Подготовка пар трения исследуемых материалов к работе

Ознакомление с прибором ВСВ-25

Цель лабораторной работы

Изучение влияния воздействия буровых растворов внутреннее трение в лабораторной модели щели

 

 

Нарушение устойчивости литифицированных глинистых пород на стенках скважины зависит от наличия в породах объёмной сети трещин, размеры ячеек которой соизмеримы и меньше диаметра этой скважины. Трещины могут быть естественными и искуственными. Естественные образовались в результате геологических процессов осадконакопления, литогенеза, метаморфизма, тектоники. Искусственные трещины образуются под действием бурильного инструмента и перераспределения напряжений.

Искусственные трещины отличаются от естественных большей хаотичностью. Кроме того, в искусственных трещинах поначалу отсутствует выпавший в осадок наполнитель, который вместе с буровым раствором и его фильтратом может сильно повлиять на внутреннее сцепление, что непосредственно связано с устойчивостью стенок скважины.

Цель данной лабораторной работы заключается в том, чтобы с помощью имитации простейшей трещины, которая делается из аналогичной породы, что и интересуемый интервал бурения, спрогнозировать качественное влияние одного шламовыносящего агента в сравнении с другим, на внутреннее сцепление и внутреннее трение размокшей горной породы на стенках скважины.

 

 

Перед выполнением лабораторной работы необходимо осмотреть прибор и произвести тренировочную сборку-разборку съёмных, в процессе опыта, деталей.

Принцип работы прибора заключается в создании регистрируемых нагрузок (вертикальной до 1 тс и горизонтальной срезающей до 0,2 тс) на образец, вкладываемый в гнездо прибора.

Съёмные в процессе опытов детали прибора (рисунки 4.1, 4.2, 4.3):

- верхняя пружина 1 с индикатором часового типа 2,

- верхняя часть вставки гнезда 3,

- втулка 4 с резьбой и кольцом 5 на резьбе

- нижняя часть вставки гнезда 6.

Ручными приводами 7 и 8, посредством зубчатых передач, находящихся внутри барабанов 9 и 10, сжимаются рабочие пружины 11 и 12 и тем самым создаются нагрузки. на пару трения, состоящую их двух брусочков горной породы.

Жёсткость верхней пружины 1 к_в =1,88кгс/0,01мм. Жёсткость боковой пружины 2 к_б=0,34кгс/0,01мм.

Конструкцией прибора ВСВ-25 предусмотрено две скорости нагружения – быстрый и медленный. Если специальная защелка зафиксирована в пазу рычага зубчатой передачи, то работает быстрый режим нагружения. Если защелка утоплена в паз барабана, то работает медленный режим нагрузки.

Рисунок 4.1 – ВСВ-25 в сборе

Рисунок 4.2 – ВСВ-25 с извлекаемыми при опытах деталями

Рисунок 4.3 – ВСВ-25 в полной разборке

 

 

Исследуемые образцы представляют собой два одинаковых прямоугольных параллелепипеда из интересуемого материала размерами 20мм x 11мм x 70 мм, которые пришлифовываются друг к другу одной из больших плоскостей. При вкладывании образцов пары трения в соответствующие пазы вставок гнезда, грани трения образцов должны выступать над поверхностью вставок на 2 - 3 мм, с тем, чтобы во время опытов контактировали между собой не вставки гнезда, а только сами образцы.

Достаточной параллельности (в пределах чувствительности измерительных приборов) между плоскостями трения и вектором боковой нагрузки при изготовлении вставок гнезда и пар трения достигнуть сложно. Однако издержки изготовления обходят правильной ориентацией образцов пары трения закладываемых в гнездо прибора. Если после этой закладки ось трущихся плоскостей с вектором боковой нагрузки будет составлять положительный угол, то при сдвиге одного образца относительно другого, верхний образец несколько поднимется и нормальная нагрузка из-за сжатия верхней рабочей пружины соответственно увеличится, что будет давать завышенные результаты и влиять на стабильность результатов опытов. Поэтому необходимо сориентировать образцы пары так, чтобы при сдвиге верхний образец несколько опускался. Это достигается опытным путём на приборе ВСВ-25:

Пара кладется во вставку гнезда, паз которой должен быть сориентирован параллельно приложению боковой силы. Тележка приводится в нулевое положение, верхняя пружина нагружается и, затем, разгружается до момента показания индикатором ноля. (В этот момент рычаг следует сразу остановить для недопущения люфта). По этому индикатору, посредством нагружения боковой пружины, определяется направление вертикального перемещения верхнего образца пары трения. Таким образом, методом подбора находится правильная ориентация вставок гнезда и образцов пары трения относительно прибора и друг друга, после чего они метятся в этом положении.

Подогнав, пришлифовав и прометив пары трения можно приступать к сериям опытов.