Технология и техника бурения в 2 частях Часть Горные породы

Отношения площадей зон разрушения и зон контактов
при вдавливании в породу наконечников различных форм
Форма 
наконеч-
ника
Отношение площадей зон разрушения и зон контактов
Хрупкие породы
Пластично-хрупкие породы
кварцит 
шокшин-
ский
известняк 
окремнен-
ный
доломит 
окремнен-
ный
мрамор 
ураль-
ский
известняк 
среднекри-
сталлический
известняк 
пелито-
морфный
Штамп
Сфера
Клин
10,7
–
5,8
6,2
8,2
6,0
7,5
9,3
6,1
17,3
8,1
5,9
22,9
11,2
2,5
81,1
28,2
–
Для характеристики энергоемкости процессов разрушения ис-
ключительно важное значение имеет определение величин объем-
ных работ разрушения.
Определение механических характеристик горных пород мето-
дом вдавливания штампа позволяет увязать между собой районы 
с различными геологическими условиями и сопоставлять породы 

---

140 
II. Способы разрушения горных пород при бурении скважин
вне зависимости от уровня развития применяемой в этих районах 
техники и технологии бурения скважин.
Изучение механических свойств горных пород позволяет более 
отчетливо увидеть пути дальнейшего совершенствования техники 
и технологии бурения в области изготовления и применения бу-
ровых долот различных типов в соответствии с твердостью и пла-
стичностью разбуриваемых пород. Если неизвестны механические 
характеристики разбуриваемых пород, то невозможно совершен-
ствование существующих способов бурения и создание новых, бо-
лее рациональных методов разрушения горных пород для бурения 
скважин.
Изучение механических свойств горных пород приобретает 
большое практическое значение в связи с проблемой бурения сква-
жин на глубины до 10 км и более.
Известно, что физико-механические свойства пород с измене-
нием глубины их залегания изменяются. В частности, с ростом глу-
бины увеличивается сопротивляемость пород разбуриванию, кото-
рую оценивают, используя эмпирические формулы, учитывающие 
горное, пластовое и гидростатическое давления, а также некоторые 
другие факторы. Однако пока неизвестно, какие из свойств пород 
являются в этом случае определяющими. По-видимому, преобла-
дающая роль принадлежит пластичности пород.
В процессе бурения глубоких скважин во время вдавливания 
зуба долота в породу забоя на трещину скола, возникающую под 
зубом, накладывается действие нормальной составляющей гидро-
статического давления столба промывочной жидкости. Это давле-
ние противодействует разрушению (отрыву) породы по плоскости 
трещин. В свою очередь, нормальная составляющая 
V
п
тем больше, 
чем больше угол 
D между направлением трещины и плоскостью 
забоя:
V
п
= р
ж 
cos
2
D. 
Отсюда следует, что при больших р
ж 
скол породы возможен 
только по плоскости с большей величиной угла 
D: чем больше дав-
ление, тем больше должен быть угол 
D и тем меньше, следователь-
но, диаметр лунки разрушения. Этим, по-видимому, и объясняется 
тот факт, что при высоких давлениях бурового раствора зоны раз-

---

5. Использование лабораторных данных в практике бурения 
141
рушения практически равны площади контакта внедряемого в по-
роду наконечника, т.е. на больших глубинах значительно повыша-
ется роль пластичности в процессе разрушения породы.
В настоящее время для изучения поведения горных пород в 
условиях, моделирующих горное, пластовое и гидростатическое 
давления и температуру, которая в условиях забоя также оказывает 
определенное влияние на свойства пород, разработаны специаль-
ные приспособления к установке УМГП-3. Они позволяют полу-
чать данные о механических свойствах горных пород в условиях, 
более близких к реальным.

---