 |
Сравнительные исследования разрушения горной породы.
|
|
|
|
Глава 4 Сравнительные исследования разрушения породы резцовым инструментом. Анализ теоретического исследования
Сравнительные исследования разрушения горной породы.
Стендовые сравнительные исследования силовых параметров резания одиночными поворотными и плоскими резцами показали, что области применения данных видов инструментов различны (Рисунок 10). В частности, при увеличении прочности разрушаемой породы энергоемкость плоскими резцами значительно больше, по сравнению с энергоемкостью при разрушении поворотными резцами. Из графических зависимостей видно, что энергоемкость и эффективность поворотных резцов выше при величине стружки менее 8-10 мм на единичный резец. Подача уменьшается при увеличении прочности разрабатываемой породы.
Обследования буровых установок в условиях эксплуатации на нефтегазовых месторождениях при нефтедобыче показали, что подача при использовании бурового инструмента с плоскими элементами составляет не более 1 мм. В тоже время энергоемкость применения плоских резцов при малых подачах значительно уступает поворотным резцам (Рисунок 4.1).
| Рисунок 4.1 - Сравнение параметров плоских и поворотных резцов. |
Для разработки мерзлых и прочных грунтов обычно используется инструмент, оснащенный плоскими пластинами твердого сплава с положительными углами резания (Рисунок 4.2)[1], а для оснащения буровых долот используются вставные керны с отрицательными углами резания. Режущий элемент с отрицательным углом резания характеризуется увеличенной прочностью твердосплавной вставки, но, в тоже время, создает условия для интенсивного износа кромки.(Рисунок 4.2) [2].
| Рисунок 4.2 - [2] Установка керна бурового долота |
В связи с чем, целью предлагаемой работы является разработка специальной конструкции бурового инструмента последовательного фрезерования с использованием элементов конструкции поворотных резцов. (Рисунок 4.3).
Лабораторные исследования показали, что в предлагаемой конструкции результирующая нагрузка прилагается под углом 45 градусов и режущий элемент работает на сжатие. В связи с чем, конструкцию пластины можно выполнить с упором в хвостовой части. Крепление осуществляется фиксированием фасонной части корпуса режущего элемента затвердевшим полимерным материалом, что позволяет менять резцы, сохраняя долото. Рабочая часть корпуса резца выполняется с уплотнительной юбкой, и армируется твердосплавным наконечником, который самозатачивается при вращении от нагрузки, в результате инструмент сохраняет первоначальный угол резания при движении по траектории забоя.
| |
| Рисунок 4.3 - Конструкция поворотных резцов |
Схема установки режущих элементов определяется формой забоя долота. Шаг между линиями резания выбирается в зависимости от координаты режущего элемента и угла наклона, причем количество режущих элементов в одной линии резания увеличивается при удалении от оси корпуса долота. (Рисунок 4.4)
| Рисунок 4.4 - Схема установки режущих элементов. |
Буровое долото с плоскими режущими элементами имеет недостаточную износостойкость и эффективность при бурении горных пород с пластичными включениями. Конструкция инструмента с поворотными резцами более эффективна и наименее энергоемка, но, в то же время, конструкция державки не позволят применять данный инструмент в стесненных условиях бурового долота.
Схема расстановки режущих элементов на буровом инструменте (Рисунок 4.5)
|
| Рисунок 4.5 - Схема расстановки режущих элементов. |
|
|
|
Создание режущего элемента предлагаемой конструкции позволит разработать долото повышенной надежности и износостойкости режущего элемента и возможностью замены изношенного элемента. Применение разработанной схемы установки режущих элементов позволит увеличить категорию прочности разрабатываемой породы.
|
|
|
