Выбор класса бурового долота по характеру воздействия на горную породу
Выбор производится по разработанной в ВНИИБТ диаграмме парных соответствий категорий твёрдости и абразивности классам буровых долот (диаграмма КТС), приведённой в таблице 7 [4,5]. Видно, что в левом нижнем углу диаграммы находится вероятная область применения долот режуще-скалывающего действия (лопастных). В правом нижнем углу размещена вероятная область применения долот истирающе-режущего действия (алмазных, алмазно-твёрдосплавных). Центральная часть диаграммы относится к долотам дробящее-скалывающего действия (шарошечным).
Порядок выбора шарошечных долот для каждого интервала (пачки) рассматриваемого геологического разреза следующий. Для каждого характерного интервала (пачки) вычисляются средневзвешенные по толщине интервала категории КТ и абразивности КА. Например, пачка состоит на 16 % из известняков 3-й категории, на 46 % из известняков и доломитов 4-й
Таблица 7 - Классификационная таблица соответствия типов долот
свойствам горных пород
Примечание. А - соответствует средневзвешенным значениям категорий твер-
дости и абразивности пород для интервала их одинаковой бури-
мости; r4 меньше, чем r1, r2, r3, поэтому рекомендуется
долото ТК.
категории, на 26 % из доломитов 5-й категории и на 10 % из доломитов 6-й категории твёрдости.
Абразивность пачки в цифровом выражении выглядит так: породы 4-й категории абразивности по толщине пачки составляют 20 %, породы 5-й категории 40 % и 6-й категории на 40 %.
Средневзвешенные по толщине пачки категории твёрдости и абразивности составляют КТ=4,32 и КА=5,2. Считаем эти значения координатами КТС. Наносим значения на диаграмму, получая точку А. Выбор типа долота производится из условия минимальности расстояния от нанесённой точки А до эталонных (табличных) точек, нанесённых заранее на поле диаграммы. В нашем примере наименьшее расстояние от точки А до эталонной точки ТК, поэтому выбирается шарошечное долото типа ТК. В случае, если точка А равноудалена от двух эталонных точек, они объявляются конкурирующими вариантами типов долот. Выбор класса и типа долот по диаграмме КТС носит предварительный характер.3.3 Уточнение выбора типа долот с использованием классификации шарошечных долот по назначению.
Для окончательного выбора необходимо уточнить механические свойства горных пород геологического разреза по интервалам. Для этого уточняется группа пород интервала, категория по твёрдости и твёрдость в МПа (таблица 8, [3]). Далее по таблице 9 определяется группа долот и средние значения твёрдости, отвечающие категориям пород по твёрдости при вдавливании по штампу [2].
Таблица 8 - Классификация осадочных горных пород по твёрдости
| Порода | Группа | |||||||||||||||||
| I Мягкие | II Средней твёрдости | III Твёрдые | ||||||||||||||||
| Категория | ||||||||||||||||||
| Твёрдость, МПа | ||||||||||||||||||
| ≤ 100 | 100-250 | 250-500 | 500-1000 | 1000-1500 | 1500-2000 | 2000-3000 | 3000-4000 | 4000-5000 | 5000-6000 | 6000-7000 | > 7000 | |||||||
| Глинистая | глина | С.П | СЛ.П | |||||||||||||||
| сланцевая глина | СЛ.П | |||||||||||||||||
| глинистый мергель | СП | СП | ||||||||||||||||
| глинистый мергель и аргиллит | СЛ.П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||||
| опаловый глинистый сланец | СЛ.П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||||
| Продолжение таблицы 8 | ||||||||||||||||||
| Алевролит кварцевый | с глинистым базальным цементом | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||||
| с глинистым поровым цементом | П | П | СЛ.П | СЛ.П | ||||||||||||||
| с карбонатным базальным цементом | СЛ.П | СЛ.П | ||||||||||||||||
| с контактным цементом | П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||||
| Песчаник кварцевый | с глинистым базальным цементом | СЛ.П | ||||||||||||||||
| с карбонатным или сульфатным | СЛ.П | СЛ.П | ||||||||||||||||
| с контактным цементом | С.П | С.П | П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||
| с регенерацион-ным цементом | П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||||
| Известняк | органогенный в органогенно- | С.П | С.П | С.П | П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||
| пелитоморфвый | С.П | С.П | П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||
| мелкозер-нистый | С.П | С.П | П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||
| Продолжение таблицы 8 | ||||||||||||||||||
| Доломит | пелитоморфвый | С.П | С.П | П | П | СЛ.П | ||||||||||||
| мелкозер-нистый | С.П | С.П | С.П | П | П | СЛ.П | ||||||||||||
| среднезер-нистый | СЛ.П | |||||||||||||||||
| Сульфатная | гипс | СЛП | ||||||||||||||||
| СЛ.П | ||||||||||||||||||
| ангидрит | СЛ.П | СЛ.П | ||||||||||||||||
| Окремнелая и кремнистая | СЛ.П | СЛ.П | СЛ.П | |||||||||||||||
Таблица 9 - Таблица соответствия значений твёрдости в МПа
| Группа горных пород | Мягкие | Средней твёрдости | Твёрдые | |||||||||
| Категория твёрдости горных пород по Л.А.Шрейнеру | ||||||||||||
| Классификационная шкала значений твёрдости горных пород по ГОСТ 122-88-66 рш , МПа | 0 - 100 | 100 - 250 | 250 - 500 | 500 - 1000 | 1000-1500 | 1500-2000 | 2000-3000 | 3000-4000 | 4000-5000 | 5000-6000 | 6000-7000 | >7000 |
| Средние значения твёрдости, отвечающие категориям рш , МПа |
Окончательный выбор долота делаем по таблице 10. Для проверки правильности выбора долот необходимо собрать в процессе их отработки необходимый статистический материал и сравнить показатели на одно долото по проходке, стойкости и механической скорости бурения. Таким же образом делается окончательный выбор долот.
Таблица 10 - Классификация шарошечных долот по назначению
| Малоабра- зивные породы | Твёрдость пород | категория | 1- 3 | 3 - 5 | 4 - 6 | 5,6 | 6 - 8 | 7 - 6 | ||||||||
| РШ, МПа | 250-1000 | 500-1500 | 500-1500 | 1500-3000 | 2000-5000 | |||||||||||
| Рекомендуемый тип долота | М | МС | С | СТ | Т | ТК | ||||||||||
| Абра-зивные породы | Твёрдость пород | категория | 1-3 | 3,4 | 4,5 | 6,7 | 7,8 | 8 - 10 | 10 - 2 | |||||||
| РШ, МПа | 100-500 | 250-1000 | 1000-2000 | 2000-3000 | 3000-6000 | 6000-7000 | ||||||||||
| Рекомендуемый тип долота | МЗ | МСЗ | СЗ | ТЗ | ТКЗ | К | ОК | |||||||||
Таким образом, сделан выбор долот в зависимости от механических свойств горных пород геологического разреза. Окончательный конкретный выбор производится с учётом опыта отработки долот, практики бурения с долотами с приводом от забойных двигателей и т.д. Но выбор конкретного долота с определённой характеристикой вооружения, опоры, вида промывки не входит в объём данной курсовой работы. Тем не менее, следует знать основные типы долот производства ОАО “ВолгаБурМаш”, широко применяемых в Западной Сибири (таблицы 11,12).
Таблица 11 - Буровые долота с твёрдосплавным вооружением
| №№ | Обозначение долота | Диаметр долота | Код IADC | Разбуриваемые породы | Масса, кг |
| 120,6 СЗ-ЦАУ-R173М1 | 4 3/4 | 547CX | Средние абразивные | 11,0 | |
| 120,6 МЗ-ГАУ-R218 | 4 3/4 | 517X | Мягкие абразивные | 11,0 | |
| 120,6 СЗ-ГАУ-R283 | 4 3/4 | 547Y | Средние абразивные | 11,0 | |
| 124,0 СЗ-ГАУ-R280 | 4 7/8 | 547Y | Средние абразивные | 12,0 | |
| 124,0 МЗ-ГАУ-R413 | 4 7/8 | 517X | Мягкие абразивные | 12,0 | |
| 124,0 СЗ-ЦАУ-R204 | 4 7/8 | 547Y | Средние абразивные | 12,0 | |
| 139,7 СЗ-ГАУ-R208 | 5 1/2 | 547X | Средние абразивные | 13,5 | |
| 142,9 МЗ-ГАУ-R409 | 5 5/8 | 437X | Мягкие абразивные | 13,7 | |
| 142,9 СЗ-ГАУ-R239 | 5 5/8 | 547X | Средние абразивные | 13,7 | |
| Продолжение таблицы 11 | |||||
| 143,9 СЗ-ГАУ-R290 | 5 2/3 | 547Y | Средние абразивные | 14,0 | |
| 144,0 СЗ-ГАУ-R203М | 5 2/3 | 547X | Средние абразивные | 14,0 | |
| 152,4 МЗ-ГАУ-R411 | 417X | Мягкие абразивные | 16,0 | ||
| 155,6 СЗ-ГАУ-R238М | 6 1/8 | 547X | Средние абразивные | 17,0 | |
| 158,7 МЗ-ГАУ-R145 | 6 1/4 | 517X | Мягкие абразивные | 17,0 | |
| 158,7 МСЗ-ГАУ-R147 | 6 1/4 | 537X | Мягкие средние абразивные | 17,0 | |
| 165,1 МЗ-ГАУ-R111 | 6 1/2 | 517Y | Мягкие абразивные | 20,0 | |
| 165,1 СЗ-ГАУ-R229 | 6 1/2 | 547Y | Средние абразивные | 20,0 | |
| 165,1 ОК-ГАУ-R148 | 6 1/2 | 817Y | Очень крепкие | 20,0 | |
| 171,4 МЗ-ГАУ-R151 | 6 3/4 | 517X | Мягкие абразивные | 23,0 | |
| 171,4 МСЗ-ГАУ-R152 | 6 3/4 | 537CX | Мягкие средние абразивные | 23,0 | |
| 190,5 МЗ-ГВ-R225 | 7 1/2 | 513X | Мягкие абразивные | 30,0 | |
| 190,5 МЗ-ГАУ-R61 | 7 1/2 | 517X | Мягкие абразивные | 30,0 | |
| 190,5 СЗ-ГНУ-R46 | 7 1/2 | 545X | Средние абразивные | 30,0 | |
| 190,5 СЗ-ГАУ-R27 | 7 1/2 | 547X | Средние абразивные | 30,0 | |
| 190,5 ТЗ-ГНУ-R29 | 7 1/2 | 625X | Твёрдые абразивные | 30,0 | |
| 190,5 К-ГНУ-R30 | 7 1/2 | 745X | Крепкие абразивные | 30,0 | |
| 190,5 ТЗ-ГАУ-R60 | 7 1/2 | 627X | Твёрдые абразивные | 30,0 | |
| 190,5 ОК-ГНУ-R32 | 7 1/2 | 835X | Очень крепкие | 30,0 | |
| 200,0 МЗ-ГАУ-R128 | 7 7/8 | 417X | Мягкие абразивные | 33,0 | |
| 200,0 МЗ-ГАУ-R405 | 7 7/8 | 517X | Мягкие абразивные | 33,0 | |
| 200,0 МЗ-ГАУ-R141 | 7 7/8 | 527Y | Мягкие абразивные | 33,0 | |
| 200,0 МСЗ-ГАУ-R90 | 7 7/8 | 537X | Мягкие средние абразивные | 33,0 | |
| 200,0 ОК-ГАУ-R149 | 7 7/8 | 817Y | Очень крепкие | 33,0 | |
| Продолжение таблицы 11 | |||||
| 200,0 ТКЗ-ПГАУ-R414 | 7 7/8 | 637AY | Твёрдые крепкие абразивные | 33,0 | |
| 215,9 МЗ-ГВУ-R206А | 8 1/2 | 435Z | Мягкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 МЗ-ГАУ-R233 | 8 1/2 | 437X | Мягкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 МЗ-ГВ-R155М | 8 1/2 | 513X | Мягкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 МЗ-ГНУ-R04М | 8 1/2 | 515X | Мягкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 МЗ-ГАУ-R02М | 8 1/2 | 517X | Мягкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 МСЗ-ГН-R87 | 8 1/2 | 533X | Мягкие средние абразивные | 37,0 | |
| 215,9 МСЗ-ГНУ-R01 | 8 1/2 | 535X | Мягкие средние абразивные | 37,0 | |
| 215,9 МСЗ-ГАУ-R11 | 8 1/2 | 537X | Мягкие средние абразивные | 37,0 | |
| 215,9 СЗ-ГВ-R162 | 8 1/2 | 543X | Средние абразивные | 37,0 | |
| 215,9 СЗ-ГНУ-R51 | 8 1/2 | 545X | Средние абразивные | 37,0 | |
| 215,9 СЗ-ГАУ-R53 | 8 1/2 | 547X | Средние абразивные | 37,0 | |
| 215,9 СЗ-ГАУ-R269 | 8 1/2 | 547X | Средние абразивные | 37,0 | |
| 215,9 ТЗ-ГНУ-R05 | 8 1/2 | 625X | Твёрдые абразивные | 37,0 | |
| 215,9 ТЗ-ГН-R15 | 8 1/2 | 623X | Твёрдые абразивные | 37,0 | |
| 215,9 ТЗ-ГАУ-R40М | 8 1/2 | 627X | Твёрдые абразивные | 37,0 | |
| 215,9 ТЗ-ГАУ-R270 | 8 1/2 | 627X | Твёрдые абразивные | 37,0 | |
| 215,9 ТКЗ-ГНУ-R230 | 8 1/2 | 635Y | Твёрдые крепкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 ТКЗ-ГВ-R276 | 8 1/2 | 633Y | Твёрдые крепкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 К-ГНУ-R08 | 8 1/2 | 745Y | Крепкие абразивные | 37,0 | |
| 215,9 ОК-ГНУ-R09 | 8 1/2 | 835Y | Очень крепкие | 37,0 | |
| 215,9 ОК-ГАУ-R104 | 8 1/2 | 837Y | Очень крепкие | 37,0 | |
| 222,3 МЗ-ГАУ-R70 | 8 3/4 | 437X | Мягкие абразивные | 40,0 | |
| 222,3 ТКЗ-ПГАУ-R412 | 8 3/4 | 637AY | Твёрдые крепкие абразивные | 40,0 | |
| Продолжение таблицы 11 | |||||
| 244,5 МСЗ-ГНУ-R12 | 9 5/8 | 535X | Мягкие средние абразивные | 55,0 | |
| 250,8 МЗ-ГАУ-R132 | 9 7/8 | 517X | Мягкие абразивные | 58,0 | |
| 250,8 МСЗ-ГАУ-R131 | 9 7/8 | 537X | Мягкие средние абразивные | 58,0 | |
| 250,8 ТКЗ-ГАУ-R156 | 9 7/8 | 637Y | Твёрдые крепкие абразивные | 58,0 | |
| 250,8 К-ГАУ-R150 | 9 7/8 | 737Y | Крепкие абразивные | 58,0 | |
| 269,9 МЗ-ГАУ-R78 | 10 5/8 | 437X | Мягкие абразивные | 76,0 | |
| 269,9 МСЗ-ГНУ-R36 | 10 5/8 | 535X | Мягкие средние абразивные | 76,0 | |
| 269,9 МСЗ-ГАУ-R35 | 10 5/8 | 537X | Мягкие средние абразивные | 76,0 | |
| 269,9 СЗ-ГНУ-R06 | 10 5/8 | 545X | Средние абразивные | 76,0 | |
| 269,9 СЗ-ГАУ-R81 | 10 5/8 | 547X | Средние абразивные | 76,0 | |
| 269,9 ТЗ-ГН-R29М | 10 5/8 | 623X | Твёрдые абразивные | 76,0 | |
| 269,9 ТЗ-ГАУ-R100 | 10 5/8 | 627X | Твёрдые абразивные | 76,0 | |
| 269,9 К-ГНУ-R26 | 10 5/8 | 745Y | Крепкие абразивные | 76,0 | |
| 279,4 ТЗ-ГАУ-R164 | 617X | Твёрдые абразивные | 79,0 | ||
| 295,3 МСЗ-ГН-R95 | 11 5/8 | 533X | Мягкие средние абразивные | 90,0 | |
| 295,3 МСЗ-ГНУ-R37 | 11 5/8 | 535X | Мягкие средние абразивные | 90,0 | |
| 295,3 МСЗ-ГВУ-R201 | 11 5/8 | 535X | Мягкие средние абразивные | 90,0 | |
| 295,3 МСЗ-ГАУ-R404 | 11 5/8 | 537X | Мягкие средние абразивные | 90,0 | |
| 295,3 СЗ-ГН-R96 | 11 5/8 | 543X | Средние абразивные | 90,0 | |
| 295,3 СЗ-ГВ-R175 | 11 5/8 | 543X | Средние абразивные | 90,0 | |
| 295,3 СЗ-ГНУ-R23 | 11 5/8 | 545X | Средние абразивные | 90,0 | |
| 295,3 ТЗ-ГНУ-R57 | 11 5/8 | 625X | Твёрдые абразивные | 90,0 | |
| 311,1 МЗ-ГН-R102М | 12 1/4 | 433X | Мягкие абразивные | 93,0 | |
| Продолжение таблицы 11 | |||||
| 311,1 МЗ-ГАУ-R295 | 12 1/4 | 437X | Мягкие абразивные | 93,0 | |
| 311,1 МЗ-ГАУ-R410 | 12 1/4 | 517X | Мягкие абразивные | 93,0 | |
| 311,1 МСЗ-ГНУ-R93 | 12 1/4 | 535X | Мягкие средние абразивные | 93,0 | |
| 311,1 МСЗ-ГАУ-R122 | 12 1/4 | 537X | Мягкие средние абразивные | 93,0 | |
| 311,1 ТЗ-ГАУ-R139 | 12 1/4 | 617X | Твёрдые абразивные | 93,0 | |
| 311,1 ОК-ГАУ-R299 | 12 1/4 | 837Y | Очень крепкие | 93,0 | |
| 393,7 СЗ-ЦГВУ-R174 | 15 1/2 | 545X | Средние абразивные | 200,0 | |
| 444,5 МСЗ-ГВУ-R168 | 17 1/2 | 535X | Мягкие средние абразивные | 270,0 | |
| 444,5 СЗ-ЦГВУ-R242 | 17 1/2 | 545Z | Средние абразивные | 270,0 |
Таблица 12 - Буровые долота с фрезерованным вооружением