Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Механика грунтов»

Вариант №11

Самара 2015

Задача №1

Определить твердость горной породы, коэффициент пластичности и работу разрушения.

Груз 450 кг ,

Решение:

В качестве исходных данных используем график ,полученный в результате испытаний различных горных пород на приборе УМГП-3.

В зависимости от вида графика можно определить, к какому классу относится испытуемая порода. Из приведенного графика видно, что порода относится к пластично-хрупким.

Найдем площадь штампа ():

Найдем нагрузку в момент хрупкого разрушения:

где - масштабный коэффициент , - вес штампа

Масштаб по оси деформации М=0,004

Найдем твердость по штампу :

В качестве показателя пластичности пород принято отношение работы деформирования до момента разрушения (, Дж - на графике площадь ODBC) к работе упругого деформирования ( - на графике площадь треугольника ODE).

Найдем работу деформирования до момента разрушения ():

Найдем работу упругого деформирования ():

Вычислим коэффициент пластичности :

Также определяются удельная контактная работа ():

и удельная объемная работа (, ):

При помощи таблиц определяется порода, категория пластичности и твердости.

Из таблиц видно, что порода является глиной песчаной, категория пластичности - 4, категория твердости - 2. По механическим свойствам порода является пластично-хрупкой.

Задача №2

Определить осевую нагрузку на долото при бурении из условия объемного разрушения горной породы

Исходные данные:

№ ин- тервала	Группа твердости	Твердость по штампу	Коэффициент перекрытия	Диаметр долота D, м	Начальная тупизна зубьев b, м
1	М	243	1,15	0,370	0,0031
2	Т	1833	1,16	0,320	0,0022
3	С	877	1,17	0,320	0,0023
4	Т	1920	1,18	0,269	0,0024
5	Т	2901	1,19	0,269	0,0011
6	К	4392	1,20	0,214	0,0012

Решение:

Эффективное или объемное разрушение породы при бурении возможно только в том случае, если соблюдается условие

где - начальная опорная поверхность долота,

Рассмотрим каждый интервал бурения в отдельности:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

В зависимости от типа и размера долота, определяется допустимая осевая нагрузка ( и , Н):



где q - допустимая нагрузка на 1 м диаметра долота, Н/м

Проведем поинтервальный расчет допустимой осевой нагрузки ( и , Н):

Произведем сравнение полученных величин на соответствие условию:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Вывод: Таким образом, только в первом интервале, где нагрузка на долото укладывается в предельные значения, возможно эффективное или объемное разрушение

Задача №3

Определить мощность, затрачиваемую лопастным долотом при бурении.

горный порода бурение разрушение

Шифр долота	м	S, м	h, м	n,	град	м	Па	c			град	м
3ЛГ- 346	30	35	130	1,16	70	0,001	15,3	18000	0,06	1,19	3,5	0,16

Решение:

Затраченную мощность при бурении горных пород лопастным долотом можно определить по формуле

Мощность, затраченная на разрушение горной породы:

Мощность, затраченная на трение долота о забой:

Коэффициент трения долота о породу находится по формуле

Эффективный радиус долота вычисляется по формуле

Мощность, затраченная на разрушение стенок скважины:

Мощность, затраченная на трение долота о стенки скважины для искривленных скважин:

G = ql,

G =

Мощность, затраченная при бурении лопастным долотом 3ЛГ-346, составляет 447,52 кВт.

Задача №4

Определить мощность, затрачиваемую шарошечным долотом при бурении.

Шифр долота	n, об/мин	град	Диаметр бурильных труб	Коэффициент перекрытия	Число периферийных зубьев.	Высота периферийных зубьев, мм
					1	2	3	1	2	3
В-190 МСЗГ	2,3	8	0,140	0,67	12	13	14	18	18	18

Решение:

Затраченную мощность при бурении горных пород шарошечным долотом можно определить по формуле

Мощность, затрачиваемая на разбуривание породы при перекатывании шарошек

Мощность, затраченная на преодоление трения зубцов шарошек о забой скважины при их проскальзывании, определяется по формуле

Мощность, затраченная на вертикальные перемещения системы вследствие зубчатой поверхности шарошек, определяется по формуле

z=12+13+14=39

Мощность, затраченная на преодоление трения долота о стенки скважины, определяется по формуле



G = ql,

G =

Мощность, затраченная на разрушение породы долотом В-190МСЗГ, равняется 403,3 кВт.

Приложение 1

Таблица.1

Механические характеристики горных пород

Твердость Рт 107, Па	Категория	Группа	Тип долота	Порода	Коэффициент трения ?0
					? = 1000 кг/м3	? ? 1000 кг/м3
? 10	1	1	М	Глина жирная	0,08-0,12	0,06-0,09
10-25	2	1	МЗ	Глина песчаная	0,20-0,26	0,18-0,22
25-50	3	1	МС	Глинистый сланец	0,15-0,20	0,11-0,13
50-100	4	1	МСЗ	Мергель	0,18-0,25	0,2-0,24
100-150	5	2	С	Известняк	0,33-0,38	0,32-0,35
150-200	6	2	СТ	Доломит	0,36-0,40	0,34-0,38
200-300	7	2	СЗ	Ангидрит	0,39-0,45	0,37-0,4
300-400	8	2	Т	Песчаник слабосцементированный, зерна остроконечные	0,27-0,40	0,25-0,35
400-500	9	3	ТЗ	Песчаник слабосцементированный, зерна окатанные	0,2-0,3	0,17-0,25
500-600	10	3	ТКЗ	Песчаник крепкий	0,43-0,45	0,4-0,43
600-700	11	3	К	Кварцит	0,48-0,5	0,42-0,44
? 700	12	3	ОК	Гранит	0,46-0,43	0,45-0,5

Таблица.2

Коэффициенты пластичности

Категория	1	2	3	4	5	6
Коэффициент пластичности	1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6

Таблица 3

Нагрузка на долото для различных типов пород

Тип долота	М	МС	С	СТ	Т	ТК	К
Q10 5 Н/м	2-6	2-6	3-8	4-9	7-10	8-12	9-15

Библиографический список

О.Г. Латышев. Разрушение горных пород.- М.: Теплотехник, 2007.-672с.

Э.А.Айзуппе. Теория разрушения горных пород: уч.пособ./ Айзуппе Э.А.- Самара.-Самар.гос. техн. ун-т.-2009.-98с.

Евсеев В.Д. Разрушение горных пород при бурении нефтяных и газовых скважин: уч.пособ./В.Д. В.Д. Евсеев.- Томск: Изд-во ТПУ, 2002.-95с.

Абатуров В.Г., Овчинников В.П. Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий буровой инструмент: уч.пособ.для вузов.- Тюмень: Изд-во Экспресс, 2008.-240с.

Размещено на Allbest.ru