Оптимизация выбора и режима работы долот

 Если нагрузка более  высокая (участок АВ), то давление  на площадки контакта зубка  с забоем превышает предел  усталости, но меньше предела  прочности породы. Поэтому при  первом ударе зубка по данной  площадке происходит деформация  породы, возможно, образуются начальные  микротрещины, но разрушения ещё  не происходит. При повторных  ударах зубков по той же  площадке начальные микротрещины  развиваются вглубь до тех  пор, пока при очередном ударе  не произойдёт выкол.

 Чем больше действующая  на зубок сила, тем меньше ударов  требуется для разрушения. Эту  зону называют областью объёмно  – усталостного разрушения.

  При более высоких нагрузках разрушение породы происходит при каждом ударе зубка. Поэтому участок правее точки В называют областью эффективного объёмного разрушения породы.

 В области ОА углубление  за один оборот dу мало и возрастает очень медленно, пропорционально удельной нагрузке на долото Руд. Под удельной нагрузкой понимают отношение нагрузки на долото G к его диаметру. В области усталостного разрушения углубление растет быстрее увеличения удельной нагрузки и зависимость между ними имеет степенной характер. В области эффективного объёмного разрушения породы углубление за один оборот быстро возрастает – примерно пропорционально удельной нагрузке (или несколько быстрее), если обеспечена достаточная очистка забоя.

 Характер зависимости  между углублением за один  оборот долота dу и удельной нагрузкой Руд существенно изменяется, как только очистка забоя становится недостаточной и на нём скапливаются ранее сколотые частицы, которые не успели переместиться в наддолотную зону. Такие частицы дополнительно измельчаются при новых ударах зубков шарошек по забою. Поэтому с ухудшением очистки забоя прирост углубления за один оборот долота с увеличением удельной нагрузки будет уменьшаться.

 Так, согласно кривой  ОАВДЕ, полученной при бурении  с секундным расходом промывочной  жидкости Q1, углубление за 1 оборот  быстро возрастает, до тех пор,  пока удельная нагрузка не  превышает Р111уд. При нагрузках  выше Р111уд прирост углубления  сначала замедляется, а затем  (правее точки F) углубление за  один оборот уменьшается из-за  ухудшения очистки забоя. В  случае же увеличения секундного  расхода до Q2 влияние ухудшения  очистки забоя становится заметным  при более высокой удельной  нагрузке (правее точки G на кривой  АВGH).

4.2.Влияние частоты вращения долота

 С изменением частоты  вращения долота меняется число  поражений забоя зубками шарошечного  долота.

 При малой частоте  вращения долота промежуток времени,  в течение которого остаётся  раскрытой трещина в породе, образующаяся  при вдавливании зубка, достаточен  для того, чтобы в эту трещину  проник фильтрат бурового раствора (или сам раствор). Давления на  частицу сверху и снизу практически  сравниваются и трещина не может сомкнуться после отрыва зубка от породы. В этом случае отрыв сколотой частицы от забоя и её удаление облегчаются. При увеличении же частоты вращения уменьшается промежуток времени, в течение которого трещина раскрыта, и фильтрат может заполнять её. Если же этот промежуток станет весьма малым, фильтрат в трещину не успеет проникнуть, трещина после отрыва зубка шарошки от породы сомкнётся, а прижимающая сила и фильтрационная корка будут удерживать частицу, препятствовать её удалению с забоя. Поэтому на забое сохраниться слой сколотых, но не удалённых частиц, которые будут повторно размалываться зубцами долота.

Поскольку из-за неполноты  очистки забоя величина углубления за один оборот долота dу с увеличением частоты вращения (угловой скорости w) уменьшается, то механическая скорость Vом будет возрастать пропорционально частоте вращения долота в степени меньшей единицы (рис. 5.3.).