Способ оценки эффективности работы породоразрушающего инструмента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистических

Республик

<1972034 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.04.81 (21) 3283596/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 07.1182. Бюллетень ¹ 41 ($)) М Кп 3

Е 21 В 10/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t$3) УДК 622.24. .051 (088. 8) Дата опубликования описания 07.11.82

Б.А.Олейников, И.А.Свешников, A.Ï. Климович, " ".1 il A l Е(,, ;:." и A,Â.Мельничук : - ц:

1 - - -»

1 с °

Ф

Ордена Трудового Красного Знамени институт

° сверхтвердых материалов AH Украинской ССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБО 1И

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА. Изобретение относится к бурению

|горных пород.

Известен способ оценки эффективности работы породоразрушающего инструмента при бурении с проьивочной жидкостью путем снятия отпечатков забоя с использованием пластических масс. Этим методом исследуются неровности забоя, характеризующие сте пень его разрушенности (1 )»

Однако метод дает оценку лишь поверхностной части забоя шпура или скважины, но не дает представления о так называемой зоне предраэрушения. Известно, что в процесее бурения однородных пород в забое шпура Формируется два слоя: срезаемый и структурно изменяемый. Второй слой, т.е. зона предразрушения, находится непосредственно под лезвием бурового инструмента. Предполагается, что толщина второго слоя равна 0,5-4 мм.

Чем глубже и полнее проработан вто.рой слой, тем легче он снимается бу" ровым инструментом в положении первого слоя»

Наиболее близким к изобретению является способ оценки эффективности работы породоразрушающего инструмента по результатам исследования зоны предраэрушения с использовнием промывочной жидкости, в качестве которой используют люминесцирующую эмульсию. Исследование зоны лредразрушения осуществляют путем макрои микроаналиэа в ультрофиолетовых лучах, предварительно разрушенных по диаметру образцов породы. Этот спОсоб включает подготовку образца горной породы, разрушение этого образца инструментом с одновременной пропиткой зоны предразрушения промывочной жидкостью и изучение этой . з сны (2).

Однако известный способ не позволяет определить глубину проникновения промывочной жидкости непосредственно в процессе бурения, не наРушая целостности образца, так как оценка зоны предразрушения производится по истечению времени, необходимого на снятие образца после бурения и на его разрезание, в течение чего образуется дополнительная трещиноватость на изучаемом месте. 3а этот промежуток времени люминесцирующая эмульсия продолжает и дальше проникать по образованным в процессе бурения трещинам и по вновь образованным трещинам, возникшим в процессе

972034..Разрезания образца. Кроме того, люминесцирующая эмульсия имеет бо лее высокий коэффици нт смачиваемости, чем применяемые промывочные жидкости. Данные недостатки:искажают действительную глубину проникновения применяемой жидкости в зону предразрушения, что сказывается Йа оценке ее точности.

Целью изобретения является повышение точности оценки зоны предразрушения.

Поставленная пель достигается тем, что при подготовке образца горной породы в нем устанавливают электроды; регистрируюцего прибора, затем при разрушении образца определяют глубину проникновения жидкости в зону прецразрушения по расстоянию, гройденному инструментом до момента фиксации пер-. вого сигнала регистрирующего прибора, а по характеру сигнала судят о трещиноватости зоны предразрушения.

На чертеже представлена схема измерения глубины проникновения жидкости в зону предразрушения.

Схема содержит образец 1 из породы, закрепленный в гнезде ; электроды 2, внедренные в образец и укрепленные в нем на фиксированном расстоянии от торцовой поверхности образца, буровой инструмент 3; усилитель 4 для усиления сигнала; осциллограф 5. Через отврстие в буровой штанге подается смазывающе-охлаждающая жидкость (СОЖ) . 35 указанные исследования в лабораторных условиях производится по следующей методике.

Пыбуривается керн большого диаметра 131 мм из песчаника крепостью

f = 12 по шкале проф. N.М.Протодьяконова; керн разрезается на образцы высотой 150 мм. Далее в образце диаметрально друг другу на расстоянии т = 70 мм от торцовой поверхности сверлятся отверстия диаметром

12 мм, на глубину до 45 мм. Сверление производится алмазным сверлом при малых усилиях подачи, чтобы не создавать зоны предразрушения вокруг этих отверстий . Образец сушится обдувом горячего воздуха, после чего в отверстия вставляются медные электроды с соответствующим диаметром

12 мм и высотой 80 мм. В щель между образцом и электродом заливается электропроводный лак на основе эпоксидной смолы и выдерживается до затвердевания. Образец вставляется в скважину в массивной металлической пли е. Электроды 2 через усилитель 4 60 подсоединятся к регистрирующему прибору 5.

В образце 1 производится экспериментальное бурение испытуем4м инструментом 3. B качестве ОЖ исполь- 65 зуется воца с добавлением поваренной соли для увеличения электропроВодности

Элсктропроводность между электродами измеряется электрометрическим усилителем у5-б 4 и контролируется шлейфовым осциллографом Н105 5..

В процессе бурения зная L, т.е, глубину проходки бурового инстру ента до получения первого сигнала (L — б7 мм) и расстояние 1. от та.,— цовой поверхнос-.-и образца до э.: родов измеряют глубину ироники:, ния жидкости в зону предразрушения дХ = L<-Ь == 70-.67 = 3 мм. Величина

sL может быть также измерена как расстоя:ие, пройденное инструменто от регистрации первого и послед его сигналов (поломка электродов), Далее в процессе бурения по получаемому сигналу наблюдается изменение проникновения жидкости на всем расстоянии дL, т.е. по -арактеру полученного сигнала можно судить о трещиноватости зоны предразрушения по глубине zL.

По сравнению с известным способом повышается точность оценки зоны прецразрушения, так как глубину проникновения промывочной жидкости определяют непосредственно в процессе бурения.

Технико-экономическая эффе> .т ность предлагаемого способа з .лючается в том, что исследование поведения зоны предразрушения вносит новые элементы в теорию разрушения, позволяет определить при каких режимах работы между породоразрущаюцим инструментом и породой существует сухое трение, а при каких режимах — мокрое, что необходимо для рационального использования породораз— рушающего инструмента. формула изобретения

Способ оценки эффективности работы породоразрушающего инструмента, включающий подготовку образца горной породы, разрушение этого образца, инструментом с одновременной пропиткой зоны предразрушения промывочной жидкостью и изучение трещиноватос ти этой эоны, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности оценки зоны предразрушения, при подготовке образца горной породы в нем устанавливают электроды регистрирующего прибора, затем при разрушении образца определяют глубину проникновения жидкости в зону предразрушения по расстоянию, пройденному инструментом до момента фиксации первого сигнала регистрирующего прибора, а по характеру сигна972034

Составитель И. Карачинская

Техред N.Коштура Корректор И.Ватрушкина

Редактор И.Митровка

Заказ 8500/17 Тираж 623 Подписное ь ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ла судят о трещиноватости зоны предразрушения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Квач В.В. и Свешников И.A.

Методика получения отпечатков забоя.

Сб. Горный породораэрушаюций инструмент, Киев Техника, 1966.

2. Авторское свидетельство .СССР по заявке Р 2537944/22-03, кл. E 21 В 9/00, . 24.10.77.