Определение оптимальной нагрузки на долото

Нагрузка под воздействием которой достигается эффективное объемное разрушение горных пород в процессе бурения и максимальное значение скорости бурения называется оптимальной нагрузкой на долото.

рисунок 1

На рисунке 1 приведены экспериментальные кривые зависимости механической скорости проходки от осевой нагрузки, полученные профессором Л. А. Шрейнером.

Кривая 1 — теоретическая;

Кривая 2 — отражает три характерных процесса разрушения горных пород, а именно:

• — поверхностное истирание (участок I), когда удельное давление значительно ниже предела прочности породы;
• — усталостное разрушение (переходный участок) при достижении значений удельных давлений до величин, близких к пределу прочности породы, когда процесс разрушения становится объемным при многократном воздействии зубьев на породу;
• — объемное разрушение (участок), наиболее эффективное разрушение при достижении удельных давлений величины предела прочности породы

P? Gсж В этих условиях механическая скорость проходки шарошечными долотами возрастает линейно с увеличением осевой нагрузки.

Оптимальная осевая нагрузка для всех разновидностей породоразрушающего инструмента определяется по формуле.

Gд = а Рш St (1).

где, а = 0,47−0,97 — коэффициент учитывающий влияние забойных условий на твердость горных пород при данном способе бурения и тип породоразрушающего инструмента;

Рш — твердость разбуриваемых горных пород в условиях давления, определяемого по формуле Рш = Рша + Р (2).

где Рша — твердость разбуриваемых горных пород в атмосферных условиях, кН/м2 ;

Р — упрочнение пород от действия всестороннего сжатия, кН/м2;

St — площадь контакта зубьев долота с забоем, м2 (предполагается, что максимальное значение приобретает в случае, когда все шарошки опираются на два зуба по периферийным венцам), определяется по формуле.

St= bc + 2 b ht tg/2 (3).

где b — длина боковой стороны зуба, м;

c — ширина притупления зуба, м;

ht — величина внедрения зуба в породу забоя, м;

— угол при вершине зуба.