Файл: Курсовая работа По дисциплине Механика грунтов.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВО «СамГТУ»)
Кафедра « Бурение нефтяных и газовых скважин»
Курсовая работа

По дисциплине: «Механика грунтов»

Вариант 7

ВЫПОЛНИЛ	Сергеев Илья Александрович
	(студент,курс,группа) 2 курс 265/ИС
ПРОВЕРИЛ	Руководитель курсового проекта
	Богомолов Родион Михайлович
	(фамилия, имя, отчество)
Допуск к защите
	(дата)
	(оценка и роспись руководителя)

г.Самара

2022 г.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

В курсовой работе необходимо решить четыре основные задачи:

1.Определить механические свойства горных пород.

2.Определить осевую нагрузку на долото при бурении, исходя из условия объемного разрушения горной породы.

3.Найти мощность, затраченную на преодоление сопротивлений, встречаемых при разрушении горной породы лопастным долотом.

---

4.Найти мощность, затраченную на преодоление сопротивлений, встречаемых при разрушении горной породы шарошечным долотом.
Определение механических свойств горных пород

Задача №1

Определить твердость горной породы, коэффициент пластичности и работу разрушения.

Груз 50 кг, d=1,6 мм, V=9 мм.



Рис. 1. График нагрузка-деформация.

Решение:

В качестве исходных данных используются графики ,полученные 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 µ_Р=Р/100=250/100=2,5 кг/мм,

- 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 1, 2 видно, что порода является глиной , категория пластичности – 4, коэффициент пластичности 3-4, категория твердости – 2. По механическим свойствам порода является пластично-хрупкой.

Примечание: Все измерения по графику умножаются на масштабный коэффициент.

По оси нагрузки количество клеток (мм) умножается на вес груза (дан по вариантам), деленный на 100, чтобы превратить значение в кг.

По оси деформации количество клеток умножается на 0,004 (во всех вариантах), чтобы получилась деформация.

Таблица 1

Механические характеристики горных пород

Твердость Рт 107, Па	Катего­рия	Группа	Тип долота	Порода	Коэффициент_трения_µ'>Коэффициент трения µ0
					ρ = 1000 кг/м3	ρ>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

Определение осевой нагрузки на долото при бурении, исходя из условий объемного разрушения горной породы

Задача №2.

Определить осевую нагрузку на долото при бурении из условия объемного разрушения горной породы. Исходные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Исходные данные:

№ интер­ала	Группа твердости	Твердость по штампу	Коэффициент перекрытия	Диаметр долота D, м	Начальная тупизна зубьев b, м
1	М	247	1,11	0,37	0,0038
2	М	344	1,12	0,32	0,0039
3	С	946	1,13	0,269	0,0024
4	Т	2007	1,14	0,214	0,0025
5	Т	2348	1,15	0,214	0,0026
6	М	383	1,16	0,190	0,0018

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.	FH=0,5∙	1,11	∙	0,37	∙	0,0038	=	7,8	∙ 10-4 м2
	FH∙Рш=	7,8	∙	10-4 ∙	247	∙ 106	=	1,93	∙ 105 Н
2.	FH=0,5∙	1,12	∙	0,32	∙	0,0039	=	6,98	∙ 10-4 м2
	FH∙Рш=	6,98	∙	10-4 ∙	344	∙ 106	=	2,4	∙ 105 Н
3.	FH=0,5∙	1,13	∙	0,269	∙	0,0024	=	3,65	∙ 10-4 м2
	FH∙Рш=	3,65	∙	10-4 ∙	946	∙ 106	=	3,45	∙ 105 Н
4.	FH=0,5∙	1,14	∙	0,214	∙	0,0025	=	3,04	∙ 10-4 м2
	FH∙Рш=	3,04	∙	10-4 ∙	2007	∙ 106	=	6,1	∙ 105 Н
5.	FH=0,5∙	1,15	∙	0,214	∙	0,0026	=	3,2	∙ 10-4 м2
	FH∙Рш=	3,2	∙	10-4 ∙	2348	∙ 106	=	7,51	∙ 105 Н
6.	FH=0,5∙	1,16	∙	0,190	∙	0,0018	=	2	∙ 10-4 м2
	FH∙Рш=	2	∙	10-4 ∙	383	∙ 106	=	0,76	∙ 105 Н

---