УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРЕПОСТИ .ГОРНЫХ ПОРОД Советский патент 1981 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к информаци онно-измерительным устройствам,предназначенным для оптимизации управления процессом бурения, и может быть применено в буровых станках. Известно устройство для определения крепости горных пород при работе с импрегнированным алмазным породоразрушающим инструментом, содержащее датчики механической скорости бурени осевой нагрузки и частоты враще-; ния 1 . Однако метод определения категори породы весьма трудоемкий, он основан на измерении объема разрушенной породы при норьированных ударных воздействиях на мерную пробу породы. Цель изобретения - повьшение точности определения крепости и частоты вращения в процессе бурения. Указанная достигается тем, что в устройство, содержащее датчик осевой нагрузки, датчик частоты вращения, датчик механиче.ской скорости бурения, дополнительно введены блок определения мощности управления буримости характеризующий приток мощности со стороны управления, и блок определения буримости горной породы, характеризующий сопротивление горной породы разрушению величиной обратной удельной работе ее разрушения,Причем входы блока определения мощности управления подключены к датчикамосевой нагрузки и частоты вращения, а вход блока определения буримости подключен к датчику механической скорости бурения. На чертеже представлена функциональная схема устройства для определения крепости горных по.род. Предлагаемое устройство содержит атчик 1 частоты вращения, датчик осевой нагрузки, блок 3 определеия мощности управления, блок 4 опрееления буримости, датчик 5 мехаической скорости бурения. Датчик 1 частоты вращения коронки подключен к одному из входов блока 3 определения мощности управления, ко второму входу блока 3 подключен выход датчика 2 осевой нагрузки на коронку, а выходы блока 3 и датчика 5 механической скорости бурения подключены к раздельным входам блока 4 определения буримости Для бурения импрегнированной ко.ронкой справедливо уравнение (} где - механическая .скорость бурения; -осевая нагрузка; -частота вращения коронки; -площадь торца коронки .(площадь забоя); -коэффициент, характеризующий (для определенного типа инструмента) физикомеханические свойства буримой породы, ее буримост Выражение (2) показывает, что коэффициент Kg является величиной, .обратной величине yдeJIьнoй работы разрушения (А цд ), Согласно (О и (2) любое изменение любого из управляющих параметров вызьшает йропорциональное изменение механической скорости бурения и, следовательно-, коэффициент Kg, характеризующий буримость остается неизменным. В случае, когда F const и в породах с различными физико-химиче.скими свойствами различная механическая скорость и, следовательно, различная буримость Kg. Предлагаемое устройство для.опре деления крепости горных пород работ ет следующим образом. Сигналы с датчика 1 частоты п вр щения и датчика 2 осевой нагрузки F на коронку поступают в блок 3 определения мощности (FC, )управления, где осуществляется операция уьшожения. С выхода блока 3 сигнал, пропорциойапьный произведению (), поступает на один извходов блока 4 определения буримости, на второй вход которого одновременно поступае сигнал с выхода датчика 5 механичес скорости бурения, а на третий вход вводится постоянный сигнал, пропорциональный площади S торца импрегнированной алмазной коронки. В блоке 4 вырабатывается сигнал, пропорциональный буримости К горной породы, путем деления сигнала . датчика 5 механической скорости на сигнал с блока 3 мощности управления. Этот сигнал в процессе бурения импрегцированной алмазной коронкой не реагирует на изменения управляющих параметров, отражая однозначно только буримость горных пород. Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает оперативность измерения крепости горной породы в. процессе бурения и полноту ее характеристики. Предварительный расчет показывает что контроль основных параметров процесса бурения (осевой нагрузки, частоты вращения, буримость горной породы) позволяет получить экономию на истирающих материалах в денежном выражении (0,15+0,33) р./м в зависимости от буримости горной породы. Снижение расхода алмазов составляет 12,2-6,2%, что обеспечивает увеличение объема бурения на 9,6% тем же количеством алмазных коронок. Формула изобретения Устройство для определения крепости горных пород при работе с импрегнированным алмазным породоразрушающим инструментом, содержащее датчики механической скорости бурения, осевой нагрузки и частоты вращения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения крепости в процессе бурения, оно снабжено блоком определения мощности управления буримости, причем входы блока определения мощности управления подключены к датчикам осевой нагрузки и частоты вращения, а второй вход блока определения буримости подключен к датчику механической скорости буре.ния. Источники информации, принятые во внимание при экцпертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 470592, кл. Е 21 В 45/00, 1968.

S 9 con si