Определение критической частоты вращения долота

Частота вращения долота при которой достигается объемное разрушение породы и максимальное значение механической скорости бурения, называют критической частотой вращения долота (nк).

Величина критической скорости вращения зависит от свойств проходимых пород, конструкции вооружения шарошек долота, параметров режима бурения и ряда других факторов. При бурении с частотой вращения n nк при объемном процессе разрушения м= f (nк) является возрастающей функцией, а при n nк — убывающей функцией.

Федоровым В.С. предложено определять величину значения nк для достижения объемного разрушения горной породы, слагающей забой скважины, из условия обеспечения минимально необходимой продолжительности контакта зубъев с породой по следующей эмпирической формуле.

nк = 0,6 * 105 dш / (м zn Dд), мин -1 (4).

где dш — диаметр шарошки, м;

zn — число зубьев на периферийном венце шарошки;

Dд — диаметр долота, м;

м — минимальное время контакта зубьев долота с породой, при котором происходит разрушение последней, мс;

В расчетах рекомендуется принимать :

• — для упруго-хрупких пород (3−6) мс;
• — для упруго-пластичных пород (5−7) мс;
• — для пород не дающих хрупкого разрушения (пластичных) (6−8) мс.

На рисунке 2 приведены характерные кривые зависимости механической скорости проходки от частоты вращения долота (кривая 1 — при поверхностном разрушении горной породы, а кривые 2 и 3 — при объемном процессе разрушения, когда Р > Gсж и G2, G3, соответственно.

На основе анализа полученных результатов экспериментальных исследований сделан вывод, что величина критической частоты вращения долота зависит от свойств горной породы, конструкции вооружения шарошек, параметров режимов бурения. В процессе бурения при объемном процессе разрушения с частотой вращения долота n < nкр механическая скорость бурения является возрастающей функцией, а при n < nкр — убывающей.

Механическая скорость проходки, м/с.

(рисунок 2).