Geoteh. meh. 2020, 150, 146-155

https://doi.org/10.15407/geotm2020.150.146

 

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН СТАНКАМИ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО ТИПА

1Назаров А.Е., 2Ганкевич В.Ф., 2Пащенко А.А., 2Киба В.Я.

1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины, 2НТУ «Днепровская политехника»

УДК 622.24.085

Язык: Русский

Аннотация.

В статье рассматриваются механизмы для ударно-вращательного бурения крепких горных пород, в частности погружные гидроударники. Выполнен обзор существующих конструкций гидроударников и указаны их недостатки. Рассмотрены требования, предъявляемые к гидроударникам и преимущества погружных гидроударников. Предложен новый способ улучшения работы гидроударников, который повышает коэффициент полезного действия гидроударников до 90-95 %. Показана новая конструкция погружного гидроударника двойного действия, реализующая новый способ его работы. Указано что преимущество данной конструкции гидроударника в том, что гидроудар принимается максимально возможной площадью детали ускорителя, занимающей все поперечное сечение гидроударника, которая расположена перпендикулярно набегающему потоку воды. Это позволяет максимально использовать энергию гидроудара для первичного разгона бойка. Также конструкция гидроударника позволяет выполнить дальнейший разгон бойка до необходимой скорости используя давление и расход воды, создаваемые насосной установкой путем вытеснения давлением жидкости хвостовика клапана из камеры высокого давления. Приведено подробное описание новой конструкции погружного гидроударника двойного действия на рисунках двух рабочих положений его деталей. Описаны процессы движения жидкости и перемещение деталей погружного гидроударника за один полный цикл его работы. Приведена общая методика математического расчета геометрических параметров данного погружного гидроударника двойного действия новой конструкции, в частности величина хода бойка, ускорителя и клапана ускорителя. Указаны преимущества новой конструкции погружного гидроударника и область его наиболее эффективного применения. Таким образом, разработанная конструкция погружного гидроударника двойного действия позволяет комплексно использовать энергию потока жидкости с последующим ее использованием для удаления продуктов разрушения. Это позволяет увеличить эффективность бурения погружными гидроударниками в 2-2,5 раза по сравнению с выносными гидроударниками и в 1,5-2 раза по сравнению с существующими погружными гидроударниками. Конструкция одинаково работоспособна при бурении вертикальных, горизонтальных и других скважин с произвольным углом наклона для пород любой крепости и рекомендуется для бурения скважин малого и среднего диаметра.

Ключевые слова:

гидроударник, разрушение, бурение, скважина, энергоемкость, ударно-вращательное бурение.

Список  литературы

1.    Різець кавітаційний для обертального буріння шпурів та свердловин у гірських породах середньої міцності : пат. 115203 UA / Васильєв Л.М. та ін., № а 2016 08919; заявл. 19.08.2016; опубл. 25.09.17, Бюл. № 18. 6 С.

2.    Красовський І.С. Пристрій для визначення сили удару при динамічних випробуваннях конструкцій // Геотехнічна механіка: міжвід. зб. наук. праць /  ІГТМ НАНУ. Дніпропетровськ,  2016. № 129. С. 198 – 204.

3.    Васильев Л.М., Демченко В.С. Параметры машин для вращательного бурения скважин малого диаметра : Монография. Днепропетровск : Лира, 2006. 47 С.

4.    Жулай Ю.А. Гидродинамическая кавитация // Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. / ИГТМ НАНУ. Днепропетровск, 2006. № 64. С. 142 – 149.

5.    Пащенко О.А., Ганкевич В.Ф. Технологічні резерви зменшення енергоємності руйнування в умовах дії гідростатичного тиску // Збагачення корисних копалин: Наук.техн.зб., 2016  Вип.64(105)  с.36-42.

6.    Ганкевич В.Ф., Курнат Н.Л., Пащенко А.А., Кіба В.Я.  О влиянии лазерного излучения на надежность режущего инструмента горных машин // Геотехнічна механіка: міжвід. зб. наук. праць / ІГТМ НАНУ. Дніпро, 2018. Вип.137, с.10-16.

Об авторах

Назаров Александр Евгеньевич, аспирант в отделе управления динамическими проявлениями горного давления, Институт геотехнической механики им. М.С. Полякова НАН Украины, Днепр, Украина, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Ганкевич Валентин Феодосиевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры инжиниринга и дизайна в машиностроении, Национальный технический университет «Днепровская политехника» (НТУ "ДП"), Днепр, Украина, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. .

Пащенко Александр Анатольевич, Директор Межотраслевого учебно-научного института непрерывного очно-дистанционного образования, кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазовой инженерии и бурения, Национальный технический университет «Днепровская политехника» (НТУ "ДП"), Днепр, Украина, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Киба Вячеслав Яковлевич,  магистр, старший преподаватель кафедры теоретической и строительной механики, Национальный технический университет «Днепровская политехника» (НТУ "ДП"), Днепр, Украина