Исследование термического разупрочнения горной породы при алмазном бурении с импульсной промывкой

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:

А.Ю.Дреус, канд. техн. наук, доц., Днепропетровский национальный университет им. О.Гончара, г. Днепропетровск, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А.К.Судаков, д-р техн. наук, доц., Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет», г. Днепропетровск, Украина, e-mail: sudakovy@ukr.net

А.А.Кожевников, д-р техн. наук, проф., Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет», г. Днепропетровск, Украина, e-mail: sudakovy@ukr.net

Ю.Н.Вахалин, канд. техн. наук, доц., Государственное высшее учебное заведение «Украинский государственный химико-технологический университет», г. Днепропетровск, Украина

Abstract:

Цель. Исследование влияния импульсной подачи промывочной жидкости при бурении алмазными коронками на разупрочнение горной породы.

Методика. Теоретическое исследование процессов разупрочнения горной породы при нестационарном термическом воздействии на основе теории термоупругости. Выполнен сравнительный анализ термонапряженного состояния породы при бурении с импульсным и постоянным режимами промывки.

 Результаты. Определены условия перехода трещин в подвижное состояние и снижение прочности породы. Получены расчетные соотношения для скорости развития трещин и времени задержки процесса разрушения. Показано, что при импульсном режиме подачи промывочной жидкости в горной породе создаются условия для термического разрушения. За счет более высокой, чем для режима с постоянной промывкой, амплитуды температуры на забое скважины происходит разупрочнение поверхностного слоя горной породы. При бурении по граниту среднее снижение прочности составляет 12 %.

Научная новизна. Впервые выполнен анализ термонапряженного состояния породы и обоснована возможность использования термоциклического эффекта для повышения эффективности процесса разрушения горной породы при бурении алмазными коронками. Впервые определены характеристики процесса термического разрушения породы: минимальные размеры трещин и минимальное время задержки начала разрушения, выполнена оценка снижения прочности породы для алмазного бурения. Показано, что технология импульсной подачи промывочной жидкости способствует снижения энергоемкости процесса разрушения породы.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при разработке технологий импульсного бурения скважин, для определения энергоэффективных параметров процесса. 

Список літератури / References:

1. Bezsonov, Yu.D., 1996. Drilling of exploration wells using pulse supply of drilling liquid. In: Bezsonov Yu.D., ISSN 2071-2227, Науковий вісник НГУ, 2016, № 3 9

Davidenko A.N. and Sirik, V.F., 1996 Burenie skvazhin v oslozhnenyh usloviah, Donetsk. pp. 8–9

Бессонов Ю. Д. Бурение геологоразведочных скважин с приложением импульсов промывочной жидкости / Ю.Д.Бессонов, А.Н.Давиденко, В.Ф.Сирик // Бурение скважин в осложненных условиях. – Донецк, 1996. – С. 8–9.

2. Tungusov, S.A., 2009. Increasing the productivity of drilling wells through the use of a pulsing flushing. Razvedka i okhrana nedr. No. 8. pp. 42–47.

Тунгусов С.А. Повышение производительности бурения скважин за счет применения пульсирующей промывки / С.А.Тунгусов // Разведка и охрана недр. – 2009. – №8. – С. 42–47.

3. Li G., Shi H., Liao H., Shen Z., 2009. Hydraulic Pulsed Cavitating Jet–Assisted Drilling. Petroleum Science and Technology, No. 2, Vol. 27, pp. 197–207.

4. Iudin, M.M., 2007. About fractured rock mass. Gornyi informacionno-analiticheskij bjulleten (nauchno-tehnicheskij zhurnal), Vol. 17, No. 2, pp. 278–283.

Иудин М.М. О трещиноватости массива горных пород / М.М.Иудин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2007. – Т. 17. – №. 2. – С. 278–283.

5. Zhang, L., Mao, X., and Lu, A., 2009. Experimental study on the mechanical properties of rocks at high temperature. Science in China Series E: Technological Sciences, 52(3), pp. 641–646.

6. Ischenko, K. S., 2012. Studying the mechanism of the rock breaking and structural changes in the rocks under thermal loading. In: K. S. Ischenko and V. Ya. Osenniy, 2012 Geotehnicheskaya mehanika: Mezhved. sb. nauch. tr. Dnepropetrovsk: IGTM NANU, 2012. Vol. 107. pp. 115–130.

Ищенко К.С. Исследование механизма разрушения и структурные изменения в горных породах при их термическом нагружении / К.С.Ищенко, В.Я.Осенний // Геотехническая механика. – Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. – Вип. 107. – С. 115–130.

7. Brodov, G.S., 2001. Osnovy termomehanicheskogo kolonkovogo bureniya [Basics of thermomechanical exploration drilling]. Saint Petersburg: VITR, Russia.

Бродов Г.С. Основы термомеханического колонкового бурения / Бродов Г.С. – СПб.: ВИТР. – 2001. – 55 с.

8. Yermakov, S.A., Fedorov, L.N., Vashchenko, D.S., and Skriabin, R.M., 2010. Experimental study of strength reduction of hard rock under heated by friction friction element of the thermomechanical core bit. Gornyi informacionno-analiticheskij bjulleten (nauchno-tehnicheskij zhurnal), No. 7, pp 151–155.

Экспериментальные исследования разупрочнения крепких горных пород при нагреве трением фрикционных элементов термомеханической коронки / С.А.Ермаков, Л.Н.Федоров, Д.С.Ващенко, Р.М.Скрябин. // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2010. – № 7. – C. 151–155.

9. Kozhevnikov, A.A., Krysan, V.V., Vakhalin, Yu.N. and Livak, O.V., 2011. Razrushenie gornykh porod pri termotsyklicheskom vozdeistvii [Rock formation decomposition under shocking cooling]. Dnipropetrovsk: LizunovPress.

Разрушение горных пород при резком охлаждении / [Кожевников А.А., Крысан В.В., Вахалин Ю.Н. и др.] – Днепропетровск: ТОВ „ЛiзуновПрес‟. – 2011. – 152 с.

10. Kozhevnikov, A.A., Goshovskiy, S.V., Dreus, A.Yu., and Martynenko, I. I., 2007. Thermal field of a diamond bit in the course of drilling using non-stationery mode of borehole flushing. Dopovidi Natsionalnoy akademii nauk Ukrainy, No. 2, pp. 62–67.

Тепловое поле алмазной коронки при бурении с нестационарным режимом промывки скважины / А.А.Кожевников, С.В.Гошовский, А.Ю.Дреус, И.И.Мартыненко // Доповіді Національної академії наук України. – 2007. – №2. – С. 62–67.

Files:
03_2016_Dreus
Date 2016-07-29 Filesize 404.54 KB Download 357

Посетители

3311957
Сегодня
За месяц
Всего
37
8181
3311957

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Архив журнала по выпускам 2016 Содержание №3 2016 Разработка месторождений полезных ископаемых Исследование термического разупрочнения горной породы при алмазном бурении с импульсной промывкой