Понятие о буримости горных пород. Показатели буримости

БУРИМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

Усталостное разрушение горных пород при вдавливании

В процессах разрушения горных пород долотами доля усталостного разрушения очень велика. С увеличением глубин бурения доля усталостного разрушения пород возрастает. Было установлено, что механизм усталостного разрушения горных пород при вдавливании аналогичен механизму динамического разрушения пород .

На первом этапе от нагружения к нагружению формируются зоны предельного состояния в горной породе. На втором этапе вокруг ядра разрушения образуется кольцевая трещина. Третий этап разрушения характеризуется появлением хрупкого выкола вокруг идентора, аналогичного первой форме динамического разрушения. Далее деформирование породы от нагружения к нагружению приводит к образованию переходных форм разрушения от первой до второй и т.д.

Очевидно, что для того, чтобы процесс развивался по изложенной схеме,

необходимо, чтобы удельная нагрузка на породу была не менее ее предела усталости.

Одним из основных факторов, определяющих производительность труда

в процессе бурения скважин, является буримость горных пород. Под буримо-

стью понимают степень трудности разрушения тех или иных горных пород на данном уровне развития техники и технологии бурения. Исходя из этого, различают породы трудно или легко буримые. В некоторых случаях буримость определяют, как способность породы разрушаться на забое при воздействии породоразрушающего инструмента. В этом случае остается неучтенной долговечность инструмента, обусловленная абразивностью пород.

Буримость горных пород является функцией многих переменных зависящей

от природных, технологических и технических факторов. В связи с этим

проблема буримости горных пород применительно к условиям бурения нефтяных и газовых скважин до сих пор остается нерешенной. Между тем правильная оценка буримости необходима для выбора типа долот, режима их работы и нормирования буровых работ.

В качестве показателя буримости принимают либо величину проходки,

либо скорость бурения, полученные при бурении в тех или иных породах при

определенных условиях. Например, В.С. Федоров предлагает оценить бури-

мость величиной углубления скважины за один час чистого бурения, т.е. величиной механической скорости проходки у_м в м/ч. Эта скорость с течением времени работы долота на забое уменьшается вследствие его износа. Аналитически изменение скорости во времени может быть представлено различно. Чаще всего буримость оценивается по начальной механической скорости у_н получаемой в начальный момент разбуривания той или иной породы при отсутствии шлама на забое скважины. Этот показатель позволяет исключить изменение формы вооружения долота в процессе бурения за счет износа, учесть которое в настоящее время не представляется возможным. В этом случае при оценке буримости учитываются только условия в скважине и сопротивление пород разрушению пород новым долотом. Показатель - начальная скорость бурения широко применяется при экспериментальном решении большинства вопросов технологии бурения как связанных, так и не связанных с оценкой буримости пород.

В работах в качестве показателя буримости пород часто используется

проходка за один оборот долота. Этот показатель характеризует интенсивность разрушения пород. Начальная скорость бурения и проходка за оборот новым долотом связаны между собой соотношением:

где - проходка за один оборот долота в мм/об;

- начальная скорость бурения в мм/ч;

- скорость вращения долота в об/мин.

Показатель проходки за один оборот долота дает большую наглядность

при оценке характера разрушения пород путем сопоставления с результатами

исследований в лабораторных условиях.

Приведенные выше показатели буримости широко применяются при проведении исследований и очень ограниченно в практике бурения, так как не учитывают абразивность пород. Показателей буримости, которые комплексно учитывали бы разрушаемость пород и их абразивность пока нет.

Буримость пород обусловлена не только их механическими свойствами,

но и конструктивными особенностями породоразрушающих инструментов, режимом их работы, свойствами промывочных жидкостей и другими факторами.

Отсутствие комплексных показателей буримости, различие техники и технологии бурения в разных районах, а также их постоянное совершенствование обусловливают то, что классификации пород по буримости носят местный и временный характер.__