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

ГРОЗНЕНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНШ1И НЕФТЯНОЙ

инстшт акэдёшка и.д.мшвдик»А

На прлеах рукописи АХАЛАИЯ НУйШИ ШИЧ

ПРОЕКТИРОВАН® ПАРАМЕТРОВ РЕША. ЕУРЁНЙ1 С УЧЕТОМ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД О УСЛОВИЯХ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ

Специальность 05.15.10 - Еурвнт сквожш

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание учг.чоЯ сгспеяа кедцндауа гехничэскик наук

ГРОЗНЫЙ - 1991

Работа выполнена п Гроэнадоком но:''Тлпо;м институте иыеЕп ¿¿¡шдоцдаа ¡.ии/чиллшишиисова

Научны!! руководитель - доктор технических наук, профессор Колесников II .А.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Эйгелес P.M.

Кандидат технических наук Зубарев А. В,

Ведущее предприятие - 110 "Грузнуть"

Защита состоятся ° " , с ■*-(> • 1ЭЛ года на засодшши специализированного совета К 003.60.02 Грозненского нефтяного института имени шадемнка »1.Д.1.Цшню1ПЩ1кова. 304002, г.Грозный, пр.Революции, '¿1. С дассергацпа;! могло ознакомиться в библиотеке Грозненского нефтяного института.

¿.вгоречюрат разослал

i'J9I года.

jчониЛ сскрогарь

сии.ишшзировашюго совета, — /

f ^ <_/V

кандидат технически наук. /-'->f В.Ц.Беланко

5Г. Г-к

i. • :

t/J/Щ ШИХЬшШЧи Ирочиш-ташюсть првдъязлдаг огрдаишИ пов Я спрос на гноргорзаурси - особенно такие зг.о1тччео-

ТД«эО

OLut'iil ХЛ1VUCTiiPUCTI KA. глшш

ни n;ro7jrj¿6, .ток яо>]т*1 и газ.

В даоиоддачой пятеяотко и па порпэд до УХО года ародуематрн-гдатоя дальйвСняо расшлропш ¿atómica бурошх ргаЗот па ¡>о\п а газ. При этом, й8Дчиго.гыюя чт'хъ бурових работ Аудот шшолпятьсл о сетздак гослого-тохштеэсхок услслшх. i спех ст^олтольстш сгаза-аян з техых условиях so многом зависит ог правильного выбора параметров рояша буроная. Особенно осчро эта прсблока ощущаогоя з гсашх районах страша, где гоологэтоекпо условии провода ошшщ характеризуются значитальной ослояявшюстыо, ншшчши ооп с лосоз-иэотимша» усдовшглз dypemw, глубоки) залогашюм продуют?1: ;шх изао-гоо, достигающих ЗОШ-tóGU м и болоо.

С ростом глубиш буро пил показатели paío i-iapoconiux долот, которца яшыюгея наиболее роопроотртшелш ,.5 ладом породоразругаг> вето шютруыонга, на до-о r.crc/üix» о застоядзо врэкл, приходится болоо ЭД? от обдай прэходга, значительно снюкштся, что d ociioej-гюм сбусладяксаотся ухудаешем бурныости горних пород и услоили очаотлп забоя, из-за возщцшоезшш а зоио разрушиал горних гмрид дасокого дкф^эроицнального и угнотаадзго давления.

'Гооротичоски к экспериментально ощо недостаточно полно развит продотавлошм о мехшшзмо дехормнровщшя и разрушешш горных пород в эабойише условиях, под ко тории поишаотся: иаяячио давлений: шшотового, порового и гидростатического d скса-'ппо, качостЕс Зуропого раствора ц ¿ильграциошшо особенности разрушаэмих горних пород.

Иэсмотря на значительное число уже пропеданшцх ноолидовшиШ, вашшх вопросов, иасачадшзя определения дгш.цо£ЬК1Х н'шрашю-

'ъ

:дхИ изучения механизма декорирования а разрушения горянх пород при взашодойс*гт1 вооругдацщ шролечкого долота о забоем, совершенствование к разработка пося типов шарошечного долота, но утратил и на сегодня своей актуальности.

Недостаточная изученность ыахшщзма разрушения вдашшваниэы о у чохой забойных условии значительно одерживает прогресс технологии бу решил глубоких скЕа\аш к затрудняет разработку мероприятия, направленных на повышение производительности работы шародач-

!шх ДОЛОТ.

Из-за пизкоЛ прмишодиголыюсти работы долот промышленность вынуадша удовлетворят растущие потребности стршш за счет увеличения парка действующих буровых установок и заштсоИ в бурэшш рабочая силы, что приводит к перерасходу шторвашю-технлчеоких ресурсов.

а этой связи да-т.о яозиа,слчш>нов увеличение показатели работа трошоч1шх долот позволит сократить доИотвувдий станочный парк и непроизводительные затраты. иоогому, некоторые задачи повышения о^ектипности разрушения горних пород в забо!'ашх условиях, которые роиаются в диссертационно!! работа, являются весьма актуачьишш.

Цеда. рабртц. Цольэ диссертационно!! работы является изучение механики в кинетики трещин и основных закономерностей разрушения вдааялаанпоы на заключительном отапо в заболиых условиях разрушо-нал горшх пород; определение коэффициента полезного действия процесса р;цзрушшшя вддвлишшшгл в условиях забоя сквшшш. На базе этих исследований создание ыотодшш проектирования осевой нагрузка на долсто с ыако1В.шыш;.1 учетом реальных условии буреши.

I, 1.зучо1шо кохатис: и юшотаки кагистралышх трещла при разрушении горних пород зубадл; шарошечного долота с учетом уел»-

вий на забое окшетш;

2. Определение ко? ^патента полезного доПствия процесса раз-{.¿•■топил эдаашишнюы оубцоьга шарошчпого долота;

3. Разработка гюгодикк проектирования параметров ре^ига бурация а ш$ора рагщктяышх типов варошэчпнх долэт п дшших геолого-узютгооких условиях бурения.

{¿¡ШШиШШй-ЗЗДОЗ. Критический гшализ ршш проводокннх и;о®шшйпдй со рассматриваемым проблемам, о цэльи обоснования основных капраилонвИ диссертационной работа; тсорогичоешю исследования: а) процесса заровдоння а развития кагастралышх урощия на загшнительноа ©тала разрушения горних пород вдашгаваиием в условиях црпблхкетшх й зшйоиаш; б) козИашдавта полезного деиотвая процесса ра:<рушзния ддавлишшои п услогаях забоя ошмдашн; зкспо-рпгзнташшз есслодовшшя разрушения горных пород в атмосферных я забоШшх условиях о целью провзрха гмучзшшх ээоротичэскнх зава-отостеИ; шюдронпэ попых разработсз з Ерсмииышоатъ.

и процесса ясзяэдсшшя бата попользоошм труда сойотских я зорубсшшх учешх по затрапшаслш в диссертационной работа вопросам.

Научная новизна. 11а основании аналитических исследований устаяомоно и экспериментально подтвервдано, что эффективность разрушения горних пород в условиях забоя скввшзы определяется лнтоявввиоотыо развития магистральных трвцин.

Полутоны шралюния дея спроделешш осевой нагрузка на дотото, иообходамоИ дли зароадепия и распространения шгистралъпых трэаиа» дродспредалявдих объоа разрушенной порода за каадов поражение забоя.

аяорв'Ю тэодспо понятие о коэффициента ло.г-озиого де:!етпия процесса разрупсния горних пород адаалкзаглг.- 1 п условиях забоя сяиатщ. Устаноплшю, что юдагана и11Д розрудояпя повисит от

иогЗДщзаша сопзрочцсй д&1ораащш порода» ирочноота породи на отрыв и шификешхя в сколото отрываемо!! час паха.

Ьршпгпчосющ палпгздрпть пг/'юта. На основании псслодоваап!! по кэхшшко и капетшш шгоотралышх трощш, образующихся при шш* ватаги зубцов шарошечного долота а горную породу на ваклэтэтальнш етопо разрушения с предопродзлжщих объем разрушенной породы в за-боЛиих усдоымх» вяаршо создана ыотодака опредшшнпя оптитлыюй осовоИ аагрузхи на дедото о учетом коайишюнта полозного действия процесса разруавшт.

Прэдлшошаз рокока гдащш позволят повысить цехадцчоскуо скорость проходки на ЬО - 60 % и проходку па долото на 25 - 40

Гоаульт&ти иоучкме разработок, окспоралэнталышх а прошеда-шх иссяадоошшИ процесса разрушили горных пород могут бить попользованы при прозктцровониа парагдатром режлш бурошш.

¡Реализация работа п прогдлглршюсти. Разрабогаяшш ьатодахс опродалоявя осево'Л нагрузки на долото бот вспольэошв пра проыггп-роваша параметров релша бурошш на даух скважинах Восто-шс-гру-зипского управления разведочного бурения ¡Ю Трузва]>тьв.-

Ькопомичоский »йеят от шадрешш црадгаконаоГ» катедшш состав:« 3?. таю.руСлэй.

Дпробацдч работа. Основные подегоашх доссертаадонпой работы долокепы ш 1^есошзно11 копрорвнцип "~схаяпяп горшгк пород ара бу-ршла"» 2'розлШ, ГЛЫ г.; на ЛраовоИ яоучао-твхцичоскоЗ конференции голодах учааих п специалистов "Строительство нофтяных и га-зовше схважш". Красиоддр, 10оЭ г.} на II Всооошной научной коз-прешла "ио]ть к газ иападоо2 Спбпрп"» Тшоиь, 1989 г.; на У Ба>-союзлоЛ яоучио-тахиичоскоИ копфоро!пш1 "Разрушение горных пород при бурекш скваэзш", У ¿а, и.О 1'.

13 полной объо:-» работа докладаваяооь па расширенном засаднила ка^дри "1уроШ1Л ногтяных о гозових сква-яш" Грозненского

но1«яного института.

йуйшнслцгл. Осношш полсзэшя доссарташюшиШ работа опуб-гаисосаяы в 7 статьях.

Обмм л структура. плбог!. Диссертационная pi6:ra состоит из введения, 5 глаз» с-сяошшг шводээ п рвкснапяацаЗ, едиска ллтора-уури из Ш каикановашй;, прцлоавмпЛ, иглшит аа Г7Ь 'отракицаг ччлнгюгаюного га кета, содержит 10 таблиц, 25 рисунок.

. COAtíP-ÍAiUití РЛЕОТН

Вшдониэ. Во введении обосновала актуальность и даяа общая характеристика работы.

1. Современной состояние изученности закономерностей раэру-сегшя горних пород при бурении глубоких оквазин.

Ü этом раздал! проанализировано сосгояниэ яробяеш паэрус«-кдя горных пород вдавяившшеи о учетам зойоНншс услосзй и с^огдеу-Енровани задача иссяодотаиа!. В продгдгьзмей работе поставлзтшз задачи реоштоя теоретически с пэелодуджай экспериментальной проверкой а лабораторных условиях п непосредственно а бурящихся зкшшшах..

2. Исследование процесса зарсадонил и развития магаотралышх грешив в условиях приближенных к забоАшм.

И результате экспериментального изучения иоханизиа разруко-1ся горних пород, проведенного ранее в лабораториях Грозненского ¡офтяного института било установлено, что при соотэогствувдец ишдрешш цилиндрического штампа под ним форггаруется ядро сяатоЗ ;подц. под действием распределенного усилия от ядра сжатия Q , отороэ условно ыошо разлепить на вертикаль луо составлляцуи агрузку разрушения ^t ' и горнзонг&шз,/!) G,mQ F , где

% ' 9г ~ 0001Бе*СТВЭШ!0 вартпколыюя е горизонтальная оостаз-ллщио распределенного усилия 0 , а /*" - площадь, происходит хрупкое разрушэшш порода вследствие зароздошш и распространения радиальных и магистральных грощшь Первоначально» как правило, зароздаэтся и практически перпендикулярно поворхностн образца, распространяются вглубь массива породы радаалышо трещины, мигистрашше трещины от действия зароздавтся в глубине порода и при выходе на поверхность образуют лунку школа.

«¡агистральные трещины являются основополагающими в формировании дунок выкола, т.о. предопределяющими э<йективнооть разрушения горних пород.

Б связи с этим исслодоволео зарютЩвиия в распросг-

ранония магистралышх трещин с учетом забсШшх условий - является оспоанкы звеноа в разработка тоорик разрушения горних пород при бурении скважин.

оароздсние и распространенно шагкстрольшх хреишн в забойкнх условиях происходит от , когда ка сколот порода дэНстцуог сушарное давление на забое скводиш , давление на глубина разрушения Р( и угнетающее давление Р, (Р¥я Ре - Рг » гдэ давление в грощшо).

а скелоге порода от действия и Р^ возникают напряжения ЛЙ , которые в зовмсшлости от соотноиения будут сашмаа-

ьц'ми или растягивающими. В первом случае йН затрудняет зарождение и распространение магистральных трещин.

Изучение иеханики магистральных тренин по соврсыоннш представлениям о разрушении твердых тол сводится к отысканию напря-¿сшиь! в их ворсинах, возникающих от суммарного деЛствия гидростатического даелоаил в сквашшо, порового, пластового, д Я , п отривлмцчго усилия .

«шипз асслодова1ш!1 11.А.колесникова, Ь.11. Кутузова, Ь.аоля,

"„ч. Уаголзса пгказиваот, что при внодашии зубца долота порода разрушима лрупко, а иагаотрояышз трзщшш-хрушшв тро&шпи нормального раьрнзз (стр-ея).

й овязи о яз^жошши отавэдиа вогмсанооть при,» пения п теорз-отгзских псслодог.а'плх процесса развития гетгиатральотх трешни подави хрупкого разрушокм о рагаоваегша развздшя трегиш.

На ваа взгляд» яучтвй ксдглно разруивяяя горних пород яаляат-ад иоде» развития трошш в хр/пкхк: телах М.Я. Леонова к В.11. Ьа-¡¿¿»Е2а.

Ога модель хрупкого тела опредшяша как среда, оЛяадаятаая ШфШ свойствами

I. какмгмалыше рас'/ягавающсо каярягеиия на превосходят предала прочности порода на отрнп изгиб«.)

'¿. ¿азгсигость ивзду дофоршивши г няпрязогшякя свисзжшт-ея галопом Гука, ссла роятягеешгеэ иапрягзтя но дэзгагазг взяи-чшы /?,.

3. И модели возникают треяши» когда ншссваальное напряженка определенное ыитодеа лююИлсЯ то орет упругости, происходят Я9 .

ара рассмотрении условил равновесия а часта порода, ограниченной оснбваяиом зубца в радиальными трощшшмн, которые образу-стоя ранее магиотралышх, объемпая задача оводитоя к плоской, ьсли принят» в порвоы прпблшюшш ширину отрываемой частицы { (равной, при современных осевых нагрузках, длина площадки контакта зубца долота о породой) в высоту 6, постоянными, то рао-чйтнуо кодель мояно трактовать как бесконечную балку страной / в шоотой . лежащую на простом упругой основании.

применяя теорию балок на оплошной основании иы пренебрегаем каоатадышид шляряженшыи по подоито балки, считал, что при разрушении горних пород отривои их влпшше нэоувдствешю.

Используя указанную теорию находим соотношения для опродвле-

нвя вацряюяа! а точках вершина тршщшы ох дэ Истай отршакцето усилия С} в угнаквдаго давленая Р, •

Дня бесконечной бадки-чдопьш -{) > 3 у разная» вал-ряжоная е верзкле трещдгш будэт

где Ь 9 ( - соответствовав конечная в текущая длина иагистраа-ноС трещины; £ - параметр балт-частица, аввгсяюШ от аасткоота упругого основания в определяется Еараяениеы:

г Ш'и-Ю

- коэФ1шшант Цуассона.

Дяя балки-чаоищы конечной длани 3 уроднашаа

напряжения в овршине хрзщшш шоет вид

Т I-1- /1(2.3)

хдэ

я -К.1КШЩ * ; (2.4)

- &уядаментальние фушхдаа АЛ. Крылова, л случае, когда ~() бадяу-частацу шдшо

считать достаточно яесткоД в к наИ применима твория вабцеатрегнэ-Го растяжения. и вор;аию трогшш будем яывть

6>(0}- ш-е) ' ¿а-г/ -йЯ

На есяеггшга тоеряа 6-алох на упругой осаозавяз паш устакз»» £2по. что а тдтш трстлы (сорвана трещгзш вриншаотся &а начась-нов овчзяиэ бадкя-'клгацв на сплошной упругой осыованкО действует рватяпгаопея ЕШфявазка б9(0} • оародзляемав гчрггтеишшя (2.1), (2.3) в (2.5) в зашшшоага ос пяршютра Это кшряззии»

гдашпгм ггдрягеядсл б, , г.э. тепла, воряэтз т>-еагщ будат вяхэдтоя » сгсгзлвна сдеоосеого растяжнпя.

В отс» случае во» ^шомвиалоеичаоию теорна прочноотд варск-двотея в пернув теории, теораа вгаб&лвдиз вориаш&гх Еапрягэшй),

т.е. условия вродшаэявя троивши определяется елцдатглаа шзрвоЗ

»

ТвОДШ ЦрШОСТВ«

6,-6,(0}-а0 . (2.6)

Походя ш) о того, а оэотвэтотета о дрпяятыа вэаторЕза разру— езггз торга со род, вагиотральйая трегдта будзт аароадаться к роз-вяваться тогда, когда вапржмнат С^ , аззтакгакЕЭ в породах дзИстася ваеавгх еж доспгвдть предала прочности сорид« яа отркз пзггбот Л,.

Проведошше под руксводстпои ИДЛСолясяикова шюгачислшнша вигпертгепти в распета показивавт. что митп» горизонтально!! соатоакшззЯ 0Г на ашпгчияу отриващай сила С/ озхтаат проявляться цра большое «8 величинах, точнее когда > 7...Э. ¿лл деакшхх уолошй разрувзши птпт 0Г на величия? б/ прояоб-рехвю иоло ( = 2...3Й я поэтому о дахьпе!шах расчетах ее но учитываем.

Црнрашшвая (2.1) в Я. , после проста преобразований, ш-то поучить полиса уравнение, позволяющее рассчитывать погруз^ (6) , ддя бесконечно!! баяш-чостшш» обосовчивасщо ародвакв-ввв копстралышх трещин о иакешальнш прийксмидоа» к ]словшш

Ьв~ гра+гр) {+1р <2.7)

Мя балки-чоотизу конечно!! дюш выполнение уеловая (2.6) дает формулу для определения погрузка, необходимой для продасто-ния грешны зеадщзИ длины Ь :

«

А+цв и-и)

при Р(Ь £)>3, А = В ■ 2С п урашюше (2.Ь) оршшшет ЕДД (2.7).

Нероне слагаемые шраиения (2.7) и (2.0) характеризует нагрузду. обоолвщ1»азэщув цродаашяие трощшш сра Р,*0, втораэ -учитывая? слияние угнетащадо давления Рз .

¿ели параметр Р(1> -€) < то короткую бал^у шано трактовать как оиоцентрешюе раотяаанио бруса двавой в парикоЗ

I .

Тогда, на основании (2.5) в (2.0), падучааа!

* ¿(гь.ц и-9)

Следовательно, на процесс зароддоная магистральных трошш о условиях забоя сквашшы поышо прочности гогнше пород А. оказывает влияние напряжение в сколото породи Л Я. , обусловленное дэй-ствиеы гидростатического Я и пластового давлена! и даслэ-шшы на глубино разрушения Рв .

Онролалонш» коэ&хтаита полезного действия процесса разрушения аддваявапиаа в условиях забоя скаазшш.

Lipa вдавливании зубца долота а горную породу только часть осевой нагрузка задалаявавтел аолосредс-вонно на отрив частицы от

аасешза. Однотонна btqIS чао?а нагрузка Gg к общзй осовоП, гйоопочяЕЕКзза эароадошю шгпсградышя грездш Ge , назывшш гооффивдэитсы полезного дойотвия срсдоооа разруаэпи-i пдяааншз-

х* •

Ипершэ сют вопрос гкспэрпмопташю пяучалоя P.M. Зйгало-гом. Результаты экспериментов оказались воопцданныня! сила, нооб-годшяш для отлоыа частицы, оказалась а ¿0... 30 раз моньао, чет необходимая нагрузка на от ома.

Таким образом, обычная охоиа разрушения горных пород вдавлп-всаиом зубцами шарошечного долота, оэодатоя к току, что с помощью orpciatoli вортитшюЦ погрузки на инструмент некоторая чаоть порода (ддро всестороннего слагая) яачшюат пародавать ничтожную засть этого даздэнкя п сторону п вгарх, что я приводит к отрину чсстшш., т.о. к образованно душ® разруяонил.

liciia била сгстоглона зодачаг определить влияния забо11яых ¡[лэтороэ, а з частности, дз1уоронцкачьпого &Р я угнвтаэдого Ря давления на величину КЦЦ разрусоЕшя адаатхпаниэм .

upu цдавдзяааии зубца долота в шшсгочно-хрупкуя горную породу, которио сэстааитт большинство проходашх при öypeima iioi-зяних п газошх сквагшн пород, образуотся гая называемое ядро всвотерсппого, шраглсмсрною слагал (ядро сродраэруиадия), окон-турошюо ОЛЕСТПЧЯОй. серповидной зоаоИ. 13 ядро сяаткя происходят то или шшо шиш деформации, приводят к различный наруиоииям структуры материала.

Поэтому, упругая задача определения напряжении а до^ормсшй ера вдавливания зубца теряет силу с ыоданта образования ядра соостороннего скатил.

¿ели эту золу шедвнно отбросить а пралапить и иетронутоИ пообратш/лЛ дв^ориацявЛ породе некоторую опору давления р , то мелю проложить расс. отренпо упруго.! задачи вплоть до -j'.paL-je-

шея иапютралгыдга троааа.

Наложим. что эшзра ляммнин р ядра всестороннего окатге на окруяаицуо упрухув консоль будет плавно возрастать от контуре контакта зубца долота о сородоЛ в зависит от коайицввята сопора чао2 да$оршцщ (козфтздпонта иуаааова) породы // .

Китзесншсоть давления ядра ахатва на онру*апзу«> коаооа

цряшвюви В 8ДЦЗ

Р-Р,-Рв[швЦ-2Ц)*2Ц] . (зд)

где в - тввдища угол.

13влкчява р в варагшниа (3.1) определяется вз уоюаая рвав

новвепя ддра сжатии:

ми] ' (3.2)

гда 1 ионтектнов двдеике; С - подана прямоуголь-

ной адоолдкд контакта; б* - нагрузка да зубец; Ч» - родяуо ядра слагал; Ы - угол, опредмшвдва величину ядра сжатая

OC.ijl.-M_/ .

г Г

(з.з)

иа осиованда принятой схеш раецредвлешш лппиппт"' яятп*ддм соотпошния для определения вертикальной составляпцва б* реву«»-тирующей ошш давления ддра саатия в пределах * <:

Г е. Ш1-м<х) -и-2Мт *

Ь условиях отсутствия да^еронцдального даадешм, ез уравнения (З.ч), иыеси

r Û,870ôjv-0.M25

= I.Ô6S-Q.Ô8SJ4 <2'b)

ils уравнения (3.6) следует, что s arvool»pmix уоловшгх, для горных пород с JH* 0.164, отрывающая сала £,=0. Зто означает* что горные породи коэффициент Пуассона У которих изньяэ 0,1 M к» иогуг разрушаться отрывом при аяашшваяеи зубцов шарошечного Полота дата а атмосферных условиях, т.е. магистральные трекдаш зарождается я развиваясь образуют лунки разрушения только в породах, коэффициент иуассона У которых болы» 0,164.

Разделяя выражение (3.4) на G3 , получаем уравнение, для определения КЦД разру-яши вдавливанием а эабоЛных условиях бурения:

Ь 2Jsi(i'-(¿'^(тгф"*«-•

гдэ с( определяется шраяенизы (3.4).

Уравнение (З.С) позволяет определить КйД разрузения аддвли-вандои о учетом 4шико-кехакнчос!шх а фильтрациошшх своЛств раэ-русасмих горных пород и давления на забое скьшшш.

Установлено, что ори »алых значониях угпотагасго давления Рд кагистрадымя трещина развивается керавновзено

о дошнта зарождения, т.е. нагрузка, о беспечнейшая зарождение трепаны, является продольно!! и обоспечквает во выход на поьорх-ность горной породи.

ilpa соврешн'шх релшмах буршшя, как правило выполняется условна 1тtonsi, где 4 - длина зубца. Установлено, таюш, что глубина зарождения иагиотральноа трешшы

С учетом этого, для условия Pt40.2(Pfàii) нагрузка ад долото, обеспечивающая объошоз разрушение горних пород в услоп.лях ашоа сшиганш опродидлигсл из ищитипая , пуц I

гдо /» S (,- еээФайцизне Еэракритиз к пр&кгичээ-

ея сародзляэхоя каа отаоаэша оуиа дшш всех вубцов (no сдас**? от каадого гонца) с радиус; далша, г.в. предполагается, что а дзбой ыэионт о забозш контактвдет един зубэи от кавдого вешед дяааотр даютез /ír- адзфяшугэнт даигдаганоота шрошчнего долота, /Сд°1,1...1 fla- еолэтостьо зубцов, ©дцоаремэЕЕо псз~ тахтаруких о 8&3of¿i¡ X - &сэфцгцивит, еозвэозздиЕ oopaßies от теоротвчеекого едучаа я шшб&гзо да¿гаетноад ва праотнта чиадэ зубцов, одновродапаз озашздеИстнущах с забоаа, К в

Усгааовлоио, тео иогруака отрыва, необходимая дяя ршввтвз иагаотрашшх трещин црм больших алачоннлх угнетаюцого еначенвз Р, > 0,2 (Rt+йЮ о нпкопнпиымя прл виходе трещшш «а поворхиооп т.е. apa 1 "L s оародоляется из выражения U.Ü).

Я '

где lí,°; " - •

*

Уравнение (а.7) в (3.U) позволяют определить необходимо осееуо нагрузцу ва варооачяое долото в учетом фпзихо-мехешпе©-юх свойств разрушаемых горных пород, КШ; разрушения вддвдвпна-вы ^ , величия дпвланий ва еабое скважшш и дднашиш работы шарошечного долота.

4. Лаборгтсршю исследования заключительного етшш разрушения горних пород в условиях да:; ставя давлении

Окепарншптаяыше исследования проводишь и лабораториях

'рознонолого нефтяного института,

ироводешшо эксперименты, по определению характера измено-шя по длине трещины, впервые показали, что если при разруше-1ии всех исследуемых горних пород в атмосферных условиях Щ'йИ'О) игистралыше трощины являются неравновесными, то при наличии тнетаяяего давления они до определенной длины 10 , при 2<К)<Ц5, развлвахггея норавповисно; после достииония ¿, , для 1алЫ|ВЛ,;юго продшкония тро.гиш, необходимая для этого нагрузка иж/ла увиличнватьел; при К, 4 0,2, магистр;-лышо троютнн норав-ювесны с момента зарождения, а при К, 0,Ь, развивается равно-ясно о момента зарождения.

Таким образом, экспериментально било ггодтвэргдоно, что на [роаесо зарогдоиия и распространения магистральных трошш в роаль-шх условиях разрушения помимо прочности породи Я»' окапывает шляпка дополнитолышо нопр.Ф.^ияя в сколете частицы дЯ в ризуль-■ате деЛствия ди^врегашапьиого йР п упютавдого Ря давлении и давленио на глубшш разрушения Рл .

Согласно принятой схомо, гищ разрушения одавливанио.м 1авлспт от коэ»1л кцпента иуассона разрушаешх горных пород уУ . то утверждение легко в основу серии экспериментов, провндошшх о .елью опродолопия достоверности уравнения (З.С).

1,3 изеостшшов иэготоплялиоь ОбраЗЩ! горных пород, л113ик0-механические свойства которых определяли по да то дико Ь.А ...олосни-:ова и Б.С. ВоЛтенко.

предварительно, в образцо выполняли несколько-сворденп.'., зготовляя таким образом, как бы искусственную матрицу. ^па-.^итр верло1ЫЯ совпадал с дна-.,строи индонтора. Глубину спердонил сов-вдала с предполагаомо:1 глубнио.1 гтроздеши м;1гистр;ш>ных трогай. ;а дно сиорлолия выполнялся концентратор налрлления в видо кр^го-

boii сророзл. дцш.'.агр сверления в зоно концентратора напряжения совладал о предаолагазшы диаметрам ядра продразрушопия, который определяли выранениеы: 1,4 , где % и - воотбзт-

ствонно радиусы ядра в штампа. ¿длаа, аз различных иатариалов, шготооддли цилиндрика, разшрц которых с большой точностьв соеп® далд о размерами сперлэшш, о таким предположением, чтобы цилинд-рахв {хеку сственше ядра) плотно вставлялись бы в ¿атршш. раки изготовляли из материалов, кызюцпх разные коэф.нциенты ilyaa-сона - винипласт, иедх,, резина s юзпитуешэ образцы горных пород«

вдавливая цшошдричоокШ шщентор в приготовле:шуо таким образом матрицу. определяли обцуи нагрузку Gt • при которой происходит вакол частиц.

i3 результате экспорлыоигов было установлено, что о увеличенном коэффициента Пуассона материала цилиндрика, общая нагрузка, необходимая для викола, укеньшаотоя, тогда как, нагрузка отрыва, определенная о использованием \t , остается постоянным, для каждого испытуемого материала.

Таким образом, цровэдэшшэ эксперименты полностьв подтвердили правомерность ярпаямй ошш определения КМ разрушения сдавливанием.

Ь. 11КШЖШш1 ЭКСИпКШГГ

Проиысловыо эксперименты проводилась на буровых 1к>сточно-гру-эшюкого управления буровых работ НО "Тру зне1ть" : В 29 Шшощшеда и Я '¿L фоташ.

lia основе проведенных иеслодозан:Ш была установлена оптимальная оо^вая «игрузка на долото, что а итого обеспечило увеличение

роходжи ва долото па 50 - 60 % я г,жошчоотаЗ скоростз прохзд-1 па 25 - 40 %.

xiiGüiib¿ шэднд и pasaitiiiUUiiH

1. На основа теории балок-часгпц ка сплошном упругом основана разработана иатеиатпчоояая ыодаль заклячитольлого этапа разрушая горных пород вцовдгоашси зубщяш порошочного долота о уче-эм фпзико-иеханпческих и (фильтрационных свойств разрушаемых горах пород, гидростатического а пластового (порового) даалвяий, леотаа бурового раствора н дпнаашт робота долото, т.о. о учо-й! забойных условии разрушайся;

2, IIa осново шшгатачоокпх псслодокшй! подучены расчетные цшспыэста для опродалошш отрыгаете!! нагрузки, детству ело!: на гкалшзсгцув частшу го стороны дада продразруиенпя я уодовиях :йствия дп&юре пциальтго и угаотсецого даплогшй a доплатя на убило разрушения;

3» Установлено» что дри нобаташи зиачешшя уиюгсэдого данная ( P¡¡ $ , иагиотралымл трсщыш развивается иоравно-спо с иоиента зарождения. Upa больших значениях ушотавдого ддо-вая (0,2 < /С„ < 0,Ъ)„ да опродолошюЯ сродолн;.:»! даяиы Íe , сдана разшваотся норавповосно, а посла довккзная Д , для лънеЛтего продщлгоаш трещины иообходпцо увеличение нагрузки G, зубец долота. При достаточно большее значениях угяотатаэго данная ( 0,0) иагисгролышя троцииа развивается равновесно о цента зарс:до1шя?

4. IIa основе принятой слома распределения шшрятшл от ядра зоторошшго» вораввеиэрпого схатая на округаюауа частицу ropuoí ?ода, впоршо получояо уравнение, позваддозоэ определить КиЛ (руиопся пдааливаииои с учетом услоипЛ на забое сквитаны;

!3. Jeron оплот, что а горных породах, коэМкпнзнт йуассона

f* которая цаньаз 0,17, дрЕ^зкеаие шарошечных делот дробящеш-скадывапцего действия ЕсцелосошЗразио, вацду шшого значения гда отсм 10Ул разрушения ВДЦШЕШШ6Ц.

G. Вааршо усганогшзно, что зарождение и рост кигнстральноА Ерзщзян зависит от ¡мзчетного сопротиаления отрину fit в saöoli« im уолошях. Я, ьо яхляетзя коаотштой горной породи в аавяоиг от вшшчш дау^рошщалыюг« и утэтаэдего давлений.

7. В роаштх усхошях, обшшо, нет вогшашйтп увеличения нагрузки на зубец долота, поатоед процесс разрушения горных пород в втих условиях иосии устадоогно-объшннИ характер, когда а кягор вала мацду повторными логрузкамп происходит значительное снижение угнотшцзго давления. Следовательно, мероприятия, снияавдиэ вели-Ч1шц угнетающего давления в процессе развития троиины, приведут в пцачительиому еншешш энергоемкости разрушения;

а. Установлены расчетные зависшоота по определенно осевой нагрузки на долото, обоопочшзавдио объошюэ разрушение горных пород б saäoliHux уолошях, цри иерашоавоиом в равновесной характере резашткя эрагдш» с учетом фкзшсо-е«>хшшчаск..к п Фыьтрацаоапых cboücvb раару.ташд пород» КОД раарушзния вддвшиа яном, давлении на забое оквшияы в коэффициента дшшмачнооти шара точного дзлота.

9. Разработана и апробирована s промысловых условиях мотодока шбора oooBoli нагрузки на шарошэпное долота о учотоы аабоШшк условий разрушения горных пород;

10. окоиоылческвя эщ«ктшшость внедренных в прогшиюнноозд разработок, созданных яод руководотша к участиям автора еостащш er '¿W. tue. рубли л,

Осиовше полоаення диссортяцло:шоИ работа опубликовала в следующих работах:

I. Ахдланя и.ч/ о * ¿ШГйрНШШиШ + 9 ivypötUIOB XJ*« Одродолшшо

ФппггослоЛ длина утгэдегапи бурильш:х ?руб а рсаамки усяоияяж ¡урлгцихоя cximnu - Тбилиси, i ГрузНПиЛИ. Гселогая, Я G JC86.

2. Шэотшсов В.Н., Колесников U.A., Ахашшл ^отэджш юредапояпя сопротпаяония разютып) тренда прп разрушзпш ropiiux юрод вдгаяжваниом - ы.: Доп. в ВШШ» S 2530 - В Ü9, 19ü9. -

. 20с.

3. Медведев A.B., Ахолгшя ы.О», Лаврентьев Д.А. Устаповка да изучения процессов раэруисгшя горных пород в условиях, приб-гзешшх к забойный. Тезисы доклодоа всесоюзной кон^еротош "üo-аяяка разрушения горных пород при бурении оквепкн", ГрозннН-Агои Sdti, о.10-12

4. Колесникоз U.A., йсотагов Ö.Ü., Ахалаия ui.st. О коэ-Кицши-¡з полезного дэЛствия процесса разрушения горних пород вдавлпаа-иса. Тссйси доязддоэ :г Краевой научно-яохшчэско'Л Koiil'cpoia^: олодых ученых и специалистов, Краснодар, I3<j9, o.I4.

0. Шеотакоа В.Н., Колесников H.A., Ахалаия ü.i'. Оцонка тро-шзостойкиоти горных пород при их разрукзяна плазлисаниса з габл;-ах условиях. - U., дэп. а ШШТЦ, й 7EQ - В 90, 1990, - 7о.

С. Шостаков ii.ll., 1Солеоннков U.A., Ахалаия М.и. О поличинэ огрузкп да вуб долота, сбеопечиващай обшашИ вад раэругания 5рных сарод. - М.гдоя. а ШШТН, И 727 - Б 90. 1ЭЭ0,-10е.

7. Колесников H.A., Ахалаия Останов li.ll. Определения

апротивлзнвя отрыву при разрушении горных пород вдавливанием в абоНных условиях. У Всесоюзная научно-тсадшчоская кон^ерэтизя ГП-УО, /тезисы докладов/, I'JOLi, o.bO-ö2.

t