Определение осевой нагрузки на долото

Выбор класса бурового долота по характеру воздействия на горную породу

Выбор производится по разработанной в ВНИИБТ диаграмме парных соответствий категорий твёрдости и абразивности классам буровых долот (диаграмма КТС), приведённой в таблице 7 [4,5]. Видно, что в левом нижнем углу диаграммы находится вероятная область применения долот режуще-скалывающего действия (лопастных). В правом нижнем углу размещена вероятная область применения долот истирающе-режущего действия (алмазных, алмазно-твёрдосплавных). Центральная часть диаграммы относится к долотам дробящее-скалывающего действия (шарошечным).

Порядок выбора шарошечных долот для каждого интервала (пачки) рассматриваемого геологического разреза следующий. Для каждого характерного интервала (пачки) вычисляются средневзвешенные по толщине интервала категории К_Т и абразивности К_А. Например, пачка состоит на 16 % из известняков 3-й категории, на 46 % из известняков и доломитов 4-й

Таблица 7 - Классификационная таблица соответствия типов долот

свойствам горных пород

Примечание. А - соответствует средневзвешенным значениям категорий твер-

дости и абразивности пород для интервала их одинаковой бури-

мости; r₄ меньше, чем r₁, r₂, r₃, поэтому рекомендуется

долото ТК.

категории, на 26 % из доломитов 5-й категории и на 10 % из доломитов 6-й категории твёрдости.

Абразивность пачки в цифровом выражении выглядит так: породы 4-й категории абразивности по толщине пачки составляют 20 %, породы 5-й категории 40 % и 6-й категории на 40 %.

Средневзвешенные по толщине пачки категории твёрдости и абразивности составляют К_Т=4,32 и К_А=5,2. Считаем эти значения координатами КТС. Наносим значения на диаграмму, получая точку А. Выбор типа долота производится из условия минимальности расстояния от нанесённой точки А до эталонных (табличных) точек, нанесённых заранее на поле диаграммы. В нашем примере наименьшее расстояние от точки А до эталонной точки Т_К, поэтому выбирается шарошечное долото типа Т_К. В случае, если точка А равноудалена от двух эталонных точек, они объявляются конкурирующими вариантами типов долот. Выбор класса и типа долот по диаграмме КТС носит предварительный характер.3.3 Уточнение выбора типа долот с использованием классификации шарошечных долот по назначению.

Для окончательного выбора необходимо уточнить механические свойства горных пород геологического разреза по интервалам. Для этого уточняется группа пород интервала, категория по твёрдости и твёрдость в МПа (таблица 8, [3]). Далее по таблице 9 определяется группа долот и средние значения твёрдости, отвечающие категориям пород по твёрдости при вдавливании по штампу [2].

Таблица 8 - Классификация осадочных горных пород по твёрдости

Порода

Группа

I Мягкие

II Средней твёрдости

III Твёрдые

Категория

Твёрдость, МПа

≤ 100

100-250

250-500

500-1000

1000-1500

1500-2000

2000-3000

3000-4000

4000-5000

5000-6000

6000-7000

> 7000

Глинистая

глина

С.П

СЛ.П

сланцевая глина

СЛ.П

глинистый мергель

СП

СП

глинистый мергель и аргиллит

СЛ.П

СЛ.П

СЛ.П

опаловый глинистый сланец

СЛ.П

СЛ.П

СЛ.П

Продолжение таблицы 8

Алевролит кварцевый

с глинистым базальным цементом

СЛ.П

СЛ.П

с глинистым поровым цементом

П

П

СЛ.П

СЛ.П

с карбонатным базальным цементом

СЛ.П

СЛ.П

с контактным цементом

П

СЛ.П

СЛ.П

Песчаник кварцевый

с глинистым базальным цементом

СЛ.П

с карбонатным или сульфатным

СЛ.П

СЛ.П

с контактным цементом

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

с регенерацион-ным цементом

П

СЛ.П

СЛ.П

Известняк

органогенный в органогенно-

С.П

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

пелитоморфвый

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

мелкозер-нистый

С.П

С.П

П

СЛ.П

СЛ.П

Продолжение таблицы 8

Доломит

пелитоморфвый

С.П

С.П

П

П

СЛ.П

мелкозер-нистый

С.П

С.П

С.П

П

П

СЛ.П

среднезер-нистый

СЛ.П

Сульфатная

гипс

СЛП

СЛ.П

ангидрит

СЛ.П

СЛ.П

Окремнелая и кремнистая

СЛ.П

СЛ.П

СЛ.П

Таблица 9 - Таблица соответствия значений твёрдости в МПа

Группа горных пород	Мягкие	Средней твёрдости	Твёрдые
Категория твёрдости горных пород по Л.А.Шрейнеру
Классификационная шкала значений твёрдости горных пород по ГОСТ 122-88-66 рш , МПа	0 - 100	100 - 250	250 - 500	500 - 1000	1000-1500	1500-2000	2000-3000	3000-4000	4000-5000	5000-6000	6000-7000	>7000
Средние значения твёрдости, отвечающие категориям рш , МПа

Окончательный выбор долота делаем по таблице 10. Для проверки правильности выбора долот необходимо собрать в процессе их отработки необходимый статистический материал и сравнить показатели на одно долото по проходке, стойкости и механической скорости бурения. Таким же образом делается окончательный выбор долот.

Таблица 10 - Классификация шарошечных долот по назначению

Малоабра- зивные породы	Твёрдость пород	категория	1- 3	3 - 5	4 - 6	5,6	6 - 8	7 - 6
РШ, МПа		250-1000	500-1500	500-1500	1500-3000	2000-5000
Рекомендуемый тип долота	М	МС	С	СТ	Т	ТК
Абра-зивные породы	Твёрдость пород	категория	1-3	3,4	4,5	6,7	7,8	8 - 10	10 - 2
РШ, МПа		100-500	250-1000	1000-2000	2000-3000	3000-6000	6000-7000
Рекомендуемый тип долота	МЗ	МСЗ	СЗ	ТЗ	ТКЗ	К	ОК

Таким образом, сделан выбор долот в зависимости от механических свойств горных пород геологического разреза. Окончательный конкретный выбор производится с учётом опыта отработки долот, практики бурения с долотами с приводом от забойных двигателей и т.д. Но выбор конкретного долота с определённой характеристикой вооружения, опоры, вида промывки не входит в объём данной курсовой работы. Тем не менее, следует знать основные типы долот производства ОАО “ВолгаБурМаш”, широко применяемых в Западной Сибири (таблицы 11,12).

Таблица 11 - Буровые долота с твёрдосплавным вооружением

№№	Обозначение долота	Диаметр долота	Код IADC	Разбуриваемые породы	Масса, кг
	120,6 СЗ-ЦАУ	4 3/4	547CX	Средние абразивные	11,0
	120,6 МЗ-ГАУ	4 3/4	517X	Мягкие абразивные	11,0
	120,6 СЗ-ГАУ	4 3/4	547Y	Средние абразивные	11,0
	124,0 СЗ-ГАУ	4 7/8	547Y	Средние абразивные	12,0
	124,0 МЗ-ГАУ	4 7/8	517X	Мягкие абразивные	12,0
	124,0 СЗ-ЦАУ	4 7/8	547Y	Средние абразивные	12,0
	139,7 СЗ-ГАУ	5 1/2	547X	Средние абразивные	13,5
	142,9 МЗ-ГАУ	5 5/8	437X	Мягкие абразивные	13,7
	142,9 СЗ-ГАУ	5 5/8	547X	Средние абразивные	13,7
Продолжение таблицы 11
	143,9 СЗ-ГАУ	5 2/3	547Y	Средние абразивные	14,0
	144,0 СЗ-ГАУ	5 2/3	547X	Средние абразивные	14,0
	152,4 МЗ-ГАУ		417X	Мягкие абразивные	16,0
	155,6 СЗ-ГАУ	6 1/8	547X	Средние абразивные	17,0
	158,7 МЗ-ГАУ	6 1/4	517X	Мягкие абразивные	17,0
	158,7 МСЗ-ГАУ	6 1/4	537X	Мягкие средние абразивные	17,0
	165,1 МЗ-ГАУ	6 1/2	517Y	Мягкие абразивные	20,0
	165,1 СЗ-ГАУ	6 1/2	547Y	Средние абразивные	20,0
	165,1 ОК-ГАУ	6 1/2	817Y	Очень крепкие	20,0
	171,4 МЗ-ГАУ	6 3/4	517X	Мягкие абразивные	23,0
	171,4 МСЗ-ГАУ	6 3/4	537CX	Мягкие средние абразивные	23,0
	190,5 МЗ-ГВ	7 1/2	513X	Мягкие абразивные	30,0
	190,5 МЗ-ГАУ	7 1/2	517X	Мягкие абразивные	30,0
	190,5 СЗ-ГНУ	7 1/2	545X	Средние абразивные	30,0
	190,5 СЗ-ГАУ	7 1/2	547X	Средние абразивные	30,0
	190,5 ТЗ-ГНУ	7 1/2	625X	Твёрдые абразивные	30,0
	190,5 К-ГНУ	7 1/2	745X	Крепкие абразивные	30,0
	190,5 ТЗ-ГАУ	7 1/2	627X	Твёрдые абразивные	30,0
	190,5 ОК-ГНУ	7 1/2	835X	Очень крепкие	30,0
	200,0 МЗ-ГАУ	7 7/8	417X	Мягкие абразивные	33,0
	200,0 МЗ-ГАУ	7 7/8	517X	Мягкие абразивные	33,0
	200,0 МЗ-ГАУ	7 7/8	527Y	Мягкие абразивные	33,0
	200,0 МСЗ-ГАУ	7 7/8	537X	Мягкие средние абразивные	33,0
	200,0 ОК-ГАУ	7 7/8	817Y	Очень крепкие	33,0
Продолжение таблицы 11
	200,0 ТКЗ-ПГАУ	7 7/8	637AY	Твёрдые крепкие абразивные	33,0
	215,9 МЗ-ГВУ	8 1/2	435Z	Мягкие абразивные	37,0
	215,9 МЗ-ГАУ	8 1/2	437X	Мягкие абразивные	37,0
	215,9 МЗ-ГВ	8 1/2	513X	Мягкие абразивные	37,0
	215,9 МЗ-ГНУ	8 1/2	515X	Мягкие абразивные	37,0
	215,9 МЗ-ГАУ	8 1/2	517X	Мягкие абразивные	37,0
	215,9 МСЗ-ГН	8 1/2	533X	Мягкие средние абразивные	37,0
	215,9 МСЗ-ГНУ	8 1/2	535X	Мягкие средние абразивные	37,0
	215,9 МСЗ-ГАУ	8 1/2	537X	Мягкие средние абразивные	37,0
	215,9 СЗ-ГВ	8 1/2	543X	Средние абразивные	37,0
	215,9 СЗ-ГНУ	8 1/2	545X	Средние абразивные	37,0
	215,9 СЗ-ГАУ	8 1/2	547X	Средние абразивные	37,0
	215,9 СЗ-ГАУ	8 1/2	547X	Средние абразивные	37,0
	215,9 ТЗ-ГНУ	8 1/2	625X	Твёрдые абразивные	37,0
	215,9 ТЗ-ГН	8 1/2	623X	Твёрдые абразивные	37,0
	215,9 ТЗ-ГАУ	8 1/2	627X	Твёрдые абразивные	37,0
	215,9 ТЗ-ГАУ	8 1/2	627X	Твёрдые абразивные	37,0
	215,9 ТКЗ-ГНУ	8 1/2	635Y	Твёрдые крепкие абразивные	37,0
	215,9 ТКЗ-ГВ	8 1/2	633Y	Твёрдые крепкие абразивные	37,0
	215,9 К-ГНУ	8 1/2	745Y	Крепкие абразивные	37,0
	215,9 ОК-ГНУ	8 1/2	835Y	Очень крепкие	37,0
	215,9 ОК-ГАУ	8 1/2	837Y	Очень крепкие	37,0
	222,3 МЗ-ГАУ	8 3/4	437X	Мягкие абразивные	40,0
	222,3 ТКЗ-ПГАУ	8 3/4	637AY	Твёрдые крепкие абразивные	40,0
Продолжение таблицы 11
	244,5 МСЗ-ГНУ	9 5/8	535X	Мягкие средние абразивные	55,0
	250,8 МЗ-ГАУ	9 7/8	517X	Мягкие абразивные	58,0
	250,8 МСЗ-ГАУ	9 7/8	537X	Мягкие средние абразивные	58,0
	250,8 ТКЗ-ГАУ	9 7/8	637Y	Твёрдые крепкие абразивные	58,0
	250,8 К-ГАУ	9 7/8	737Y	Крепкие абразивные	58,0
	269,9 МЗ-ГАУ	10 5/8	437X	Мягкие абразивные	76,0
	269,9 МСЗ-ГНУ	10 5/8	535X	Мягкие средние абразивные	76,0
	269,9 МСЗ-ГАУ	10 5/8	537X	Мягкие средние абразивные	76,0
	269,9 СЗ-ГНУ	10 5/8	545X	Средние абразивные	76,0
	269,9 СЗ-ГАУ	10 5/8	547X	Средние абразивные	76,0
	269,9 ТЗ-ГН	10 5/8	623X	Твёрдые абразивные	76,0
	269,9 ТЗ-ГАУ	10 5/8	627X	Твёрдые абразивные	76,0
	269,9 К-ГНУ	10 5/8	745Y	Крепкие абразивные	76,0
	279,4 ТЗ-ГАУ		617X	Твёрдые абразивные	79,0
	295,3 МСЗ-ГН	11 5/8	533X	Мягкие средние абразивные	90,0
	295,3 МСЗ-ГНУ	11 5/8	535X	Мягкие средние абразивные	90,0
	295,3 МСЗ-ГВУ	11 5/8	535X	Мягкие средние абразивные	90,0
	295,3 МСЗ-ГАУ	11 5/8	537X	Мягкие средние абразивные	90,0
	295,3 СЗ-ГН	11 5/8	543X	Средние абразивные	90,0
	295,3 СЗ-ГВ	11 5/8	543X	Средние абразивные	90,0
	295,3 СЗ-ГНУ	11 5/8	545X	Средние абразивные	90,0
	295,3 ТЗ-ГНУ	11 5/8	625X	Твёрдые абразивные	90,0
	311,1 МЗ-ГН	12 1/4	433X	Мягкие абразивные	93,0
Продолжение таблицы 11
	311,1 МЗ-ГАУ	12 1/4	437X	Мягкие абразивные	93,0
	311,1 МЗ-ГАУ	12 1/4	517X	Мягкие абразивные	93,0
	311,1 МСЗ-ГНУ	12 1/4	535X	Мягкие средние абразивные	93,0
	311,1 МСЗ-ГАУ	12 1/4	537X	Мягкие средние абразивные	93,0
	311,1 ТЗ-ГАУ	12 1/4	617X	Твёрдые абразивные	93,0
	311,1 ОК-ГАУ	12 1/4	837Y	Очень крепкие	93,0
	393,7 СЗ-ЦГВУ	15 1/2	545X	Средние абразивные	200,0
	444,5 МСЗ-ГВУ	17 1/2	535X	Мягкие средние абразивные	270,0
	444,5 СЗ-ЦГВУ	17 1/2	545Z	Средние абразивные	270,0

Таблица 12 - Буровые долота с фрезерованным вооружением

№№	Обозначение долота	Диаметр долота	Код IADC	Разбуриваемые породы	Масса, кг
	139,7 С-ГАУ	5 1/2		Средние	13,5
	158,7 М-ГАУ	6 1/4		Мягкие	17,0
	161,0 М-ГАУ	6 11/32		Мягкие	17,0
	190,5 М-ГН	7 1/2		Мягкие	28,0
	190,5 М-ГАУ	7 1/2		Мягкие	28,0
	190,5 МС-ГАУ	7 1/2		Мягкие средние	28,0
	190,5 МС-ГН	7 1/2		Мягкие средние	28,0
	190,5 С-ГНУ	7 1/2		Средние	28,0
	190,5 СТ-ГН	7 1/2		Средние твёрдые	28,0
	190,5 Т-ГНУ	7 1/2		Твёрдые	28,0
	200,0 М-ГАУ	7 7/8		Мягкие	31,0
	215,9 М-ГН	8 1/2		Мягкие	35,0
	215,9 М-ГНУ	8 1/2		Мягкие	35,0
	215,9 М-ГАУ	8 1/2		Мягкие	35,0
	215,9 М-ГАУ	8 1/2		Мягкие	35,0
	215,9 М-ГАУ	8 1/2		Мягкие	35,0
	215,9 МС-ГН	8 1/2		Мягкие средние	35,0
	215,9 МС-ГНУ	8 1/2		Мягкие средние	35,0
	215,9 МС-ГНУ	8 1/2		Мягкие средние	35,0
Продолжение таблицы 11
	215,9 МС-ГАУ	8 1/2		Мягкие средние	35,0
	215,9 МС-ГАУ	8 1/2		Мягкие средние	35,0
	215,9 С-ГН	8 1/2		Средние	35,0
	215,9 С-ГВ	8 1/2		Средние	35,0
	215,9 С-ГНУ	8 1/2		Средние	35,0
	215,9 С-ГВУ	8 1/2		Средние	35,0
	215,9 СТ-ГН	8 1/2		Средние твёрдые	35,0
	215,9 СТ-ГВ	8 1/2		Средние твёрдые	35,0
	222,3 М-ГАУ	8 3/4		Мягкие	38,0
	250,8 М-ГНУ	9 7/8		Мягкие	55,0
	250,8 М-ГАУ	9 7/8		Мягкие	55,0
	250,8 М-ГАУ	9 7/8		Мягкие	55,0
	250,8 МС-ГНУ	9 7/8		Мягкие средние	55,0
	269,9 М-ГАУ	10 5/8		Мягкие	67,0
	269,9 М-ГН	10 5/8		Мягкие	67,0
	269,9 С-ГН	10 5/8		Средние	67,0
	269,9 СТ-ГН	10 5/8		Средние твёрдые	67,0
	295,3 М-ГН	11 5/8		Мягкие	82,0
	295,3 М-ГВ	11 5/8		Мягкие	82,0
	295,3 М-ГНУ	11 5/8		Мягкие	82,0
	295,3 М-ГНУ	11 5/8		Мягкие	82,0
	295,3 МС-ГАУ	11 5/8		Мягкие средние	82,0
	295,3 МС-ГАУ	11 5/8		Мягкие средние	82,0
	295,3 С-ГВ	11 5/8		Средние	82,0
	295,3 С-ГНУ	11 5/8		Средние	82,0
	295,3 С-ГАУ	11 5/8		Средние	82,0
	311,1 М-ГАУ	12 1/4		Мягкие	88,0
	311,1 М-ГНУ	12 1/4		Мягкие	88,0
	311,1 М-ГВУ	12 1/4		Мягкие	88,0
	311,1 МС-ГАУ	12 1/4		Мягкие средние	88,0
	311,1 Т-ГНУ	12 1/4		Твёрдые	88,0
	349,2 М-ГВУ	13 3/4		Мягкие	120,0
	393,7 М-ЦГВУ	15 1/2		Мягкие	180,0
	393,7 С-ЦГВУ	15 1/2		Средние	180,0
	393,7 Т-ГВУ	15 1/2		Твёрдые	187,0
	444,5 М-ЦГВУ	17 1/2		Мягкие	260,0
	444,5 С-ЦГВУ	17 1/2		Средние	260,0
	444,5 Т-ГВУ	17 1/2		Твёрдые	235,0

Область применения безопорных долот производства «Буринтех»

Осевая нагрузка на долото по имеющимся данным по твёрдости горных пород по штампу определяется по формуле [2]

G = g_iD,

где где g_i - интенсивность осевой нагрузки в кН на один мм диаметра D долота;

Таблица 13– Интенсивность нагрузки на долото

Твердость горных пород, группы (категории)	Интенсивность нагрузки gi, кН/мм
Мягкие (1-3)	0,6
Средней твердости (4-5)	0,7
Твердые и крепкие (6 и более)	1,0

3.5 Сравнение расчётных значений осевых нагрузок на долото, определённые из условия объёмного разрушения горных пород, должны быть сравнены с максимально допустимыми, обусловленными прочностью долот (таблица 14).

Таблица 14 - Максимально допустимые нагрузки на долото

Диаметр D, мм	165,1	190,5	215,9	244,5	269,9	265,3
Осевая нагрузка, кН

Дата добавления: 2017-02-01