ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ РЕАЛІЗАЦІЇ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО СПОСОБУ БУРІННЯ
Анотація
Мета. Аналітико-лабораторне і стендове вивчення основних закономірностей функціонування породоруйнівних органів пристроїв гідро(пневмо)механічного буріння в породах, різних за показниками міцності та розробка на їх основі раціонального техніко-технологічного регламенту спорудження свердловин розвідувального і експлуатаційного призначення із високими показниками швидкості поглиблення вибою.
Методика. Вивчення особливостей функціонування пристроїв гідро(пневмо)механічного буріння базувався на використанні комплексних аналітико-лабораторних методів. Дослідження процесів руйнування гірських порід різної твердості виконано із застосуванням сучасних методів аналітичного аналізу й експериментальних досліджень, зокрема шляхом використання методів математичного й фізичного моделювання, методик обробки результатів досліджень у програмному супроводженні SolidWorks, STATGRAPHICS, МАТНСАD, контрольно-вимірювальних приладів і відповідних завданням матеріалів.
Хід розв’язання задач оптимального планування експерименту поділявся на такі етапи: складання моделі; підготовка необхідних вихідних даних; розрахунок моделі; отримання результатів.
Протікання свердловинних породоруйнівних процесів моделювалось на спеціальному лабораторному стенді, який обладнано контрольно-вимірювальним блоком (витратомір, манометр, тахометр, координатник).
Параметри процесу адсорбції активних речовин з водних розчинів на поверхні досліджуваних порід вивчалися на їх порошках, для чого експериментально визначалося оптимальне співвідношення між масою твердої фази і об'ємом розчину, а також час встановлення адсорбційної рівноваги. Обчислення величин параметру адсорбції проводилося шляхом вимірювання оптичної густини досліджуваного розчину до та після відповідної взаємодії, за пропускання крізь нього монохроматичного світла.
Результати. Розглянуто сучасні напрямки проведення дослідницьких та конструкторських робіт в області широкого впровадження в бурову справу елементів фізичних способів руйнування гірського масиву. Відносно особливостей структурно-технічного виконання окремих вузлів розглядуваних пристроїв, висвітлено основні технологічні чинники їх раціонального функціонування в різних свердловинних умовах. Детальними дослідження переконливо доведено існування тісного зв’язку між фактором наявності для осьового навантаження на породоруйнівний інструмент динамічної складової та можливою інтенсифікацією руйнівних процесів. Конкретними прикладами показано провідну роль окремих властивостей бурового розчину в реалізації умов посилення ефективності протікання вибійних руйнівних процесів. Переконливо доведено, що оскільки основним фактором гідро(пнемо)механічного буріння є значний ступінь розвитку руйнівних процесів, саме тому їх інтенсифікація може бути досягнута за рахунок спрямованого фізико-хімічного впливу поверхнево-активного середовища. Виконано експериментальні дослідження з вивчення розвитку і результатів поверхневих взаємодій – адсорбції на межі розділу фаз, як основного чинника сталого руйнування гірського масиву.
Наукова новизна. Основними факторами раціонального функціонування пристроїв гідро(пневмо)механічного буріння в породах, що різняться за показниками міцності, є додержання певного, цілком технологічно визначуваного, регламенту, який базується на застосування оптимальних конструкцій породоруйнівного інструменту та обґрунтованій, з позицій фізико-хімічної теорії взаємодії різних фаз, гідравлічної програми промивання бурової свердловини.
Практична значущість. Викладені результати лабораторно-експериментальних досліджень (стосовно механізму протікання дезінтеграційних і поверхневих фізико-механічних процесів) є базовими для проектування режимних параметрів програми руйнування та промивання свердловин гідромеханічного буріння та належать до основних вихідних даних, що застосовуються при обґрунтуванні конструктивних і техніко-технологічних характеристик відповідних модернізованих пристроїв. Отримані результати досліджень виступають основою для обґрунтованого проектування режимних параметрів процесу поглиблення свердловини за рахунок використання гідро(пневмо)механічних пристроїв, та можуть слугувати вихідними положеннями для розробки оптимальних конструктивних і технологічних параметрів розглядуваних пристроїв.
