книги из ГПНТБ / Воздвиженский Б.И. Физико-механические свойства горных пород и влияние их на эффективность бурения

сложной задачи недопустим), на основании экспериментальных дант ных необходимо произвести группировку пород по каждому из вы­ бранных показателей.

Эти классификации необходимы не для прямого нормирования буровых работ, а лишь для установления закономерностей измене­ ния vn во времени и определения постоянных параметров vo и а функции иы (t) при бурении инструментами различных конструк­

ций, при различных параметрах режима бурения в породах различ­ ных классов.

Выбор показателей физико-механических свойств горных пород с учетом механизма их разрушения при бурении необходим также для прямых расчетов параметров режима бурения. Их контрольной проверкой являются рациональные параметры, определенные по зна­ чениям максимальной рейсовой скорости проходки. Однако опреде­ ление рациональных параметров режима бурения по vp необходимо

не только для контрольной проверки результатов прямых расчетов, но и для установления закономерностей изменения vK от параметров

режима бурения.

Внастоящее время имеется много эмпирических зависимостей показателей работы инструмента от параметров режима бурения. Однако все эти исследования, как правило, проводили без учета показателей физико-механических свойств пород или же свойства пород определяли по разным методикам, и поэтому анализ получен­ ных результатов затруднителен.

Всвязи с этим эмпирические зависимости, установленные в кон­ кретных геологических условиях, чаще всего нельзя перенести на другие условия. Если же зависимости устанавливать с учетом физикомеханических свойств, тогда всегда можно перенести полученные данные на те породы, свойства которых известны. Это позволит, во-первых, устанавливать наиболее рациональные способы бурения скважин в конкретных геологических условиях; во-вторых, вести проходку скважин при рациональных параметрах режима бурения уже на стадии предварительной разведки месторождения (если из­ вестны породы) и, в-третьих, устанавливать нормы выработки при любых параметрах режима бурения, если даже по каким-либо при­ чинам они должны отличаться от рациональных.

После решения всех этих вопросов примерный порядок устано­ вления'норм выработки по новой классификации будет заключаться

вследующем.

1.Намечают комплекс выбранных показателей физико-механи­ ческих свойств горных пород, слагающих конкретное месторожде­ ние полезных ископаемых, с учетом трещиноватости и влияния на них забойных факторов.

2.Выбирают предварительно наиболее подходящие породоразрушающие инструменты.

3.Рассчитывают оптимальные параметры режима бурения — осе­ вую нагрузку, скорость вращения инструмента, качества и коли­ чества промывочной жидкости на основании показателей физико-

механических свойств пород н выбранных породоразрушающих ин~ струментов.

4. Определяют начальную механическую скорость бурения при оптимальных параметрах режима бурения или при параметрах, на которых будет вестись буренпе.

3. Устанавливают величину декремента затухания механической скорости бурения при бурении в породах данного класса механиче­ ских свойств и при различных параметрах режима бурения.

6.На основании получения максимальной рейсовой скорости бурения, а также на основании времени, затрачиваемого на вспо­ могательные операции при бурении, определяют оптимальное время механического бурения при выбранных параметрах режима бурения

вданной породе и при данной глубине скважины.

7.Графоаналитическим методом рассчитывают конечную меха­

8.По данным рейсовой скорости бурения, а также по данным норм времени, затрачиваемого на все операции при бурении, графо­ аналитическим методом устанавливают вероятную сменную произ­ водительность буровой бригады в конкретных геологических усло­ виях, пли же общую проходку за 1 ч.

9.По стоимости 1 ст.-смены п производительности рассчитывают стоимость 1 м проходки.

10.На основании производительности и стоимости 1 м проходки

окончательно выбирают способ бурения скважин в данной породе и тип породоразрушающего инструмента (из всех выбранных пред­ варительно). При бурении в часто перемежающихся породах этот вопрос, по-видимому, следует решать по средневзвешенным показа­ телям производительности и стоимости.

Следовательно, отличительная особенность новой классифика­ ции заключается в том, что классификационная шкала будет под­ вижной, без строгого отнесения той или иной породы к определенной категории по буримости. Та или иная порода может находиться в различных категориях в зависимости от способа бурения и глу­ бины скважин. На практике может случиться так, что по тем или иным причинам бурение будет вестись не самым рациональным спо­ собом, поэтому норма выработки при бурении в конкретных геоло­ гических условиях и рациональные параметры режима бурения должны быть установлены при каждом способе разрушения горных пород.

Создание классификаций горных пород по вышеописанному прин­ ципу позволит одновременно решить три наиболее важных задачи:

1) проектирование рациональных параметров режима бурения на основании прямых расчетов в зависимости от свойств пород и типа породоразрушающего инструмента;

2) выбор для конкретных условий наиболее производительного способа бурения скважин и типа породоразрушающего инструмента;

5) установление областей применения различных способов буре­ ния и различных типов породоразрушающих инструментов;

6) классификация горных пород по отдельным показателям их физико-механических свойств для решения задач, а также для нор­ мирования буровых работ.

Таким образом, по существу с помощью показателей физикомеханических свойств горных пород можно решать все основные вопросы в области бурения скважин. В настоящее время ни один исследователь или инженер-производственник не станет отрицать, что физико-механические свойства имеют большое значение для

тематическим методом), связанную с разрушением пород, входят показатели физико-механических свойств пли же некоторые ко­ эффициенты, зависящие, по мнению авторов формул, от этих пока­ зателей.

Однако в целом общее состояние дел с оценкой сопротивления горных пород разрушению в настоящее время не отвечает запросам науки и практики.

Анализ, сделанный авторами, показывает, что для широкого использования показателей физико-механических свойств горных пород при колонковом бурении разведочных скважин необходимо провести большой объем экспериментальных исследований по двум основным направлениям:

1)разработать новые приборы и методы для определения физикомеханических свойств горных пород;

2)разработать методику для практического использования пока­ зателей физико-механических свойств пород.

По-видимому, целесообразно было бы разработать специальную универсальную установку для определения всех показателей физикомеханических свойств горных пород, необходимых для практиче­ ского использования в бурении.

Более сложными и трудоемкими являются экспериментальные и теоретические исследования по второму направлению — разра­ ботке методики практического использования показателей физикомеханических свойств горных пород в бурении. По этому направле­ нию необходимо решить много взаимосвязанных задач.

СВД-1000. — В сб. «Разрушение горных пород», тр. ВНИИБТ, вып. 20, М., «Недра», 1968.

2. А б р а м с о н М. Г., Л о п а т и н Ю. С , О с и п о в Г. М. Иссле­ дования влияния параметров режима бурения на механическую скорость буре­ ния шарошечными долотами взрывных скважин в горной промышленности. —

Всб. «Буровые долота», тр. ВНИИБТ, вып. 21, М., «Недра», 1969.

3.А к к о л ь Д . Ш. Влияние свойств глинистых растворов на механи-

нескую скорость проходки. — В сб. «Практика обработки глинистых растворов

вСША», М., ГосИНТИ, 1958.

4. А к с е н е н к о М. И., Б о л д ы р е в П. И. Исследование физикомеханических свойств алевролитов, аргиллитов п песчаников и классификация горных пород Прокопьевске Киселевского района Кузбасса. — В сб. «Исследо­ вание по вопросам горного дела в Кузбассе», № 11, М,, «Недра», 1964.

5. А к с е н е н к о М. И., Б о л д ы р е в П. И., К р и с т и н К. А. Физико-механические свойства горных пород Прокопьевско-Киселевского рай­ она и их связь с геологическими факторами. — В сб. «Исследования физикомеханических свойств горных пород применительно к задачам управления гор­ ным давлением», М., Изд. А Н СССР, 1962.

6.А л е к с е е в Ю . Ф . Использование данных о механических свойствах горных пород при проектировании режимов бурения. — В сб. «Механические свойства горных пород при вдавливании и их практическое использование», М., ВНИИОЭНГ, 1966.

7.А л е к с е е в Ю . Ф . Использование данных по механическим и образивным свойствам горных пород при бурении скважин. М., «Недра», 1968.

нии и вдавливании штампа. — В сб. «Технология бурения нефтяных скважин», тр. УфНИИ, вып. 16, 1965.

вания механических свойств горных пород методом вдавливания в условиях, имитирующих забойные. — В сб. «Механические свойства горных пород при

Прибор ИСІ для определения твердости, абразивности и удельной'энергоемкости разрушения горных пород. — В сб. «Горный породоразрушающий инструмент», Киев, 1969.

14. А ф а н а с ь е в А. Ф. Использование данных о твердости горных по­ род для контролирования режима их разрушения при проводке скважин. — В сб. «Механические свойства горных пород при вдавливании и их практическое использование», М., ВНИИОЭНГ, 1966.

рушения горных пород при вдавливании штампа. — В сб. «Механические свой­ ства горных пород при вдавлпвашіп и пх практическое использование», М-,- ВНИИОЭНГ, 1966.

17. Б а л п ц к и и П . В . Динамическая нагрузка на долото при бурении вертикальных скважин забойными двигателями. — В сб. «Бурение и буровое

вого инструмента в породах различной абразпвиостп. — В сб. «Физико-механи­

ротивляемость горных пород механическому разрушению. — В сб. «Фнзпкомеханпческпе свойства, давление п разрушение горных пород», вып. 2. М., Изд.

АН СССР, 1963.

21.Б а р о и Л . И. Временное сопротивление раздавливанию и коэффи­ циенты крепости скальных горных пород. — В сб. Вопросы разрушения и дав­

шение горных пород проходческими комбайнами (разрушение резцовым инстру­ ментом). М., «Наука», 1968."

противляемости горных пород шарошками. — В сб. «Разрушение горных пород шарошечным инструментом», М., «Наука», 1966.

симость усилий перекатывания штыревых шарошек по забою от свойств горных

противляемости горных пород резаншо. — В сб. «Сопротивляемость горных по­

абразивности и крепости горных пород. Бюлл. «КМА — руда», № 1 (8), 1959.

шарошки на параметры разрушения породы. — В сб. «Разрушение горных по­ род шарошечным инструментом», М., «Наука», 1966.

горных пород. — В сб. «Разрушение горных пород шарошечным инструментом», М., «Наука», 1966.

57. Б у т к п н В. Д . , Т е л е ш о в А . С , Б р ю х о в Б. Ф. Зависи­ мость стойкости п расхода шарошечных долот от крепости горных пород. — «Горный журнал», 1965, N° 9.

«Определитель твердости горных пород». Тр. ВИТР (обмен опытом), вып. 46, 1961.

Некоторые закономерности абразивного износа пластических масс. «Изв. ВУЗов»,

яние нагрева на физпко-механпческпе свойства горных пород. — В сб. «Горный

67.В л а д п с л а в л е в B . C . Разрушение пород при бурении скважин.

М., Гостоптехпздат, 1958.

68.Г а г у л н н М. В . , Ж е м е р о в Н . В. О показателе эффективности вращательного бурения взрывных скважин. — В сб. «Взрывное дело», М.* «Недра», 1969.

к работе проходческих комбайнов. — В сб. «Разрушение горных пород мехапп-

конструкции М. М. Хрущова и Е. С. Берковича для диагностики минералов.

оценки буримости пород по данным геофизических исследований. «Тр. ВНИИБТ», вып. 14, 1965.

80. Е в с т и г н е е в Е. С , М е л ь н и ч у к И. П., П е ш а л о в Ю . А . Опыт бурения гидроударниками в породах высоких категорий. ОНТИ ВИЭМС, 1969.

жины на механические свойства горных пород. «Тр. УкрНИИПНД». М., «Недра»,

прочности горных пород при их лабораторных определениях. «Тр. ГрозНИ»,

венных методов для разбивки разрезов горных пород по твердости в случае не­ достатка кернового материала. «Тр. ГрозНИ», вып. 28, 1964.

87. З а л в е с к и й Б. В., Т и м ч е н к о И. П. Характеристика фи- зпко-механических свойств некоторых типов массивных существенно кварцевых пород. — В сб. «Сопротивляемость горных пород разрушению при добывании»,

вание распределения напряжений в модели породы под действием усилий лезвия бурового инструмента. — В сб. «Взрывное дело», М., «Недра», 1966.

89. И в а н о в О. В. Использование данных о механических свойствах горных пород при вдавливании для разработки режимов бурения алмазными

90. И л ь н и ц к а я Е . И . Влияние водонасыщенности на прочность горных пород при одноосном сжатии. «Научные сообщения ИГД им. А . А . Ско-

ности пород карьера ЮГОК на образцах неправильной формы. — В сб. «Разру­ шение горных пород», «УкрНИИпроект», вып. 6, Киев, 1961.

долот и режимов бурения (на примере месторождений Татарии). — В сб. «Меха­ нические свойства горных пород при вдавливании и их практическое исполь­ зование», М., ВНИИОЭНГ, 1966.

94. К а р п о в В. И., П р о т о д ь я к о н о в М. М. Временная инст­ рукция по определению твердости и абразивности горных пород прибором ПТА. Изд. ИГД им. А. А. Скочинского, М., 1961.

нефтеносных районов Центрального и Восточного Предкавказья. — «Геология

рической формы в горные породы для проектирования шарошечных долот. — В сб. «Механические свойства горных пород при вдавливании и их практическое использование», М., ВНИИОЭНГ, 1966.

поверхности шарошечных долот. — В со. «Вопросы бурения скважин и добычи нефти», вып. V I I , 1965.

мента по результатам единичных актов статического вдавливания. «Тр. ТатГШИ», вып. 7, 1965.

механических свойств горных пород. — В сб. «Механические свойства горных пород». М., Изд. А Н СССР, 1963.

104. К о н я ш п и 10. Г., К у з н е ц о в А. В. Результаты лаборатор­ ных и производственных исследований по определению абразивных и прочност­

ударного взаимодействия инструмента с породой. — В сб. «Теория и практика

пород при вдавливании. — В сб. «Механические свойства горных пород при вдавливании и их-практическое использование», М., ВНИИОЭНГ, 1966.

108. К у з н е ц о в А. В. Анализ стойкости шарошечных долот различ­ ных типов на открытых разработках. — В сб. «Разрушение горных пород шаро­ шечным инструментом» М., «Наука», 1966.

мости горных пород стальной дробью-сечкой. — «Разведка п охрана недр»,

горных пород и рациональные области применения гпдроударного бурения. —

месторождений Татарской АССР. — В сб. «Механические свойства горных по­ род при вдавливании и их практическое использование», М., ВНИИОЭНГ, 1966.