Бурение горных пород
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Механика грунтов»
Вариант №11
Самара 2015
Задача №1
Определить твердость горной породы, коэффициент пластичности и работу
разрушения.
Груз
450 кг 
, 
Решение:
В
качестве исходных данных используем график 
,полученный
в результате испытаний различных горных пород на приборе УМГП-3.
В
зависимости от вида графика можно определить, к какому классу относится
испытуемая порода. Из приведенного графика видно, что порода относится к
пластично-хрупким.
Найдем
площадь штампа (
):
Найдем
нагрузку в момент хрупкого разрушения:
где
- масштабный коэффициент 
, 
- вес
штампа
Масштаб
по оси деформации М=0,004
Найдем
твердость по штампу 
:
В
качестве показателя пластичности пород принято отношение работы деформирования
до момента разрушения (
, Дж - на графике площадь ODBC) к работе
упругого деформирования (
- на графике площадь треугольника ODE).
Найдем
работу деформирования до момента разрушения (
):
Найдем
работу упругого деформирования (
):
Вычислим
коэффициент пластичности 
:
Также
определяются удельная контактная работа (
):
и
удельная объемная работа (
, 
):
При
помощи таблиц определяется порода, категория пластичности и твердости.
Из
таблиц видно, что порода является глиной песчаной, категория пластичности - 4,
категория твердости - 2. По механическим свойствам порода является
пластично-хрупкой.
Задача
№2
Определить
осевую нагрузку на долото при бурении из условия объемного разрушения горной
породы
Исходные
данные:
|
№ ин- тервала
|
Группа твердости
|
Твердость по штампу  Коэффициент перекрытия  Диаметр долота D, м
|
Начальная тупизна зубьев b,
м
|
|
|
|
1
|
М
|
243
|
1,15
|
0,370
|
0,0031
|
|
2
|
Т
|
1833
|
1,16
|
0,320
|
0,0022
|
|
3
|
С
|
877
|
1,17
|
0,320
|
0,0023
|
|
4
|
Т
|
1920
|
1,18
|
0,269
|
0,0024
|
|
5
|
Т
|
2901
|
1,19
|
0,269
|
0,0011
|
|
6
|
4392
|
1,20
|
0,214
|
0,0012
|
Решение:
Эффективное или объемное разрушение породы при бурении возможно только в
том случае, если соблюдается условие
где
- начальная опорная поверхность долота, 
Рассмотрим
каждый интервал бурения в отдельности:
.
.
.
.
.
.
В
зависимости от типа и размера долота, определяется допустимая осевая нагрузка (
и 
, Н):
где
q - допустимая нагрузка на 1 м диаметра долота, Н/м
Проведем
поинтервальный расчет допустимой осевой нагрузки ( и , Н):
Произведем
сравнение полученных величин на соответствие условию:
.
.
.
.
.
.
Вывод:
Таким образом, только в первом интервале, где нагрузка на долото укладывается в
предельные значения, возможно эффективное или объемное разрушение
Задача №3
Определить мощность, затрачиваемую лопастным долотом при бурении.
горный порода бурение разрушение
Шифр
долота 
мS,
мh,
мn, 
град
м
Па
град
|
м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3ЛГ- 346
|
30
|
35
|
130
|
1,16
|
70
|
0,001
|
18000
|
0,06
|
1,19
|
3,5
|
0,16
|
Решение:
Затраченную мощность при бурении горных пород лопастным долотом можно
определить по формуле
Мощность,
затраченная на разрушение горной породы:
Мощность,
затраченная на трение долота о забой:
Коэффициент
трения долота о породу находится по формуле
Эффективный
радиус долота вычисляется по формуле
Мощность,
затраченная на разрушение стенок скважины:
Мощность,
затраченная на трение долота о стенки скважины для искривленных скважин:
=
ql, = 
Мощность,
затраченная при бурении лопастным долотом 3ЛГ-346, составляет 447,52 кВт.
Задача
№4
Определить
мощность, затрачиваемую шарошечным долотом при бурении.
Шифр
долота n, об/мин
|
градДиаметр бурильных труб  Коэффициент перекрытия  Число периферийных зубьев.Высота периферийных
зубьев, мм
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
1
|
2
|
3
|
|
В-190 МСЗГ
|
2,3
|
8
|
0,140
|
0,67
|
12
|
13
|
14
|
18
|
18
|
18
|
Решение:
Затраченную мощность при бурении горных пород шарошечным долотом можно
определить по формуле
Мощность,
затрачиваемая на разбуривание породы при перекатывании шарошек
Мощность,
затраченная на преодоление трения зубцов шарошек о забой скважины при их
проскальзывании, определяется по формуле
z=12+13+14=39
Мощность,
затраченная на преодоление трения долота о стенки скважины, определяется по
формуле
G = ql,
G = 
Мощность,
затраченная на разрушение породы долотом В-190МСЗГ, равняется 403,3 кВт.
Приложение 1
Таблица.1
Механические
характеристики горных пород
|
Твердость Рт 107, Па
|
Категория
|
Группа
|
Тип долота
|
Порода
|
Коэффициент трения 0
|
|
|
|
|
|
= 1000 кг/м3
|
1000
кг/м3
|
|
10
|
1
|
1
|
М
|
Глина жирная
|
0,08-0,12
|
0,06-0,09
|
|
10-25
|
2
|
1
|
МЗ
|
Глина песчаная
|
0,20-0,26
|
0,18-0,22
|
|
25-50
|
3
|
1
|
МС
|
Глинистый сланец
|
0,15-0,20
|
0,11-0,13
|
|
50-100
|
4
|
1
|
МСЗ
|
Мергель
|
0,18-0,25
|
0,2-0,24
|
|
100-150
|
5
|
2
|
С
|
Известняк
|
0,33-0,38
|
0,32-0,35
|
|
150-200
|
6
|
2
|
СТ
|
Доломит
|
0,36-0,40
|
0,34-0,38
|
|
200-300
|
2
|
СЗ
|
Ангидрит
|
0,39-0,45
|
0,37-0,4
|
|
300-400
|
8
|
2
|
Т
|
Песчаник
слабосцементированный, зерна остроконечные
|
0,27-0,40
|
0,25-0,35
|
|
400-500
|
9
|
3
|
ТЗ
|
Песчаник
слабосцементированный, зерна окатанные
|
0,2-0,3
|
0,17-0,25
|
|
500-600
|
10
|
3
|
ТКЗ
|
Песчаник крепкий
|
0,43-0,45
|
0,4-0,43
|
|
600-700
|
11
|
3
|
К
|
Кварцит
|
0,48-0,5
|
0,42-0,44
|
|
700
|
12
|
3
|
ОК
|
Гранит
|
0,46-0,43
|
0,45-0,5
|
Таблица.2
Коэффициенты
пластичности
|
Категория
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
Коэффициент пластичности
|
1
|
1-2
|
2-3
|
3-4
|
4-5
|
5-6
|
Таблица
3
Нагрузка на
долото для различных типов пород
|
Тип долота
|
М
|
МС
|
С
|
СТ
|
Т
|
ТК
|
К
|
|
Q10 5 Н/м
|
2-6
|
2-6
|
3-8
|
4-9
|
7-10
|
8-12
|
9-15
1. О.Г. Латышев. Разрушение горных
пород.- М.: Теплотехник, 2007.-672с.
2. Э.А.Айзуппе. Теория разрушения горных
пород: уч.пособ./ Айзуппе Э.А.- Самара.-Самар.гос. техн. ун-т.-2009.-98с.
3. Евсеев В.Д. Разрушение горных пород
при бурении нефтяных и газовых скважин: уч.пособ./В.Д. В.Д. Евсеев.- Томск:
Изд-во ТПУ, 2002.-95с.
4. Абатуров В.Г., Овчинников В.П.
Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий буровой
инструмент: уч.пособ.для вузов.- Тюмень: Изд-во Экспресс, 2008.-240с.
Похожие работы на - Бурение горных пород
|