автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Проектирование параметров режима бурения с учетом закономерностей разрушения горных пород в условиях забоя скважины

ГРОЗНЕНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАКЕНЙ НШШОЯ ИНСТИТУТ ИШМ АКАДШША П. Д. ШШ ИОН!ДИКОУА

На прозах рукописи

АХАЛШ ИУШАНИ Н

ПРОЕКТИРОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ РЕША БУРЕНИЯ С УЧЕТОМ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗРУШШ ГОРНЫХ ПОРОД В УСЛОВИЯХ ЗАБОЯ СКВАШЫ

Специальность 05.15.10 - Буре:аа сквкш

АВТОРЕЭЕРАТ

Диссертации на соискания ученой огспсии кандидата технических наук

ГРОЗНЫЙ - 1991

ощш mvuavBicmA шош

АК!?урл.мгоою» Vi"'1'!. Ир0'.'.и'-1710!шпсть пгэдьяышэ? огромный 303 возрастающий спроо па эиергоресурои - oootíonuo такие эконоютос-:ei hítootho, 1шк но^ть а газ.

В даоиаддамИ: дягилзткз н да период до :»Ш0 гс.та ородусматри-¡катоя дальнейшей раскрои:« наеттгбоэ буровых рей ус иа нвчть я газ. Upa этом, значительная чаек» буровж работ будет виполыться в ляезамх геоаого-ташзчзегак условиях, i спех с-гроатольства сква-аиа в тахт: условиях во многом завис«? от правильного выбора параметров рошега бурокия. Оообэшю остро зга проблема сцуцаотел з щних районах отршш, гдо гоологичосгаю .услосш: провода зксашш характэрпэуюгея значительной ослшшншостью, ншшчшм зон с аосов-иэстимши условиями tíypoiuui, гдубокш згиюганиом щюдуктиниис плаз-тоз, достигающих 3GUQ-41jGU ы а болзо.

С ростом глубина буро пня показатели patío-nt шарешочпше долог, которые яшиются наиболоа роспростг-жипиш видом породоразруюю-цого инструмента» ца до-п которых, в ийстояшоо врамл, прихол^т-оя болов 'JOÍ? от общей проходки» ^ш'шташю снижаются, что d основном обуславливается ухудооштеы бурдаости горних пород и услошл очиотка забоя, яз-за возникновения в зона разрушали,i горнах гмрад высокого дифференциального и угнетающего даалсшгя.

Теоретически и экспериментально ецо недостаточно полно развиты продотавлония о механизме доьормиросшшя и разрушения горних пород в забойных условия*, под когориии попшаотся: наличие давлений: пластового, поросого а гидростатического в сквапшо, качоет> бурового раствора и .¿нльтрациошце особенности разрушаемых гор:шх пород.

Несмотря на значительное число уяэ яросодошшх асолодевший, рлд здшшх вопросов, касающихся опродолошт jswi.tioiiísiiuc нипрашю-

1ш; изучения мехсшзт до^рмародаяия к разрушения горных пород пра взаилодеКствш всоруконкя иарслачкого долога о забооы, оо-воршенствовшше и разработка новнх типов шароиечяогс долота, ив утратил л на сегодня своей актуальности.

Недостаточная изученность мэхсшизт разрушизя вдавливанием о учо?ом забойных условий значительно сдергшваоу прогресс технологии буронш глубоких сквамиц и затрудняет разработку мероприятий, направленных на пошаешо производительности работа шарошечных долот.

Из-за низкой пропзаодитолыюсхц работи долот промышленность вивдндшт удовлетворят растуидо дотроблостп страш за счет увеличения парка действующих буровик установок н ошштоИ в бурошш рабочей силы, что приводах- к аэроралходу матераашю-тохшчееккх ресурсов,

и это!; связи доле тэнаадтольное уволичошю показателей работы шарошечных долог позволит сокращать действующий етаночкьШ парк и шяпоизводктелышо затрат. 1юо?о:,гу, иекоторне задачи ио-шшеиия оИ'витлвнооти разрушения горнше пород в забойлих условиях, когорш рошшотся в диссертационной роботе, являются весьма актуачышми.

Цадь рдбртц. Целью даюсертационаоИ работы является изучение шхаяшш в кинетики трещин и основных закономерностей разрушения вдашшвашюм на заключительном отапе в забоШшх условиях разрушенш! горних пород; определение коэффициента полезного действия процесса разрушения адавливашом в условиях забоя сквшшш. На базе эгюс иселодовшшН создшша методики проектирования осевоЯ нагрузкд на долсто о шксша.шш;л учетом реальных условий буреная. СоирЕнцд жттлшядавдцд!!.

1. ¡.оученио нохаиши и тшотики магистральных трещин при рязруаошш горних пород зубцами шарошечного долотп с учетом уело-

пнй на забое скваяшш;

2, Опродололш гсгКивдвига полошого до1!сгв;1я процесса раз-русзипл вдаэлиоашзы зуб:дааи шзросотпого долота;

3. PaspatíoTica шгодакя прооктирозпнкя лагл'счадп рошиа бурв-шш п шбера ряшмюлышх типов ео.погэчичх лаю г а дшших геологс-

зохпзчовкпх условиях буря?шя.

ЗДптедц ое^овияд pan^. КраиивачяЙ акаяпэ рапэд ароьт-впгаш ессчлдовшшй аэ росоыагришомигл пробл-чмэм, о «елью обосновали осноагшх шшра&юяий даосэртациошшй работы; теоретические исоло-довшзя: а) процесса зароздекзя и развития магистральных ■гровдш па зашютитодьпоа staso разрушения ropaix пород вдавгапшпием а условиях лрп&шюшшх к забоНннм; tí) коаЭДицизота полозаого доНотвея процесса ршруашкя адз&таЕа-шзи а уегоклях забоя or,vr~¿i<r.i; ояссз-рякэпташшэ есолодовашм разрушения repina порол гз атхзфорнгд я габайкшс условиях о целы) протрхн яолуге-яичх эеоротическнх ааан-сигосхей; июдрэнш покос разрабеглоз э иуошяиюииоохь.

a процесса тсяэдэЕгапся балл вотяьгоо&ш груда сойотских я эдрубелшшс учояых яо аатрагивасша а дцссортацаоипоИ работа всаро-сац.

ускшозлаио а вкойернуэнтальдо подтворцдояо, «rao эффективность разрушения ropimx пород в условиях забоя еквагшш опроделяе$оя ннтенсввиооты) развитая магастралыигс греищн.

Получим шр&здшп дsi спродагсипя осевсП нагрузки на долото, йообходамой для зарсздвная я распространения матисгральшя трощиз, вродсярвдоляацих объаа разрушив!! порода йа шшш> торпквгаю забоя.

unepuuo воодопо понятиэ © оооЭДлщивита полэзного до;:ст1»"л процесса разрушения горних пород вдашвгаалиом а у слоя'.« забоя схшшшш. Устшюплопо, 'reo кштга КЦ11 даздуспян здв;'<?йт от

На основании аналигичоскнх кссяодогаикЯ

козйЕадгаата пзасрочиоЦ д#оршага порода» а;>о»шооти порода на ограв ¡х нанр^юнпл в сколото отридошоЛ чаотицн.

lioüKymo^KM полезность юботы. 11а основании исследовании по кохашка и щщогшсе шгЕотрольшх троаш, образувдихоя при вдавливании зубшв иарошечиого дакота а горную породу па заключиташюа стала, раэрушоил и предопределяющее объял разрушенной повода d забойных услоашгх, шшраэд ооздана ютодшз олрвдолэшш оптимально!! соевой нагрузка на долото о учетом коэйЕицаента полезного дойотзая процесса разрушения.

Иредаскошшс рсшлогдадш позволят пошоить мохшичозкуг скорость проходки иа ЬО - 60 % и дроходед на долото на 25 - 40

Розудьгааи пцгш.'х разработок» вкоаорЕмэиталышх и проыц&ш-вых исследовании процесса разруш&ыая горите пород ыохуг бить попользованы при провктирошшш riapüí'úTpou pszüaaa бурения,

РеАлизгоиц» aidnyi; п проглцпшззности. Разработанная гатодаа опродалотш осеш'А нагрузка sa дашо бил использован при npossïB-ровашга парглютроа poaum бурешш да дяух скхзаюшох Востоедо-гру" айнского управления разведочного бурения ПО Труздафть"'.

йкоиомачоокий »¡факт от гшедрашш прод,чеканной ывтодшш еоо-ïiiBim 32 тыс.рубле!!.

Агпобащм пасЗргу. Осиозшэ подешэдая диссертационной работа дологеяы isa JJcocoio3Holi Koiiíopemuai "^охошшп горних пород ерп бу» роила", Грозный. Юьа г.; на Краевой воушо-тохничоскоВ конференции доводах ученых и спощкшаотов "Строительство НОфТЯНЫХ В ГОг-зошх СЕШахш", Краснодар, I9U9 г.; на II ВсаоовэноЯ научной коз« решай "iioj-í* к газ ¿ападаоЗ Спбдра", Тшонь, 10ЙЭ г.) на У üoo-союзиоЛ научно-тихнячаскои коп^орошшн "Разрушение гор(шх пород apa dypaiuu скванпд", У ¡o, IJJ0 г.

и полной обшла работа делладавалооь na расширенном заседают ка'чздры "iypernu ио^тпшсс в гозошх сквозил" Гроэионоюго

ад^яного ш:отзтуга.

ЦХ&ШШЖ. Основ:;:'? даяонаияя якссэртовдонноЛ работа олуб-таховздш з 7 статьях.

л. структура, ппбоп. диссор'атвдош'сл ргд5.г'1 состоит кз ¿еэдеиия, 5 глаз, оснопгаис гиеодоз к рвяокэ.%5аипй, списка лзтора-эди из Ш шааюновашШ, щшокешШ, нзло&еай га Г75 отршшцах ¡зшаюшотного текста, оодерхшт 10 таЛдяц, 25 рисунок.

. содашнш: рлшм

Вгодонао. Во введении обоснована шстуаанооть и дана обаал :арактеристш<а работы.

1. Современное состояние изученности закономерностей разру-еаия горных пород прз бурении глубокая скваши

и зтои раздело проазалазнровшо состоят» проблема раэруяз-ея горних пород вдавлзвениогл о у.огс* агбэйшс условии в с. оу.о нроааш задачи восгэдазшшй. И щ>адяаишмой рабого поставленные адата решаются теорэплесш с послэдуиаэЦ экспериментальной про-эркой в лабораторных условиях а непосредственно в бурящихся гооааш».. • ;;

2, Исследование процесса зароадения и разнятая кагистралыша ?епцщ з условиях приближенных я забоШшм.

и результата эксперитктальаого изучения иохавизиа разрушо-

их горных пород, проведенного родов в лабораториях Грозненского

•¡тяного института било установлено, что при соответствующем

одранда цилиндрического итаипа под вш $к»р.\шруегся ядро скатой

рода, "од действием распродаленного усилия от ядра скамш ® ,

я

торов условно иовдо разлокить на оертвкаяытуп ссстввляяцуо грузну разрушения н горизонтальную С,«^/* , гда

а

, ^ - соогвстетвошю вертикальная и горизонтальная оостав-лдаицю распределенного усшаад ^ , а Р - площадь, происходит хрупкое разрушат© порода вследствие заровдешя и распространения радиальных и магистральная трещин. Первоначально, как правило, зароздаотоя и практически перпендикулярно поверхности образца, распространяются вгдубь массива порода радашльше трещины, магистральные трещиш от действия зароздоются в глубине порода и при выходе ж поверхность образуют лукед выкола.

^агистральнш трошшы являются основополагающими в формировании лунок школа, т.е. предопределяюцшш эффективность разрушения горнах пород.

Ь связи с этим исследование иохштки зарождения и распространения магистральных трещин с учетом забоШшх условий - является осаошнал званой в разработке теория разрушения горних пород при бурении оквашш.

оароздсние и распространение иагштралышх чсрекшз в забоШш условиях происходит ох в 4 , когда до сколет порода действует сугдщрное доатание на забоо сквакшы Р, , давление на глубина разрушения Р1 и угнетающее давление Р, СРв *Рг-йг • ГДЭ Н давление в гроодше).

и сколете породи от действия ^ п возникая? напряжения , коториэ в зависимости от соотношения Р% £ буду? ашыа»-щ/ыи или растягивающими. Б первом случае йН затрудняет зарозде-нле и распространение магистральных трещин.

изучение механики (жхгиотрашшх тропил по совремошшм пред-станлеиням о раируоюпка твердых тол сводится к отысканию напря-иший в их ворпшах, вози'шгавднх от суммарного действия гидростатического дамопия в екпамино, порового, пластового, Д Я , Рч п отривавдчго усилия Сц .

-шалдэ исследований и.А.лолесняяова, Ь.П. Кутузова, Ь.аоля,

У

Уйгшиса похазиваот. что яри внедрении зубца долота порода зазрувдаг«я хрупко, а магистральные трэщцш-хрупкно тро сданы нор-глалыюго риараза (етргт)♦

В овязз о нхкгсэнш« стгздт возмсяейогь лрименэшм з теора-«гмскпг гсагэдовагшях процесса развития иегввграпаик трещин модами хрупкого раарушогшя о равновес'пг.! разпзгма треадш.

На яш взгляд» дучсаИ модетаэ разруетгкм горних пород являэт-ся ыодзхь развития трезиш ч хрупких тзлах М.Я. Леонова и В.а. ьа-ЕЬ'/^па,

ога издакь хрупкого тела определена гак а рода, облодаюзал еявдукзма своксушшн

I. ¡«ахгоккалькш растлтаваэдпэ нвпряизнкя не превосходя? продажа протяоота порода на отриз йзге6«з »

иакмшаооть кааду даформащшш! н аапргшишями отасагэаэт-ад закоасэ Гука, о ала растягивашЕЗ напряжения на дей.нгавт вэлн-чшш /?9 .

3. и подола вознишшз трещщи^ ¿?огла ¿яхегашьиов наяряяэнтэ оярвдэлоюшэ штоданп даноииой етордя упдугоста, превосходи? Я9 •

ара рассмотрении уелоезЛ реЕяовзоая э часта порода, ограниченном осйдсщш'Л зубца а ^гдкаяьшвш трощата, которые образуйся ршэв шгиотральннх, объемная задача сводятся к одоской. алли пргшять о первом праблизения ширину отриваеиоА частицы I (расноИ, при современных осових иагрузяах, длшш плогцодкя доитакта зубца долота о породой) я шеогу постоншшми, то расчетную модель иоана трактовать как бэскопатную бачку страной $ к киоогоЯ « лакащую на простом упругом ооновашш.

применяя теории балок на оплошном основании ш арвнебрзгази каоатзльишдя напряжениями по подошо балки, считая, что при разрушима гор!шх пород отривоу их шешшэ нэс^щвстаенно.

¡¡спользуя указанную теорию находим ооотнозадет для опрадеяз-

нвл иопряяениа п то-бхх вараизн треожш ег дойсхвзя огрывавдего уошгая С^ к зтаеааэдаго давления Рш .

}'ж бэснояечноЁ балки-чаотицы уршшэныэ нап-

ряженна с вэршаяе грещшш будот

6,(0) *г%-[огир, *Щ-О.ШР,)]-ап , (2Д)

гда ¿, , £ - соответственно конэчаая и текущая дшша магистральной трещшш; / - сараметр балкк-часттда, зависящий от авоткооти упругого основания и оародоляется шрагшшен:

с _ Ш >

// - коэйвдшцт Пуассона»

для балки-чайтацы коночной дат02 3 згравневдэ

напряжения в вершине '¿¡>:цип шеег вод

/ [т]

где

с - /с/ - к, (Л) гс, (№).

КК4 (^Л) - фундаментальны® функции А.11. Крылова, в случае, когда -¿) <{,!> балку-частицу ыохно

считать достаточно жестко11 и к не!1 применима теория внецеатронно-ю раотя.:енкя. У варцщло триишш будем иметь

Iii- сежюнгя гоориц бадок ал упругом ocuoeaium пика yosnaoa» zsso, «го в варшая •ip'i'™fflJ (дар-ява зг»^»*! лранж^.зг-оя аа качагь-шх> сегеолсо ка сллавод yupyrca гмютглт) дэИоэту~

т рзоуяигввкц» дадвкташ mpejwr.v.tQ рутатт (2.Х),

(2,3) а (2,5) а зядояшоого o? сгркга*ра Это пзпргшнда

будо? «аавяаи паддегоикп б( * троюгаа фгдм

аходвтсоя а востсяшха едаосоиого рсхютгшт,

Й 5том осо фмккяаояогичсокко творяа чрочлоота троя-дате« з пзр'туэ ?аоркэ„ íoopiss нагбогаглх нормаль«?.« напрязимгаЛ) ,, т.о. условия продонгеши гросшна определяется шдаякэшизм пораоИ

rOCPÍO TPOV.'iOCT.'l«

6r6,(G}Ȓl0 . (f.6)

Исходя аз отого, а оэояштоггсш о оряаптда гчдпорявм разрушай горных пород, вагвотраяшет тромпа буд'зт заревдатьоя а развиваться тогда» когда яадрягимша Z", „ »озизкекдаэ о вородах t¡.-доНотшя пизшкк шл досггащг» прэдола ароиннот породи rta отрав ттбон Д».

Прсзэдошшэ под рукоиодогвзд !1.A.Когзолазова «юго'гнел^шша окопородэят и раочоти воказштат» «то ыияягэ горизонтальной соотавдивдай Cr «a волнчииу отрываадзИ aaai G¡ аачзноак проявляться при болклиг oö Евшгшнах, точчао когда > 7...Э. Аяя ¡«пльяих условий разрушения мала©» Gr на волачияу &* прогиб» роетго meo { я '¿..„3%) а воз ючу в дгшюйших раочлах о 8 из учн-шшои.

Прирашшшя (2.1) о Л а , йсс яэ простив про образований» жис получить воляоа уродомшэ, позоолявдоо рзссишшеть нагрузи G/M, для бесконечной беяш-чаамцы» обоспочар-юктуст ародшиз-Езо иагнстрадашх трещин а алцкспшлыши привлекав» я зьбоШшм ] ело ваяй

г - (П**АЛ)1 ¿6Р,и*0.5Щ

гри+гр) {*е? <2.?>

Для балки-частицы конечной ллши выполнение у адовая (2.6) дает формулу для определения нагрузка, необходимей дая продвижения трецщш теку8(йи рш £ :

* А+ЦВ и'и>

аря ~0>3. А = Б - 2С и уравненаэ (2,6) дришшае« ВИД (2.7).

аервие слагаемые вираиенш (2.7) в (2.0) характеризуют нагрузад, обеспещ1й.мх!!уо продашалив трещины при 0, вторив -учитывают влияние угнетаздэг© давлай&я Р, .

¿ели параштр р(Ь~€)< 1 „И „ то коротки бал^ коашо трактовать как шоцвнтранноа растяжение бруса длияой X в ширзшаЗ i .

Тогда, на основании (¿¿.Ь) в (¡¿.(З), получаем:

г _ (яя*айщм -о*. _ г$р. мь - г;

~ШТгГ г(гь.е) и-9>

Следовательно, на процесс аароядония магистральных треада в условиях забоя скваяини помяло прочнооти горних пород Л» оказывает влияние иалрлконпе в сколете породи дЛ , обусловлешюе действием гидростатического Рг а пластового Ли давлений в дааяэ-шиш на гдубино разрушения Р{ .

'¿>. Спрелелокне коэНадшшта полезного деиотвля процесса ризрушшш адашишаивом в условиях забоя скшишш.

При влаа/шэанаа зубца долота в горную породу только часть осевой нагрузки зодолкпвоется нодосредс-иошю на отрыв части» от

васоива. Отношение э?оИ чеютя нагрузка б; к общей ооово!1, обоснечиващэа эароздзняо магпотрашшх трсщня С, • называем коэффициентом полезного действия процоооа раэруаешш адавдяваня-сы \м .

Вавршэ этот вопрос вкоаеришшгальяо взучалоя Р.М. Ойгвлв-«ом. Результаты вкопвримвнтов оказались неожиданными: сила, пооб-ходишя для отлоыа чссткци, оказалась в «О,,., 30 раз маньгго, чем необходимая нагрузка на штамп.

Таким образом, обичная схвт разрушения горшх пород вдавлн-ВЕниои зубцами шарошечного долота, сводится к тому, что с помотаю огромной вортнкалькоИ нагрузка на инструмент некоторая часть порода (ядро воаотороннего снатня) натачает передавать ничтояну» чаоть атого давления в сторону и впарх» что я приводит к отрыву чостиш., т.о. к образованна дупки разрушил.

Наш бнла постазаэиа задача: определить влияния забоШшх факторов, н в частности, да^оронцаалыюго &Р я угнетавдого Р, давления яа величину ЛЦЦ разрушения вдавлаванноч .

ари вдавлнванин зубца долота в оласточно-хрупкув горную породу, которые составляют большинство проходиияя ярн буреиня нв4-тяних и газошх ско£Ш1Я пород, образуотоя тан наэиааоыоа ядро веоетороинаго, неравномерного сжатия (ддро продразр>иенил)« оконтуренное пластпчяоИ, серповидной золой. а ядра сяатая происходят то шш иние шиш деформации, приводя.до к различным нирушоишш отруктуры материала.

Ноэтону, упругая задача определения нпнрлжэннЛ а до^юрмащО! орз щщвлнванш зубца теряот силу о иомонта образования ядра всестороннего смятия.

ыиш эту зону мысленно отбросить к гфи-.опить ;с нетронуто:! необратимой деформацией порода некоторую эпюру давления р , то ио'.ию продолкить росс.отрсшзо упру гол задача вплоть до з:>рссдв-

аил шгаотрашии; предай.

Цслоаш, что экора дшзлзшш р едра всое*о>Х1.и:ого «v&ïtbs m сйрузгаьцуа упругую консоль Сулаг шшшо возрастать от коаадра контакта зубца долота с породой в зависит от коэОДиииеша сз&с-речиой дафориащш (Еоэф&эдоиа liyGocom) порода fi .

làiïencKffiiooïJj даакзшш ядра сзгатог на оцрухаэдуо консоль цршшгюэы а вядэ

Р»Р@'Рв[шва-2/4)*2]и] , сз.1)

хда 6 - гакущий угол.

Волйшна /> в выражиша (3.1) определяется из услошш равновесия ядра сватия:

р> '¿-iLn2c()+ejU4U>0<] ' 13.2)

где коатекгноо дшленае; С - ширина прямоуголь-

ной влоцздкя конте&та; - нагрувка на зубец; % - родиуо ядра сжатия; о/ - угол, онредадшаиЛ величину ядра сяагяя

(з.а)

lia основании принятой схевд распределения давления pnmyi соотнсшашш для определения вертикальной ооотавляжада Gg результирующей ош давления ядра (шатия & пределах ~ < < о,' :

5 A twu-^«)-tt-mî'U^-fi

Ь уоловиях отсутствия дифференциального давления, аз уравке-нал (З.и), ииаоы

g.«

Q>87QW-0JMi> 1.665 -OMZpi

(3.b)

lio уравнения (3.5) следует, что a атмосферных условиях, для горных пород о /V« 0.164, отривгшцая сала <S„=0. Уто означает, что горные порода коэ^шиэнт Дуассона fl которых меныга 0,Ш яа могут разрушаться отрывом при вдавливании зубцов шарошэчяого долота даже в атмосферных условиях, т.о. иагаотральныо трещина вороядаотся и разваваяоь образует лунки разрушения только в породах* коэффициент ilycocoHa fl которшг больше 0,164.

Раздаляя выражение (3.4) на Oj , получаем уравнение, для опродоленля К11Д разру^зпня вдавлшшшм в забоШшх условиях бу-ренгя:

где d определяется выранэнсам (3.4).

Уравнение (3.G) позволяет определить КДД разруяения вдавливанием о учетом фнзико-шхакических и фильтрационных своЛотв разрушаемых горних пород и давлений па забое окваккни.

Установлено, что при ыалше значениях угааташего давленая магистралышя трещина развивается неравновесно с ксмэнта зарозденая, т.е. нагрузка, обеспочиваэдая зароаденав трещины, является предельно!! и обоспочивает во ваход на поверхность горной пород!!.

lipis совремзнчих роммах буроння, как правило вшолмется условие • const, где длина зубца. Устаноалоно, тшие,

что глубина зарождения иагиотрально!! трещины

С учитоы этого, для условия P940,2(#q*Aí1) нагрузка на доле-•ío, обеспечивающая объокяое разрушение горних пород в услоплях

ЗОД08 скьа.ш1ш опродшшихся из шцчь'члшя v <•• >), при i

где ^ • ^^i^*53151'перокрнтия я 01>шда$чее-

кн оародэляэтся как огноионза суши длин веэх аубцов (по аддоф от каздого сешиО к рддауау долота, i.e. предполагается, что в лобо!! мошнт о Ейбооа конгаятпруоа одна зубзн от каздого взада}

Щ- дашзтр долота| А'»- коэффициент динаютностн Еарокачногэ долота, /Со°1Д..Д,6; /¡¡,- кашчвс^ио губцла, сдаоврлмваао кои» тахтирупцях о eaSosiaj К - кэгфртигада, иозеояяяцйй nsjзйгн ©т Ечорогичашюг© ощ'чна к гжбовое вароятиоцу на яракгшю число зубцов, одноврошнао в&ащаацаЛствуюцих о ззбоам, К « i„S,

Устшовлоно, что погрузка отрыва, необходимая дяя разватвя иагиотральшх «реадщ цри больших значениях угнетшощого ендчзяш Р, > 0,2 (Я, в шшзшшшшя spa шходо троадши т поверхность ¥.е. цря £ -L и оароделяэтоя аз шрахшшш (2.0).

G^msfyLK, (RS&R) £ <3-а>

я, ' *

где /Св » -—- •

Ургшешз (3.7) ц (3.S) позволяя® определить нообходазув ©оецуо погрузку на оарооэчаое долото о учотом физшео-механэтоо» гах ево&втв разрушат горных пород, КИд разрушшш вдавлавашг-ш \ » величин давлений на забое оквахшш а дшашиш рабоги шарошечного долота.

4. Яоборгторнш наследования заключительного етшш рил рутения горних пород а условиях действия дваленш

oKonepiawj!тшшшо есслодогшшм проводились в лабораториях

Грозненского ногтяного аксгатуга,

ароводошшо аюо'ворименты, по опредэлошш характера лзмено-1ШЯ по длине трещшш, ЕПврвие показали, что если пр.ч разрушении всех исследуемцх горных пород а атмосферних услогаях (/}*й/?»3) магистральные троишш являются не равно вескими, то при наличия угнетаюяэго да плоти они до определенной длвяи 1а , прн XZ<ftg<QS, развиваются норавновисно; посла достююяия i9 , для долъьеЛ.гего яродвжеш!я тро.тш, необходимая для этого нагрузка до.тша ус,л)н:"'аться; при К> К магисгршшние троишш неравновесна о момента зпрождетш, а пря 0,i>, развиваитоя равновесно о момента заровдошм.

Таким образом, эгссперпмэнтшшю бало подтверждено, что на процесс эарогдошы н распространения иогастралышх трещи« в роаль-¡шх условиях разрушения помимо прочности порода окаяиваот

нлишшо дополнитслышо напряжения э скелете честшл ДЯ в результате даЛстшш диМеренциальпого йР а угнотаюцаго давлении! и давление аа глубине разрушения Ps .

Согласно принято;! схема, ш|Д разрушения пдавлиппшюм \г завысит от коз^шиюнта иуассона разрушаямих горных пород JH . «то утЕорадониэ легко в основу серш экспериментов, нровддешшх с келья опродолопня достоверности уравнения (J.C).

un дзвэстаяков изготовлялись образа» горних пород, лнзнко--иоханнческио свойства которых овродолдаш по мотодако а.л.иолосни-кова и B.C. ^оЛтенко.

»«родварнгольао, в образце шполняля несколько сворлони.'., изготовляя таим обрааоа, как бы искусственную матрицу. ^.»iv.uvp сварлоння совладал с диаметром авдоптора. Глубину сш-рленил совпадала с предполагаемой глубина» зарозденал м;1п!стг;уи,пих троя;ан. lia дно сворлолия выполнялся концентратор нацдаенпя в rame кь го-

вой прорези. дидаотр оверкзаия в зоне кошеитратора напряяания совпадал о прадлолагеаишд даоматроа едра прэдразрущангл, который определяли вщшенсам: Хя<* 1,4 Хш , гдо tt е t» - соотвог-сткенно радиуса ядра и штампа, iUueа, из различных материалов, изгоюашш цидаедши, размеры которых с большой точность© соваь-далн о размерами coejwoaaa, о таким ярадшхаовдиивн, чтобы цилиндрики ( искусственные ядра) шютно вставлялась би б матрица. Цатеэд-ршш яэготошше .чэ штораалов, шоющшс разные коэФ„ещзэнтц ilyac-сена - вшишлаот, ыэдз,, резина а иоштусьшэ образцы горных пород,

вдавливая шшадричаокай шщентор в приготовленную тонка образом матрицу, оародалаяк обвдю нагрузку Gj , при котором происходит выкол частиц.

ii результате экспериментов было устшювлено, что о уБвличз-uiîûjj коэ^яцданта Цуасоояа материала цилиндрика, сСцая нагрузка, необходимая для школа, уменьшается, тогда как, нагрузка отрива, определенная о ксяояьзоваяЕои , остается постояшшы, для шшдого испытуемого материала.

Таюш образом, провэцошнэ в:мшрзшаати полностью подтвердили правомерность лришшДО «хеш определения КАДД разрушения адав-ливаниеи.

ь, икодслоша экшккшгг

Цроыыслоше екссорцмеаты проводилась на буросах Восгочао-гру-аинского управления dypoanx работ 110 "Грузность": й ¿9 Цвшдащдй и Я '¿L Рустави.

На основе прсведешшх исслодовшшй била установлена олтимаяь-ная ооовая иагруака на долото, что в итога обеспечило уводичекм

роходаи ва даюто ва 50 - 60 ? и кохглтоово!) скорости дрохол-а на 25 - 40 55.

OGliCiliIU¿ 1ШЩ и РйКСь1ШДА1ЩИ

1. 11а ооаовсз тооршз балок-частиц на оплоишои у пру roa ошюаа-ша разработала штематнчзская модель заключительного этапа разру-:гная горных пород вдавдиванаад зубцаин шарошечного долота о уча-ем «¡данко-шханлчоокпг п ¿дштрацпошшх свойств разрушаемых гор-ых.пород, гддроотатэтоского п плаотового Спорового) даалпний» ачоотва бурового раствора а диваиакп работы долота, т.о. с у часы забоШшх уолошй! разруиоишц

2. На основа аналитических исследовании пелучони раочатныо ависниоста для опродалопяя отрцваздей нагрузки, доиствупяоП на ишлывеоууп частицу оо стороны ядра прадразрувояпя j¡ уодов;шх >йствая ди^юротишлыюго а угнотодого давлений и давления на iydmio разрушения;

0. Установлено, что цра воболшгсх значениях угиотоювдго дав-¡пия ( Ру í Q,2(Rfô$), шгштрдлышя трецпна развивается яоравио-юно с ьшеята зорочдення. lipa большее зпачоняях угногандпго дав-■аая (0,'¿ с /Су < Ü.'o), до определенной продольно!! длшш ¿е , адаяа разшваогся нораапошоно» а посла достпяошш , для льнеЛетго продвшеная треишяы нообходгао уволачеше нагрузки С, зубец долота, lipa достаточно больших значениях угнотавдого дойная ( К^ 0,!í) магистральная тропила развивается ропиопооно о аанта зарондопая;

4. lia ooncau принято!! схош распродсшшия иапртхешхя от ядра »тороштго, неравношрного слатая на охругсшдув частицу ropnoi >оды, впоршо получоко урашшшо, позволявшее определить ¡руао:шя пдавлнпшшоа с учотоы условаЛ на забоо скшташ;

5. Установлено, что в горних породах, коэф.кшти? ^ассона

/f которых иоаыва 0,17, щшгюнеизэ иарошсашх долог дрсбящагз«. сгшлыааздех'О действия вовдшоообразно, ввдду палого злаэдавя цра ©том КЦЦ разрушэаяя вдавливание*.:»

G, Впервые зетшоадэао, ч?о зараьаденио a рост ыигио7радш>2 ер«зж: аавнетт os раочетного сопротивления огрыцу и зсбоИ-шж уеловаях. Я» ва является ксаогануой горлой породи в &авлонг 02 величин дйфврсвдшьасго в yrmterasoro давлений.

7» 13 £-г>ашшх уаиащя, обидно, нет вогдовдоета утхжзят &ифу зин на sjcjgh до-asa, созтсгф процесс разрушздкя гораих пород а в vex условиях поои? усгалзагно-сбъшаШ характер, когда а штурвале мзвдг ПОВТОРШШ ШГруЗШаД происходи? значительное саняешю угнотовдего давленая. Следовательно, мероприятия, ошишвдав веди-чияц угаотавдбго давления в цроцессв развития трощшш, приведут в ваа'твльиоцу сшс.сэ1ш> энергоемкости разрушения;

Ъ. Установлены расчетные завпсшостн со спродасошэ соевой натрузяи isa долото, обзекачишише объешшэ разрушение горных as-род о соЗойшх уоловаях. црз аерашовоекоа в равновесном харштг>-ра развития шпютрЕжш® грвдщ, с учахоа фазшмавхшшчзак-а а фияьтргдйошшх екзйсшз доэдулиМиашЕ пород, КДД разрушения вдаьаша яшм, давлении на забое скваяша а коаф^Ецвента дшшшчяошш вечного йшзота.

0. Разработана к апробирована а прошелоша услзввях катода-ка nudepa осэвой нагрузка ва шардаочнее долота о учетом эабойяик условии разрушения горцах пород;

10. оксномачоокая ^¿ективиость внедренных в прогзышюивоохь разработок, созданных код рукоподотвоа и учаотиоц автора eoataiiaa от тис. рубле Л.

Основано пояснения даосартационной работе ояубтшоааша в следующих работах:

1. Ахалаая ¡~.v.» Лятарншшиш J.U., ¿»урбшов и..-. Онрадоланно

pimnocKoll дяиш уталлвтпос 6ур:ш.шх ?pj<J n рсататп условиях ^рящихоя окшетш1 - Тбилиси,» Гиуз11ШШ1. Геолога*, Я 6 1ЭОО.

2. Иеотакоп В.11., Колесников U.A., Ахалазл li.it. Методика ародзлояяя сопротпаяенпя развал® трошш при разрушения горнчх зрод вдавливанием - Ы.» Лея. в ВШКТ15, Ü 3530 - В U9, ШЭ, -20с.

3. Медведев А.Ь„, Ахалаия Ц.Ф., Лаврентьев i.A. Установка м изучения процессов разрушения горных пород в условиях, ириб-даэнлшс к забоШшм. Тезиои докладов всесоюзной конференции "i.io-шшса разрубания горошс пород при бурогшз сквянин", Грозный-Аго;;

oJb-12

4. Колесников H.A.,, йеот&коз B.U., Ахшшя О кооКшцюи-з полезного действия процесса разрушим гортяс пород здаалпва-joii. Теэкзн докладов к Краевой ксучно-тохническо!'. Koirlepoiruau хяодых ученых а спецналшгоз, Краснодар, I0ü9, c.I4.

5. Шеотаков B.il., Колесников H.A., Ахатия u.i'. Оцошт тро-шостойкоотп горных пород яри гас разрушении адаилаваняои в saöüi-ix условиях. - U., дел. в ШШТЯ, й 7*8 - В 9U, 1990, - 7о.

G. Шостакоэ ВJ1., Колеошшов H.A., Ахадаяя М.О. О гэлпчшю 1грузки иа вуб долота, обоопечшшавдй обгемсшй вид разрушения )р;шх с.род. - И.?доп. а ЬШГГП, & 727 - ü 90, laOO.-.ICa.

7. Колесников H.A., Ахалапя , Уестаков 13.11. Определения »противления отрыву при разрушат горных пород вдаалтшшем в «JoiiHux условиях. У Воесовзноя ааучно-тохштюская конференция Ш-УО, /гезиои докладов/, Уиа, IJOC, o.iiU-fcü.