Рабочее напряжение

Амплитуда рабочего напряжения при ЭР-бурении зависит от расстояния между электродами, свойств твердого тела и жидкости, а также целого ряда других факторов. В настоящее время невозможно аналитически рассчитать ее, тем более с учетом конкретных особенностей горной породы. Поэтому основой являются экспериментальные результаты и эмпирические зависимости. Высокая гетерогенность горных пород обуславливает и высокую дисперсию пробивных напряжений [6, 8, 154]. Кроме того, длина канала разряда больше расстояния между электродами, поскольку он внедряется в твердое тело на глубину, которая также имеет стохастическую природу.

Зависимость пробивного напряжения от расстояния между электродами для разных горных пород и разных диаметров скважин

Рис. 7.13. Зависимость пробивного напряжения от расстояния между электродами для разных горных пород и разных диаметров скважин:

1 - максимальное U„p (расчет по (7.1)); 2 - среднее Jnp

Однако накопленные к настоящему времени результаты позволяют судить о величине напряжений, необходимых для бурения в различных условиях. На рис. 7.13 приведены значения пробивных напряжений в зависимости от расстояния между электродами S для буровых наконечников различных конструкций и диаметров и ряда горных пород - микрокварцитов, гранитов, песчаников, мерзлоты. Обращает на себя внимание большая дисперсия даже для одной горной породы.

Результаты, приведенные на рис. 7.13 (кривая 2), показывают слабую зависимость среднего пробивного напряжения для разных горных пород в результате большого влияния на электрическую прочность реальных условий бурения, прежде всего, многоимпульсного воздействия на горную породу, вызывающего интенсивное трещинообразование на забое и стенках скважин, большой шероховатости поверхности горной породы. Зависимость величины пробивного напряжения от расстояния между электродами отражает известный «эффект полного напряжения» - Unp нелинейно (более медленно) возрастает с увеличением S: увеличение S в 7 раз приводит к возрастанию максимального значения

Unр в 2,16 раза, что позволяет использовать наконечники с большими расстояниями между электродами. Для более эффективного разрушения (увеличения вероятности и глубины внедрения канала разряда в горную породу) необходимо применять для бурения максимальные значения U, рис. 7.13, кривая 1. Кривая 1 на рис. 7.13 рассчитана по эмпирическому выражению:

где итах = 180 кВ - максимальное пробивное напряжение при S= 1,0 см; 0,4 - экспериментальный коэффициент; S - расстояние между электродами. Показатель степени в ?/пр =fls) Для разных диэлектриков и горных пород изменяется в диапазоне 0,33-0,6.

Бурение гранита буровым снарядом БИ-325 с буровыми наконечниками БН-360-80 и БН-360-120 показало, что пробивные напряжения (табл. 7.2) вполне удовлетворительно соответствуют выражению (7.1). С учетом дисперсии пробивных напряжений приемлем расчет как по (2.9), так и по (7.1). При этом появляется возможность в случае необходимости с целью уточнения величины Unp для конкретных условий бурения провести лабораторные эксперименты на двухэлектродной системе при соблюдении необходимых методических рекомендаций.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >