Совершенствование технологии и технических средств сооружения скважин в песчаных и глинистых грунтах

• Автор: Поварницын, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 25.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ НАКЛОННЫХ И

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН В ГОРНЫХ ПОРОДАХ 1-1У

КАТЕГОРИИ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Современное состояние технологии бурения наклонных и горизонтальных скважин в горных породах 1-1У категории по буримости
1.2. Исследование взаимодействия породоразрушающего инструмента вращательно-раскатывающего действия с грунтом
1.3. Анализ методов определения деформационных и силовых показателей взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой НУ категории по буримости
1.3.1. Теоретические и экспериментальные исследования взаимодействия породоразрушающего инструмента с грунтом
1.3.2. Анализ математических моделей взаимодействия породоразрушающего инструмента с грунтом

1.4. Выводы и задачи исследования

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методы экспериментального исследования взаимодействия породоразрушающего инструмента с грунтом
2.1.1. Метод экспериментальных исследований
2.1.2. Метод подготовки образцов грунта
2.1.3. Метод лабораторного определения прочностных и деформационных свойств грунта
2.1.4. Метод определения скоростей полей деформаций
2.1.5. Метод математической обработки результатов эксперимента
2.2. Метод математического моделирования процесса взаимодействия породоразрушающего инструмента с грунтом
2.2.1. Напряженное состояние в трехмерной декартовой системе координат
2.2.2. Деформации
2.2.3. Закон упругости
2.2.4. Анализ математических моделей грунта
2.2.5. Упругопластическая модель грунта
2.2.6. Метод конечных элементов
2.2.7. Уравнения движения
2.3. Метод оптимизации
2.4. Метод полиномиальной интерполяции
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
3.1. Определение количества измерений
3.2. Определение деформационных и прочностных свойств грунта
3.3. Исследование силовых показателей взаимодействия конусного элемента с грунтом
3.4. Исследование характера деформационного процесса в грунте
3.5. Разработка и обоснование математической модели
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЕОМЕТРИИ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ВРАЩАТЕЛЬНО-РАСКАТЫВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ НА СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ
4.1. Исследование влияния осевого положения уплотняющих элементов ПРИ вращательно-раскатывающего действия на силовые характеристики бурения скважин в грунте
4.2. Исследование комплексного влияния параметров уплотняющих элементов и винтовой спирали ПРИ на силовые характеристики бурения скважин в грунте
4.3. Разработка метода расчета породоразрушающего инструмента
4.4. Разработка программы-макрос
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Акт внедрения
Приложение Б. Оборудование и материалы
Приложение В. Испытания грунта методом компрессионного сжатия
Приложение Г. Испытания грунта методом одноплоскостного среза
Приложение Д. Уравнение для определения параметров ПРИ без выемки
грунта
Приложение Е. Уравнение для определения параметров ПРИ с
интегрированным грунтоносом
Приложение Ж. Текст программы-макрос

использовать эмпирические формулы, полученные по результатам экспериментов Ю. А. Ветрова для блокировочного резания грунта ножом.
В предложенном методе расчета силовых характеристик взаимодействия винтовой спирали, корпуса агрегата и центраторов для описания физических свойств горной породы (угля) принята жесткопластическая модель [72].
Метод расчета, предложенный В. Ф. Горбуновым, А. Ф. Эллером, В. В. Аксеновым, можно использовать только для приближенного расчета параметров взаимодействия ПРИ вращательно-раскатывающего действия с горной породой 1-1У категории, так как существуют различия в геометрических характеристиках инструмента и в физических свойствах проходимых горных пород.
В работах Б. Ф. Белецкого приведены теоретические сведения и экспериментальные данные взаимодействия кольцевого ножа и конусного наконечника с грунтом.
Общее усилие при проходке горизонтальной скважины способом задавливания складывается из усилия резания грунта ножевым породоразрушающим инструментом и усилия задавливания буровой колонны. При этом усилие передвижки зависит от веса буровой колонны и веса вышележащего грунта в пределах свода обрушения. Параметры проходки скважины можно определить по формуле (1.8) [9].
Р = Чс1 + [2( + £)Р1+чт[/, (1-8)
где цс - удельное сопротивление вдавливанию ножа в грунт, Н/м; I - длина ножевого породоразрушающего инструмента, м; £, - коэффициент бокового давления грунта, д.ед.; я„, - удельный вес буровой колонны, Н/м; Ь - длина скважины, м; /- коэффициент трения буровой колонны о грунт, д.ед.; Р; -вертикальная нагрузка на 1 м длины буровой колонны, Н/м.
Вертикальная нагрузка, обусловленная весом пород в пределах свода обрушения [15, 4].