Т. 326, № 2

Анализ процесса разрушения анизотропной горной породы шарошечными долотами

Актуальность работы обусловлена необходимостью решения проблемы управления направлением скважин при бурении. Цель работы: получить аналитические зависимости для определения дестабилизирующего работу шарошечного долота опрокидывающего момента, возникающего при разрушении анизотропной горой породы, и установить аналитическую связь особенностей конструкции долота с величиной данного силового фактора. Методы исследования: анализ результатов экспериментальных работ по механике разрушения анизотропных горных пород буровыми долотами и инденторами различной формы, аналитические исследования процесса разрушения горных пород, сопоставление и анализ сходимости полученных данных и формул. Результаты. Установлено, что одним из основных силовых факторов, вызывающих искривление скважин при разрушении анизотропных горных пород является опрокидывающий момент, вызванный неравенством упругих и прочностных свойств горных пород. Величина этого момента определяется величиной осевого усилия, размером и формой породоразрушающих элементов, а также параметрами анизотропии физико-механических свойств горной породы и углом встречи бурового инструмента со слоями горной породы. Величина опрокидывающего момента при разрушении анизотропной горной породы шарошечным долотом изменяется за один оборот вращения долота на забое, при этом число максимальных и минимальных значений, а также их амплитуда колебаний зависит от числа шарошек долота и угла наклона осей вращения шарошек по отношению к забою скважины. Отмеченная особенность колебаний величины опрокидывающего момента может использоваться при проектировании компоновок бурильной колонны с целью минимизации влияния опрокидывающего момента на искривление скважин, буримых в анизотропных горных породах. Процесс искривления скважин в анизотропных породах, буримых шарошечными долотами, определяется механизмом разрушения горных пород и его особенностями, к которым следует отнести двойственный характер породоразрушающего действия - раздавливание породы осевой силой и дробление-скалывание породы косым ударом, который наносится под углом к забою, а также некоторые конструктивные особенности вооружения долот. К особенностям вооружения шарошечных долот, влияющих на процесс разрушения анизотропной горной породы и появления опрокидывающего момента, можно отнести форму и размеры породоразрушающих вставок, угол их приострения, а также схему установки породоразрушающих вставок в венцах шарошек долота.

Ключевые слова:

электронный ресурс, горные породы, бурение, шарошечные долота, поле напряжения, механические напряжения, искривления, скважины,

Авторы:

Скачать PDF