Разработка вибратора гидравлического

Иогансен К.В.
"Спутник буровика: Справочник. 3-е изд. – М.: Недра, 1990. – 303с. С. 135-138.

Сила прихвата зависит от его типа и вида. Исходя из представления о физической сущности прихватов, возникающих под действием перепада давления, усилие, необходимое для извлечения инструмента, без учета его веса может быть определено их закона статического трения:

Р= L(m b + b1) + m (Q + Рэ),

где
  • L - длина прихваченной части бурового снаряда,
  • b - длина хорды, соответствующая этой дуге,
  • b - длина дуги трубы,
  • Q - составляющая веса снаряда в искривленной или наклонной скважине,
  • m - коэффициент трения поверхности труб о глинистую корку,
  • Рэ - равнодействующая сила молекулярного притяжения.
С увеличением толщины глинистой корки и глубины внедрения в нее колонкового набора дуга, боковая поверхность и адгезионные силы возрастают, а хорда и сила прихвата за счет разности гидростатического и пластового давления имеют явно выраженную экстремальную зависимость. Уменьшение зазора между трубами и стенками скважины приводит к увеличению поверхности, находящейся в сцеплении с глинистой коркой. Адгезионные силы при этом могут достигать 50 % от общей силы прихватов. Соотношение составляющих сил зависит от геолого-технических условий бурения.
Для извлечения расклиненного снаряда к нему надо приложить такое усилие, при котором начнется разрушение вывала или стенок скважины:

Р=аbcoscB,

где
  • a и b - длина и ширина элемента, имитирующего клин;
  • с - средний угол наклона элемента;
  • В - временное сопротивление породы сжатию.
При расклинивание стальными, термически обработанными предметами и вывалами очень крепких пород разрушаются, как правило, породы массива. Если же вывал или предмет, имитирующий клин, менее прочны, чем стенки скважины, то происходит их раздавливание или смятие. Площадь контакта равна боковой поверхности прихваченной части колонкового набора. Сопротивление сжатию шлама и других сыпучих рыхлых материалов значительно возрастает за счет ограниченного диаметра скважины, поэтому сила прихвата может быть очень большой и превышать, как правило, допустимые на буровой снаряд нагрузки:

Рш= ПdlCсж,

где
  • d - диаметр колонкового набора,
  • l - длина прихваченной части,
  • Ссж - сопротивление шлама сжатию с учетом ограниченных размеров скважины.
Максимальная сила зажима коронки в суженном интервале скважины может достичь значения:

Рmax = СсмFk,

где
  • Ссм и Fk - допустимое натяжение смятия и площадь поперечного сечения корпуса коронки.
Выведенные для обсадных труб формулы могут использоваться для ориентировочного определения силы прихвата колонкового набора после обвала стенок скважины.