Деякі пояснення ударного механізму впливу на гірські породи при бурінні свердловин

Анотація

Мета. Розробка теоретичних основ, конструктивної схеми та методики розрахунку режимно-технологічного супроводження процесів спорудження свердловин за умов використання модернізованих пристроїв абразивно-механічного ударного способу руйнування гірського масиву. Методика дослідження. Теоретичні й лабораторні дослідження особливостей функціонування пристроїв абразивно-механічного ударного способу руйнування гірського масиву, виконано із застосуванням сучасних методів аналітичного аналізу і експериментальних досліджень, зокрема шляхом використання загальних принципів математичного та фізичного моделювання, методик обробки результатів досліджень у середовищі EXCEL, МАТНСАD, контрольно-вимірювальних приладів і матеріалів. Протікання свердловинних вибійних бурових процесів моделювалось на експериментальних свердловинах навчального бурового полігону Національного технічного університету «Дніпровська політехніка» із застосуванням бурового верстату ЗІФ-650М та бурової установки УКБ-4П, а також відповідного бурового і допоміжного інструменту. Результати дослідження. Детальним аналізом конкретних робіт і досліджень показана перспективність розробки методів гідромеханічного буріння, ефективних як з позицій механіки руйнування, так і енергоємності процесу. Встановлена необхідність визначення фізичної суті явищ, які відбуваються при відділенні елементу гірської породи від масиву в умовах зовнішнього тиску, що у свою чергу дозволить в изначати найбільш раціональні параметри руйнування гірської породи на вибої свердловини, тобто максимальну продуктивність при мінімальних витратах енергії. Вивчені засадничі принципи механізму руйнування гірських порід ударами куль з виведенням найважливіших аналітичних залежностей, що характеризують вибійні процеси формування свердловини. Наукова новизна. Позначений основний критерій, що визначає ефективність руйнування гірських порід – енергоємність відділення елементу від масиву, яка є власною характеристикою матеріалу і відбиває витрати енергії на відділення деякого об'єму від гірського масиву. Практичне значення. Показаний механізм взаємодії основних деталей і вузлів розроблених бурових снарядів, що забезпечує досягнення раціональних показників процесу спорудження свердловин у відповідних гірничо-геологічних умовах. Сформульовані теоретичні і практичні основи роботи механічного породоруйнівного органу пристроїв, що розробляються. З'ясовані основні параметри процесу руйнування гірських порід в повітрі і водному середовищах. Виділені принципи і методи встановлення впливу гідростатичного тиску на ефективність руйнування гірських порід при абразивно-механічному ударному бурінні.