Влияние сил сопротивления на глубину резания-скалывания горной породы алмазным резцом

Abstract

Актуальность. Разработка бурового породоразрушающего инструмента всегда нацелена на повышение эффективности и ресурса его работы, а также на расширение области его применения. Важной составляющей данного процесса является изучение механизма разрушения горной породы рабочей частью разрабатываемого инструмента. Самым сложным, но важным является исследование глубины резания-скалывания горной породы резцом. Несмотря на мелкие габариты рассматриваемой системы, для более достоверного результата необходимо учитывать все факторы, влияющие на процесс разрушения горной породы резцом. Если говорить о наиболее весомых факторах, которые оказывают влияние на эффективность разрушения горной породы, необходимо отметить силы сопротивления, возникающие на забое скважины. Самым мелким резцом обладает алмазный породоразрушающий инструмент. Алмазный тип бурового инструмента является довольно востребованным в производстве. В связи с этим актуальным является развитие теории и возможностей исследования механизма разрушения горной породы алмазным резцом с учетом возникающих на забое процессов и явлений, в том числе и препятствующих внедрению его в породу. Цель: выявление возможных источников сил сопротивления внедрению алмазного резца в горную породу; определение степени влияния сил сопротивления и других факторов на величину глубины резания-скалывания породы алмазным резцом. Объекты: механизм разрушения горной породы единичным алмазным резцом. Методы: экспериментальные, аналитические исследования, анализ, метод компьютерного моделирования. Результаты. Разработан программный продукт, позволяющий детально исследовать механизм разрушения горной породы единичным алмазным резцом. Определено, что сопротивление со стороны среды, возникшей на забое скважины, оказывает влияние на результирующую величину глубины резания-скалывания горной породы алмазным резцом. Величина результирующей силы сопротивления резцу зависит от вида промывочной жидкости и типа разрушаемой горной породы. Выяснено, что по мере роста линейной скорости перемещения резца наблюдается рост сопротивления горной породы и снижение глубины внедрения резца в горную породу.

Relevance. The development of drilling rock cutting tools is always aimed at improving the efficiency and resource of its work and to expand the scope. An important component of this process is the study of the mechanism of rock destruction by the working part of the tool being developed. The most difficult, but important is the study of the depth of rock cutting-chipping with a cutter. Despite the small dimensions of the system under consideration, for a more reliable result, it is necessary to take into account all the factors affecting rock destruction by a cutter. If we talk about the most significant factors that affect the efficiency of rock destruction, it is necessary to note the resistance forces that occur at the bottom of the well. The smallest cutter has a diamond rock cutting tool. The diamond type of drilling tool is quite in demand in production. In this regard, it is urgent to develop the theory and possibilities of studying the mechanism of rock destruction by a diamond cutter, taking into account the processes and phenomena occurring at the bottom, including those that impede its introduction into the rock. The aim of the research is to identify the possible sources of resistance forces to the introduction of a diamond cutter into the rock, to determine the degree of influence of resistance forces and other factors on the value of the depth of rock cutting-chipping with a diamond cutter. Objects: rock destruction mechanism with a single diamond cutter. Methods: experiment, analytical studies, analysis, computer simulation method. Results. A software product was developed that allows a detailed study of the mechanism of rock destruction by a single diamond tool. It is determined that the resistance from the side of the medium that arose at the bottom of the well affects the resulting value of the depth of cutting-chipping of the rock with a diamond cutter. The value of the resulting resistance force to the cutter depends on the type of flushing fluid and the type of rock being destroyed. It was found that as the linear velocity of the cutter increases, an increase in rock resistance and a decrease in the depth of penetration of the cutter into the rock are observed.