Осевая нагрузка на коронку

Режим бурения коронками с твердосплавными резцами.

Осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, в данном случае на коронку, обеспечивает внедрение резца в поверхность породы на забое, если выполняется условие:

Сос ≥[σ]пр· Sк· m где: [σ]пр – предел прочности буримой породы, Sк – площадь сечения резца на уровне внедрения в породу, m – число резцов.

Если это условие выполнено, резец внедряется в породу забоя и глубина внедрения резца будет прямо пропорциональна величине Сос. При этом коэффициенты пропорциональности зависят от геометрии резца (ширина, угол приострения) Кр, и от свойств буримой породы (прочность, вязкость, угол внутреннего трения и др.) – Кпр. Тогда глубина внедрения одного резца – глубина резанья, может быть определена по выражению:

hр = Кр ·Кпр ·Сос/m

Учитывая, чято при бурении каждый резец внедряется на величину hр, то за один оборот все резцы срежут слой породы равный сумме глубин резанья отдельных резцов т. е.

∑hр = hp· m = hоб – эта величина называется «углубка за оборот – hоб.».

hоб = Кр · Кпр · Сос.

Поскольку Vм = hоб · n, Vм = Кр · Кпр · Сос · n. Т.е. механическая скорость бурения прямо пропорциональна осевой нагрузке и частоте вращения. Очевидно, что эта пропорциональность не бесконечна, при значительном увеличении и осевой нагрузки и частоты вращения на забое возникают негативные явления, приводящие сначала к снижению интенсивности прироста скорости бурения, а далее к ее снижению или плавному, или резкому. Что касается осевой нагрузки при бурения коронками с твердосплавными резцами имеет место уже приводимая «классическая»

функциональная зависимость, рис. 37

Vм. 1

Сос.

Рис. 37

При бурении в мягких породах, по мере увеличения осевой нагрузки резко возрастает глубина резанья и, соответственно, механическая скорость бурения. Однако по мере внедрения резцов на всю выступающую часть корпус коронки касается поверхности забоя и мешает отделению и выносу частиц породы с забоя, происходит «зашламование забоя», разрушенная порода уплотняется и мешает дальнейшему внедрению резцов – скорость бурения падает.

В средних и твердых породах с повышением осевой нагрузки скорость бурения растет медленнее, при этом пропорционально возрастают силы трения и износ твердосплавных резцов. При больших значениях осевой нагрузки износ становится интенсивным, резцы быстро затупляются и скорость бурения уменьшается. При слишком большой осевой нагрузке твердосплавные резцы могут скалываться и бурение остановится. Кроме того, при слишком большой осевой нагрузке резцы или зубки коронки могут подгибаться внутрь и скважина некоторое время бурится на конус –«конусится», бурение становится невозможным, а участок скважины потом придется «разбуривать». Следовательно, в каждом конкретном случае имеется оптимальное значение осевой нагрузки, выше которой наступают негативные явления, снижающие скорость бурения – либо зашламование забоя, либо износ или поломка, или Конушение резцов. При заниженных значениях осевой нагрузки, просто будет более низкая чем возможно скорость бурения и потеря производительности.

Дата добавления: 2014-01-07