|
27 Аштах — максимальная толщина шлама; ACT глубина разрушения породы под действием Ост. В работах Филимонова Н.М., Мавлютова М.Р. и Вдовина К.И. описана определенная последовательность трех и более форм (скачков) разрушения горных пород индентором. При этом не показаны отличия в реализации энергии Ар (и сил) воздействия на породу на стенде и в условиях скважины. Считается, что первая форма разрушения породы на забое скважины обусловлена действием Ост во время t при ее переходе с одного зуба на другой. Причем GcT действует как внезапно приложенная нагрузка. В это время под зубом долота образуется определенная форма лунки в зависимости от величин Ост. времени t, конструкции вершины зуба, свойств породы и др. факторов, а также частично снижается боковое давление на вершину зуба для последующей реализации Ост+Од, что создает предпосылки для эффективного осуществления 2 и 3 скачков разрушения породы, причем Т^ скачок в ™ ™ той или иной степени реализуется при всех способах бурения, в зависимости от величины усилия Од и динамичности привода. То, что Ост в скважине реализуется как внезапно приложенное усилие (нагрузка), под действием которого под зубом долота происходит первый скачок разрушения породы, с последующим виброударным воздействием на нее и чаще с совместным, а не раздельным, как это производилось на стенде, осуществлением второго и третьего скачков разрушения, позволяет без противоречий увязать результаты стендовых исследований с техническими и технологическими задачами совершенствования процесса углубления скважин и способов бурения. При турбинном бурении третья форма разрушения породы с характерной лункой по ряду причин, в первую очередь из за недостатка мощности на непосредственное разрушение породы Np, не осуществляется. Но при низкооборотном бурении энергии, как правило, достаточно для третьего скачка разрушения породы и образования микротрещин вокруг лунок 2^° и 3™ скачков разрушения породы с клиноили конусообразными ядрами напряжения, в которых порода находится во псевдосжиженном состоянии. 'f |
168 5. РАЗРАБОТКА РОТОРНО-ШПИВДЕЛЬНОГО СПОСОБА БУРЕНИЯ Углубление скважин считается основным процессом в их строительстве. За более чем столетний период в этом направлении накоплен огромный опыт [102-135 и др.]. Однако в настоящее время имеются значительные возможности по совершенствованию оптимизации процесса углубления скважин при обобщении результатов исследований по разрушению горных пород, а также по динамике и вибропроцессам, происходящим на забое скважины и в системе бурильного инструмента. Как отмечено в работах [3, 111], физическое моделирование процессов работы низа бурильного инструмента, долота и разрушения породы на забое скважины, отвечающее всем критериям подобия, возможно только при выполнении натурной модели. Поэтому результаты огромной работы [53-58, 111-116, 121, 122] по исследованию процесса разрушения пород под штампом получены в основном в условиях приближенного моделирования при раздельном статическом и ударном воздействии на породу, тогда как в скважине удары зубьев о породу, в физическом понимании, эпизодичны, а разрушение породы происходит от последовательного действия на нее статической Ост и динамической Од при виброударном характере Од. В работах Филимонова Н.М., Мавлютова М.Р. и Вдовина К.И. описана определенная последовательность трех и более форм (скачков) разрушения горных пород индентором с поэтапным повышением энергии, передаваемой породе (рисунок 30 и [111]). При этом не показаны отличия в реализации энергии (и сил) при воздействии на породу в стендовых и скважинных условиях. Из анализа результатов указанных и др. работ и информации, полученной при бурении роторным способом следует, что осевая деформация горных пород под зубом шарошечного долота 831 может быть значительно больше, чем при применяемых в настоящее время способах бурения. 171 5.1 Исследования возможностей повышения показателей бурения вибровращательным способом Анализ работ по разрушению пород на стенде показал, что исследования процесса разрушения горных пород на стенде достаточно полно и корректно проведены исследователями на кафедре бзфения Уфимского нефтяного института по разработанной ими методике и приведены во многих работах и в обобщающей работе [111]. Результаты исследований оценивались в основном по энергоемкости процесса разрушения породы Аэ. В работах [53-55, 111-115 и других] приведены результаты огромной работы по исследованию процесса разрушения пород под штампом на стендах при ударном воздействии на породу. Считаем, что в скважине чисто ударные явления эпизодичны, в основном 0 ^ прикладывается, как внезапно приложенное усилие (нагрузка), под действием которой под зубом долота происходит первый скачок разрушения породы, с последующим виброударным воздействием на нее и чаще совместным, а не раздельным, как это производилось, осуществлением второго и третьего скачков разрушения. При такой интерпретации процесса разрушения породы результаты стендовых исследований увязываются с техническими и технологическими задачами познания и совершенствования процесса углубления скважин и способов бурения. Таким образом, величина Ост и ее способ реализации играют существенную роль в процессе углубления забоя и повышении показателей бурения, что эффективней реализуется с применением РШ способа. Например, с увеличением Ост на 25% механическая скорость проходки возросла вдвое. 172 Описанная в работах [53, 111] картина разрушения пород индентором на стенде в связи с различным характером действия усилий GCT И ОД, а также с определенным отношением Ост/Од, может существенно отличаться в условиях забоя (рисунок 31). В работах Филимонова Н.М., Мавлютова М.Р. и Вдовина К.И. описана определенная последовательность трех и более форм (скачков) разрушения горных пород индентором. При этом не показаны отличия в реализации энергии Ар (и сил) воздействия на породу на стенде и в условиях скважины. Считает , что первая форма разрушения породы на забое скважины обусловлена действием Ост во время t при ее переходе с одного зуба на другой. Причем Ост действует как внезапно приложенная нагрузка. В это время под зубом долота образуется определенная форма лунки в зависимости от величин Осъ времени t, конструкции вершины зуба, свойств породы и др. факторов, а также частично снижается боковое давление на вершину зуба для последуюш;ей реализации Ост+Од, что создает предпосылки для эффективного осуществления 1^° и 3 скачков разрушения породы, причем 2°" скачок в той или иной степени ™ реализуется при всех способах бурения, в зависимости от величины усилия Од и динамичности привода. То, что Ост в скважине реализуется как внезапно приложенное усилие (нагрузка), под действием которого под зубом долота происходит первый скачок разрушения породы, с последующим виброударным воздействием на нее и чаще с совместным, а не раздельным, как это производилось на стенде, осуществлением второго и третьего скачков разрушения, позволяет без противоречий увязать результаты стендовых исследований с техническими и технологическими задачами совершенствования процесса углубления скважин и способов бурения. При турбинном бурении третья форма разрушения породы с характерной лункой по ряду причин, в первую очередь из за недостатка мощности на непосредственное разрушение породы Np, не осуществляется. Но при низкооборотном бурении энергии, как правило, достаточно для третьего скачка |