Электромеханический преобразователь для бурового снаряда на грузонесущем кабеле

• Автор: Шкурко, Олег Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Электромеханические установки бурения скважин

1.1.Технология бурения с использованием алмазных и синтетических материалов в породоразрушающем инструменте

1.2.Забойные двигатели

1.3.Буровые электромеханические снаряды на грузонесущем кабеле

1.4.0собенности и перспективы применения вибрационных движителей

1.5.Конструктивная схема бурового снаряда на грузонесущем кабеле

2. Теоретические исследования электромеханического преобразователя

2.1 .Конструктивная и расчетная динамические схемы бурового
снаряда с электромеханическим преобразователемвозвратно-вращательного действия
2.2.Математическая модель электромагнитного преобразователя
2.3.Методика определения основных параметров динамически уравновешенного бурового снаряда
2.4.Динамическая модель электромеханического преобразователя с возвратно-вращательным движением исполнительного органа
2.5.Пример расчета основных параметров бурового снаряда
3. Электропитание и управление буровым электромеханическим снарядом
3.1.Общие требования и основные характеристики
3.2.Усилигельно-преобразовательное устройство электромеханического преобразователя
3.3.Система управления режимами электромеханического преобразователя

4. Экспериментальные исследования электромеханического
преобразователя
4.1 .Экспериментальная установка
4.2.Конструкция лабораторного макета снаряда
4.3.Исследования режимов на физической модели электромеханического преобразователя
Заключение. Выводы и рекомендации
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Одним из основных методов проведения поисков и разведки месторождений на твердые полезные ископаемые является алмазное колонковое бурение. Есть все основания искать первоочередные резервы повышения производительности и качества геологоразведочных работ именно в этой области.
При прочих равных условиях, скорость алмазного бурения прямо пропорциональна частоте вращения бурового снаряда вплоть до 3000 об/мин. Однако, при современной схеме колонкового бурения с приводом бурильного вала от вращателя станка (то есть без применения забойного двигателя) реализация столь высоких оборотов на практике разведочного бурения, тем более на большие глубины, полностью исключена. Причина заключается в высоких вибрациях, неизбежно возникающих при высокой частоте вращения длинного тонкого вала, каким является бурильная колонна.
Разработанные и освоенные на практике способы борьбы с вибрациями - смазка бурильной колонны, применение эмульсионных промывочных жидкостей, легкосплавных бурильных труб, сбалансированных бурильных труб точного изготовления, амортизаторов и др. - не решают данной проблемы коренным образом, лишь несколько расширяют область применения высоких скоростей при алмазном бурении.
По результатам неоднократно повторявшихся стендовых экспериментов и существующим теоретическим оценкам за счет повышения частоты вращения алмазного породоразрушающего инструмента имеется принципиальная возможность повысить механическую скорость и производительность алмазного бурения по крайней мере в 2-3 раза, что реально достижимо только с применением высокооборотного призабойного двигателя.
где Уср, Ушах - соответственно средняя и максимальная скорости, м/с; А -амплитуда колебаний, рад; С2 - резонансная частота электромеханической системы, 1/с; Б - диаметр коронки, м. При этом средняя линейная скорость коронки не зависит от глубины бурения, так как отсутствует буровая колонна, которая при больших глубинах из-за больших вибраций ограничивает допустимые частоты вращения коронки.
2. Реализация знакопеременных напряжений на разрушаемом забое, что благотворно влияет на эффективность разрушения пород.
3. Большие механическая и рейсовая скорости бурения по сравнению с таковыми при традиционном способе бурения.
4. Существенно меньшие металлоемкость бурового комплекса, а также энергоемкость процесса бурения.
5. Высокая мобильность бурового комплекса.
6. Отсутствие комплекса оборудования для промывки (продувки) скважины.
7. Меньшая трудоемкость процесса бурения.
Предлагаемый буровой снаряд может найти достаточно широкое применение, например, в следующих областях:
1. При взятии проб грунтов со дна Мирового океана на больших глубинах, так как он динамически уравновешен и не требует специальных удерживающих устройств, а создание грузонесущих кабелей до 12000 м освоено отечественной промышленностью;
2. При бурении гидрогеологических скважин диаметром 132-152 мм, потребность в которых в РФ велика;
3. При бурении ледников, а также при проходке контакта ледника с подстилающими породами;