Абразівностьгорной породи залежить від твердості породоутворюючих мінералів, від характеру зчеплення зерен один з одним, від крупності і форми зерен, від щільності породи і ступеня її тріщинуватості.
Найбільш абразивними є крупнокрісталліческіе породи, що складаються із зерен твердих мінералів, слабо пов'язаних між собою, і утворюють при бурінні великий гострокутий шлам. Тріщинуваті породи більш абразивний, ніж нетріщинуватих, монолітні. При бурінні в тріщинуватих і пористих породах різці бурової коронки обколюють гострі краї тріщин і утворюються при цьому великі незграбні частки породи перетіраются під торцем, викликаючи інтенсивний знос породоразрушающего інструменту.
Крім того, обсяг бурового шламу при бурінні таких порід значно збільшується за рахунок часткового руйнування керна в зоні його входу в колонкову трубу, що також істотно підвищує знос інструменту.
При алмазному бурінні абразивні властивості гірських порід в масиві викликають знос об'ємних і підрізних алмазів бурової коронки, які постійно перебувають в контакті з гірською породою і зношуються. Ще більшого значення при алмазному бурінні мають абразивні властивості шламу гірських порід, який викликає знос матриці алмазної коронки. Цей знос виникає в результаті абразивного впливу бурового шламу і частинок роздробленого керна, що виносяться промивної рідиною через зазор між забоєм свердловини і торцем коронки, а також між стінками свердловини і корпусом коронки.
Ступінь абразивності породи в масиві не завжди збігається зі ступенем абразивності її шламу. Тому одне з основних правил алмазного буріння полягає у виборі коронки, у якій якість алмазів і зносостійкість матриці були б підібрані відповідно абразивним властивостями породи, щоб коронка рівномірно зношувалися. Знос матриці повинен випереджати знос алмазів настільки, щоб алмази протягом всього терміну служби коронки виступали з матриці на певну величину, необхідну для її ефективної роботи на забої.
Для оцінки абразивності гірських порід запропоновано багато способів, однак в основі їх покладено один і той же принцип: це стирання еталонного матеріалу (коронка, скляний диск, сталевий стрижень і т.д.) випробуваної породою в польових умовах. Найбільш часто використовуються методи по втраті ваги кульок або сталевого стрижня.
Спосіб стрижня, розроблений Л. І. Бароном і А. В. Кузнєцовим полягає у визначенні втрати ваги стрижня зі сталі сріблянки при терті про гірську породу. Стрижень виготовляється з необробленої термічної стали серебрянки. Діаметр стрижня 8 мм. Спосіб придатний для порід і мінералів з твердістю 3 і вище за шкалою Мооса.
Критерієм абразивности гірської породи вважається втрата у вазі стрижня (в мг) за 10 хв. Стрижень обертається за допомогою спеціально пристосованого дриля при осьової навантаженні 15 кг і швидкості обертання 400 об / хв-
Як зразки випробовуються керни або штуфи породи з рівною (нешліфовані) поверхнею. Діапазон значень абразивності за цим методом є досить широким - від часткою мг для вапняків і глинистих сланців до 100 мг, для авгітоплагіоклазового порфіриту і дрібнозернистого корунду (табл. 5.17).
Показник абразивності А за методом Л.І.Барона і А.В.Кузнецова обчислюється за формулою
де qi - втрата маси еталонного стрижня за кожен парний досвід (випробування проводять з двома кінцями стержня), мг; n - число парних дослідів, які обирають залежно від коефіцієнта Кv.
де Кд = 0,15 ÷ 0,25 - допустиме відхилення точності визначення показника; V - коефіцієнт варіації, що залежить від структури гірської породи; для крупнозернистих порід (з розміром зерен 5 мм) К = 30%; для середньозернистих (2-5 мм) К = 22%; для дрібнозернистих (0,2-2 мм) V = 19%; для тонкозернистих з включеннями (0,2 мм) V = 34%.
Гірські породи в залежності від показника абразивности Л.І. Бароном і А.В. Кузнєцовим розділені на вісім класів:
вельми малоабразивних породи
породи нижче середньої абразивності
породи вище середовищ ній абразивности
породи підвищеної абразивності
найвищою мірою абразивні
У ЦНИГРИ розроблений метод визначення абразивності гірських порід, заснований на втрати маси свинцевих кульок при взаємодії з роздробленою породою, розмір фракції якої становить 0,5 мм і менше.
де Q - втрата маси стирається матеріалу свинцевих кульок, мг.
Залежно від Кабрио гірські породи розділені на шість класів: