Выбор рационального типа бурового инструмента и системы очистки скважин при бурении мерзлых пород

• Автор: Шевченко, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА И СПОСОБОВ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ РАЗРУШЕНИЯ ИЗ СКВАЖИНЫ ПРИ ПРОХОДКЕ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН В МЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ.
1.1 Особенности физико-механических свойств и строения сложноструктурных мерзлых массивов на карьерах Сибири и Северо-востока РФ.

1.2 Осложнения, возникающие при бурении взрывных скважин в мерзлых массивах.

1.3 Анализ исследований по созданию и работе бурового инструмента и способов очистки скважин от буровой мелочи в условиях мерзлых пород.

1.4 Цель и задачи исследований.

2. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ БУРОВОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПРОХОДКИ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН В МЕРЗЛЫХ МАССИВАХ СЛОЖНОСТРУКТУРНОГО СТРОЕНИЯ.
2.1 Требования к буровому инструменту в зависимости от физико-механических свойств горных пород, слагающих уступ карьера.
2.2 Буровые долота для проходки взрывных скважин в мерзлых породах ниже средней крепости.

2.3 Буровые долота для проходки скважин в гравийно-галечных отложениях.

2.4 Породоразрушающий инструмент для проходки скважин в породах средней крепости

2.5 Энергоемкость разрушения породы на забое различными типами бурового инструмента, как объективный показатель совершенства механизма воздействия рабочего органа на забой скважины.
Выводы
3. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ РАЗРУШЕНИЯ ИЗ СКВАЖИНЫ В МЕРЗЛЫХ МАССИВАХ.
3.1. Требования к системам транспортирования продуктов разрушения.
3.2. Обоснование параметров шнековой очистки скважины.
3.3. Обоснование параметров системы пневмотранспортирования буровой мелочи из скважины в мерзлых массивах.
3.4. Исследование и обоснование параметров, характеризующих теплообменные процессы в призабойной зоне.
Выводы
4. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО УСТРОЙСТВА ОХЛАЖДЕНИЯ ПОТОКА, ПОСТУПАЮЩЕГО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ, И ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УСТРОЙСТВА.
Заключение
Список использованной литературы.
Приложения
1. Акт испытания режущих долот ЗРД-244,5 с продувкой скважины сжатым воздухом в условиях разреза «Азейский».
2. Методика выбора и расчета параметров теплообменника для нормализации температурного режима скважин при бурении мерзлых пород с продувкой
3. Акт реализации методики выбора и расчета параметров теплообменника для нормализации температурного режима скважины при бурении мерзлых пород с продувкой

Актуальность и направленность работы. Интенсификация подготовки горных пород к выемке при разработке полезных ископаемых открытым способом в условиях Сибири и Севера РФ может быть достигнута путем технического перевооружения буровых работ за счет создания и внедрения высокопроизводительных исполнительных органов станков для бурения взрывных скважин в мерзлых сложноструктурных массивах. Повышенная влажность, нестабильность температурного режима на забое и в затрубном пространстве скважины, перемежаемость относительно слабых пород более крепкими включениями и пропластками существенно затрудняют проходку скважин и обуславливают относительно низкие технико-экономические показатели при использовании традиционных способов и технологии бурения.
Указанные особенности при бурении мерзлых массивов сложного литологического строения становятся более ощутимыми в связи с вводом в эксплуатацию мощного выемочно-погрузочного оборудования и переходом на большую высоту уступов. Сложное литологическое строение мерзлых массивов с изменением физико-механических, мерзлотных, гидрологических свойств горных пород и криогенной структуры массивов, слагающих уступы, обуславливает необходимость выполнения новых требований, предъявляемых к исполнительным органам буровых станков. В результате возникает потребность в обосновании основных параметров и разработке исполнительных органов, состоящих из нескольких породоразрушающих инструментов, способных поочередно или совместно осуществлять обработку забоя с приложением к ним статических или динамических нагрузок и подачей на забой охлажденного воздуха, что позволяет предотвратить растепление пород, обеспечить нормализацию температурного режима скважины и интенсифицировать процесс бурения.
Отмеченные обстоятельства обуславливают постановку актуальной научно-технической задачи обоснования рациональных параметров, разработки

Рис. 2.6 - Режуще-шарошечные долота конструкции ИрГТУ 1РШД-244,5
Лезвие режущего органа может армироваться пластинами твердого сплава ВК-8В или оснащаться сменными резцами, В последнем случае достигается недублированная схема расположения резцов, что позволяет в 2 раза увеличить давление, передаваемое лезвием режущего органа на забой. При этом легко осуществляется замена резцов по мере их износа.
Для направления воздушной струи к лезвию режущий орган имеет наклонные пазы. Осевое усилие режущему органу передается пружиной 5, которая предварительно сжата гайкой. При отсутствии контакта с забоем режущий орган свободно подвешен на пальцах, пружина упирается во внутренние буртики лап 2. Такое размещение пружины позволяет легко производить смену режущего органа при отсутствии нагрузки на долото. С ростом усилия подачи на забой режущий орган, утапливаясь внутрь долота, начинает упираться в пружину. Предварительное сжатие пружины регулируется гайкой в соответствии с условиями бурения. Предварительно сжатая пружина обеспечивает передачу расчетного осевого усилия на режущий орган, лезвие которого выступает над зубьями шарошек с целью разрушения мягких пород наиболее эффективным способом - скалыванием.
При встрече крепких породных прослоек режущий орган утапливается внутрь корпуса долота, в работу вступают шарошки и осуществляется одновременная обработка забоя зубьями шарошек и лезвием режущего органа. Совместное воздействие создает благоприятные условия для работы каждого