистичним
шляхом величини коефіцієнта та показників та . При виконанні досліджень зі
встановлення кореляційної залежності з метою визначення міцнісних властивостей
масиву буріння необхідно проводити при фіксованих значеннях n та P. Виходячи з
вищенаведеного, при здійсненні вимірювання механічної швидкості буріння з
наступним визначенням зміни коефіцієнта при сталих значеннях режимних
параметрів буріння n та P можливим є отримання інформації про міцність порід,
на яких виконується буріння.
Це, в свою чергу, створює підґрунтя для більш детального вивчення процесу
буріння вапняків, визначення емпіричних показників степеня з метою встановлення
взаємозв’язків між режимними параметрами буріння, його механічною швидкістю та
міцністю цих порід.
Таким чином вдається досягнути необхідної точності вимірювання. оскільки
верстат, на якому проводились дос