Анализ факторов износа бурового породоразрушающего инструмента Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Будюков Ю.Е., Власюк В.И., Спирин В.И. Алмазный породораз-рушающий инструмент: — Тула: ИПП «Гриф и К», 2005 — 288с.

2. Бучковский Е.В. Особенности технологии алмазного бурения глубоких разведочных скважин снарядами со съемными керноприемни-ками. Доклады Х международной конференции «Новые идеи в науке о Земле» 12 — 15 апреля М. РГГРУ, 2011

УДК 622.243.13 © Е.В. Бучковский, Т.Ю. Будюкова, 2012

АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ИЗНОСА БУРОВОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Рассмотрен повышенный износ подрезных алмазов коронок, при спуско-подъёмных операциях в глубоких скважинах. Проведен анализ факторов, влияющих на износ коронок при спуско-подъёмных операциях и принят метод ранжирования факторов (априорное ранжирование), основанный на экспертной оценке факторов, а для оценки значимости этого коэффициента применяется критерий Пирсона. Получены результаты априорного ранжирования факторов, влияющих на износ алмазных коронок при СПО в процессе бурения скважин КССК-76, в частности они были применены при модернизации алмазных коронок типа К-30 для бурения мягких неустойчивых пород снарядами со съемными керноприемниками. Установлено, что применение новых алмазных коронок К-30-0 эффективнее по сравнению с бурением стандартными коронками К -30. Ключевые слова: априорное ранжирование, критерий Пирсона, износ подрезных алмазов коронок, КССК, модернизации алмазных коронок, бурение скважин, спуско-подъёмные операции, обсадные трубы, скважина, коэффициент конкордации, защитные элементы матрицы коронки, модернизированные алмазные коронки.

При спуско-подъёмных операциях (СПО) в глубоких скважинах наружные подрезные алмазы коронок, двигаясь по стенке скважины, подвергаются абразивному износу вследствие прямого динамического контакта с породами или обсадными трубами ствола скважины. Путь движения подрезных алмазов при спус-

коподъёмных операциях и соответственно бурении может быть практически сопоставим, поэтому сравнимы величины износа коронок в указанных условиях.

Для формирования сведений о факторах, определяющих износостойкость алмазных коронок при СПО в процессе бурения глубоких скважин КССК-76, принят метод ранжирования факторов (априорное ранжирование), основанный на экспертной оценке факторов группой специалистов, компетентных в исследуемой области в соответствии с апробированной методикой [Кузнецов Е.С., 2001].

Из литературных источников и анализа производственных испытаний алмазных коронок при бурении глубоких скважин выявлены 11 факторов, влияющих на износ коронок при СПО (1 — диаметр коронки, 2 — диаметр корпуса коронки, 3 — выпуск алмазов, 4 — качество алмазов коронки, 5 — глубина скважины, 6 — диаметр расширителя, 7 — наличие защитных элементов матрицы, 8 — диаметр стабилизатора, 9 — наличие уступов скважины, 10 — твёрдость горной породы, 11 — время СПО). С применением анкет было получено мнение 8 экспертов. С целью статистической оценки степени совпадения мнений экспертов использовался коэффициент конкордации, а для оценки значимости этого коэффициента применялся критерий Пирсона. Результаты обработки априорной информации представлены в табл.1 и на рис. 1, анализ данных которых показывает, что наиболее значимыми факторами являются: наличие защитных элементов матрицы коронки, диаметры корпуса и коронки.

Коэффициент конкордации определяется по формуле

Ж =-—--(1)

Ж т2 (К3 - К), (1)

где К — число факторов( К = 11); т — число экспертов (т =8);

Показатель S — определяем по данным табл. 1

^ = £ Кк )2 = 6648, (2)

к=1

Подставим значение S, т и К в зависимость (1)

Ж = 212' 6648 = 0,94, (3)

82 (121 - 11)

Факторы

Рис. 1. Априорная диаграмма рангов: А — сумма рангов; А — средняя сумма рангов

Коэффициент конкордации изменяется от 0 до 1. Если он существенно отличается от нуля Ж > 0,5, то можно считать, что между мнениями экспертов имеется определённое согласие.

При Ж > 0,5 проверяем гипотезу о неслучайности согласия экспертов. Для этой процедуры используется критерий Пирсона, определяемый по формуле

Х2 = Ж ■ т (К -1), (4)

где (К - 1) — число степенной свободы.

Подставив в выражение (4) значения W, т, К имеем Хр = 0,94 ■ 8 (11 -1) = 75,2.

Полученное значение Х2Р больше табличного, поэтому при уровне значимости 0,01 результаты экспертизы могут быть признаны удовлетворительными.

Результаты этого анализа могут быть использованы для совершенствования породоразрушающего инструмента.

В частности они были применены при модернизации алмазных коронок типа К-30 для бурения мягких неустойчивых пород снарядами со съемными керноприемниками. Модернизированные алмазные коронки, получившие наименование К-30-0 были испытаны

Таблица

Факторы Условные номера экспертов, т Сумма Отклонение (Л*)2 Занимаемое Вес факторов

и их №№ к 1 2 3 4 5 6 7 8 рангов суммы рангов место

Ранги оценки А* А* М7 Чк

Диаметр 3 3 4 3 3 4 3 4 27 -21 441 3 0,14

коронки

(*= 1)

Диаметр 2 1 2 2 1 2 2 2 14 -34 1156 2 0,15

корпуса

коронки

(к= 2)

Выпуск ал- 9 9 10 10 И 9 И 9 78 30 900 11 0,01

мазов

(*=3)

Качество 4 4 3 4 4 3 4 3 29 -19 361 4 0,12

алмазов

коронки

(*=4)

Глубина 5 5 6 5 6 5 6 5 43 -5 25 5 0,11

скважины

(к=5)

Диаметр 7 8 7 7 8 7 8 6 58 10 100 7 0,07

расширите-

ля (к=6)

Окончание табл.

Факторы Условные номера экспертов, т Сумма Отклонение (Л*)2 Занимаемое Вес факторов

и их №№ к 1 2 3 4 5 6 7 8 рангов суммы рангов место

Ранги оценки а^ А* М7 Чк

Наличие 1 2 1 1 2 1 1 1 10 -38 1444 1 0,17

защитных

элементов

матрицы

(*=7)

Диаметр И И и И 10 И 9 10 84 36 1296 10 0,03

стабилиза-

тора (£=8)

Наличие 8 7 8 8 7 8 5 И 62 14 196 8 0,06

уступов

в скважине

(*=9)

Твёрдость 10 10 9 9 9 10 10 8 75 27 729 9 0,05

горной по-

роды (£=10)

Время СПО 6 6 5 6 5 6 7 7 48 0 0 6 0,09

(*= И)

ИТОГО к ЕЛ 1 .528 5 = 6648 1,00

в сопоставимых геолого-технических условиях совместно с базовыми коронками К-30 при бурении плановых разведочных скважин в Норильской геолого-разведочной экспедиции. При этом было установлено [1, 2], что применение новых алмазных коронок К-30-0 эффективнее по сравнению с бурением стандартными коронками К-30 : по стойкости — на на 41%, по механической скорости бурения — на 25%, по выходу керна на 11%

Таким образом для формирования сведений о факторах, определяющих износостойкость алмазных коронок при СПО в процессе бурения глубоких скважин снарядами КССК-76 целесообразно применение метода ранжирования факторов, основанного на экспертной оценке их группой специалистов, компетентных в исследуемой области, и способствующего выявлению наиболее значимых факторолв с учетом которых проводится модернизация указанного алмазного породоразрушающего инструмента.

Результаты априорного ранжирования факторов, влияющих на износ алмазных коронок при СПО в процессе бурения скважин КССК-76.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бучковский Е.В., Будюков Ю.Е., Власюк В.И., Рудой О.В. Анализ опыта бурения глубоких разведочных скважин КССК-76 в Норильском районе.Приоритетные направления развития науки и технологий: доклады 1Х Всероссиской научно-техн. конф — Тула: изд-во «Инновационные технологии», 2011. — 228с.

2. Бучовский Е.В., Будюкова Т.Ю. Ранжирование факторов иноса бурового породоразрушающего инструмента. Устойчивое развитие, рациональное природопользование: доклады Международной научно-технической конференции — Тула; изд-во «Инновационные технологи», 2011.

СОДЕРЖАНИЕ

Бучковский Е.В.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ АЛМАЗНЫХ

КОРОНОК НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РАБОТЫ ТРЕНИЯ

ПРИ БУРЕНИИ..............................................................................................3

Бучковский Е.В., Будюкова Т.Ю. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ИЗНОСА БУРОВОГО

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.......................................8