ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных факторов, определяющих производительность труда в процессе бурения скважин, является буримость горных пород. Под термином "буримость" понимается комплексная характеристика горной породы, включающая в себя не только оценку способности горной породы сопротивляться проникновению в нее породоразрушающего инструмента, сопротивление разрушению при действием на породу сдвигающих усилий со стороны инструмента, но и учитывающую способность породы к выносу шлама на дневную поверхность.
Буримость горных пород является функцией многих переменных, зависящей от природных, технологических и технических факторов, что в значительной степени затрудняет однозначное ее определение. Существующие объективные методы определения буримости горных пород, следующие:
1. Метод ЦНИГРИ - определение категорий горных пород по буримости на основе их абразивности и коэффициенту крепости (динамической прочности) в объединенном выражении.
2. Метод ВИТР - определение категорий горных пород по буримости с помощью прибора ВИТР - ОТ (определитель буримости горных пород).
3. Метод определения фактической буримости горных пород путем опытного бурения при рациональных значениях параметров режима бурения и рациональных типах алмазного породоразрушающего инструмента.
Первые два метода являются лабораторными и базируются на установлении некоторых физико-механических свойств горных пород.
Настоящие методические указания, включающие в себя две лабораторные работы, составлены с целью детального изучения метода определения категорий горных пород по буримости по методу ЦНИГРИ.
Элементы научных исследований:
- изучение методики определения категорий горных пород по буримости;
- приобретение практических навыков в технике проведения эксперимента;
- заключение об ожидаемой буримости горной породы и выводы о выборе наиболее оптимального породоразруша-ющего инструмента.
Определение коэффициента крепости (динамической прочности) на проборе ПОК
Цель работы:
1. Изучение конструкции и приобретение практических навыков по определению коэффициента динамической прочности.
2. Изучение методики определения коэффициента динамической прочности горнах пород.
Приборы и материалы:
1. Образец горной породы, молоток.
2. Прибор ПОК.
Прибор ПОК конструкции ЦНИГРИ, состоит из следующих основных узлов:
1) трубного копра;
2) сита;
3) объемомера.
1. Трубный копер служит для размельчения испытуемых горных пород. Состоит из стального стакана, на дно которого укладываются кусочки испытуемой горной породы, трубы и гири с крючком, к которому прикрепляется ремень, служащий для подъема гири с целью ее последующего сбрасывания;
2. Сито служит для просеивания измельченной породы и имеет сетку № 0,5 (500 мкм);
3. Объемомер служит для замера объема просеянной сквозь сито горной породы. Состоит из корпуса и поршня, на котором нанесена шкала от 0 до 150 мм с ценой деления I мм.
Техническая характеристика прибора ПОК
1. Высота сбрасывания гири, мм................................................ 600
2. Вес сбрасываемой гири, кгс....................................................... 2,4
3. Число сбрасываний гири при обработке одной пробы... 3-15
4. Объем отдельной пробы, см3............................................. 15-20
5. Габариты трубного копра:
высота, мм........................................................................................ 750
диаметр, мм.................................................................................... 88
вес, кгс....................................................................................... 10,07
6. Размеры отверстий сетки сита, мм........................................ 0,5
7. Габариты сита:
высота, мм..................................................................................... 70
диаметр, мм.................................................................................... 150
вес, кГс............................................................................................... 0,582
8. Шкала объемомера, мм........................................................... 0-150
9. Цена одного деления, мм........................................................ 1
10. Габариты объемомера:
высота, мм........................................................................................ 205
диаметр, мм.................................................................................... 30
вес, кгс............................................................................................ 1,01
ПОРЯДОК РАБОТЫ
Способ определения динамической прочности заключается в следующем:
1) испытуемый образец горной породы разбить на куски 1,5-2,0 см в поперечнике. Для измерения габаритов кусков необходимо пользоваться шаблоном;
2) из кусков набрать 5 проб объемом 15-20 см3 каждая;
3) положить одну пробу в стакан и собрать трубный копер;
4) растолочь пробу неоднократным сбрасыванием гири, число сбрасываний n = 3 ÷ 15;
5) все пять проб раздробленной породы ссыпать в сито и просеять;
6) просеянный материал засыпать в цилиндр объемомера;
7) уплотнить и выровнять поверхность ссыпанного в цилиндр объемомера полидисперсный материал легким постукиванием цилиндра о стол;
8) опустить поршень объемомера в цилиндр;
9) определить высоту l столба пыли в объемомере (l измеряется в миллиметрах по шкале, находящейся на поршне объемомера). Высота столба пыли l должна удовлетворять условию 20 < l < 60 ÷ 70 мм. Если при вы-бранном n величина l не удовлетворяет указанному условию, то необходимо увеличить (уменьшить) число сбрасываний.
Коэффициент динамической прочности испытуемой породы определяется по следующей формуле
(1)
где Fg - коэффициент динамической прочности (коэффи-циент крепости);
n - число сбрасываний гири;
l - высота столбика раздробленной породы, мм.
С0ДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Цель работы.
2. Приборы и материалы (краткая характеристика испытуемой породы).
3. Порядок выполнения работы.
4. Результат опыта.