Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой
Представлена усовершенствованная конструкция сопел долот для бурения скважин с продувкой. Наведено удосконалену конструкцію сопел доліт для буріння свердловин з продувкою. An improved design of drill bit nozzles for drilling wells with blowing....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134467 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой / А.Н. Давиденко, А.Ф. Камышацкий // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2017. — Вип. 20. — С. 102-106. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134467 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Давиденко, А.Н. Камышацкий, А.Ф. 2018-06-13T15:06:44Z 2018-06-13T15:06:44Z 2017 Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой / А.Н. Давиденко, А.Ф. Камышацкий // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2017. — Вип. 20. — С. 102-106. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134467 622.24 Представлена усовершенствованная конструкция сопел долот для бурения скважин с продувкой. Наведено удосконалену конструкцію сопел доліт для буріння свердловин з продувкою. An improved design of drill bit nozzles for drilling wells with blowing. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой Improvement of the cleaning system for drilling wheels with purging Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой |
| spellingShingle |
Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой Давиденко, А.Н. Камышацкий, А.Ф. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title_short |
Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой |
| title_full |
Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой |
| title_fullStr |
Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой |
| title_full_unstemmed |
Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой |
| title_sort |
совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой |
| author |
Давиденко, А.Н. Камышацкий, А.Ф. |
| author_facet |
Давиденко, А.Н. Камышацкий, А.Ф. |
| topic |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Improvement of the cleaning system for drilling wheels with purging |
| description |
Представлена усовершенствованная конструкция сопел долот для бурения скважин с продувкой.
Наведено удосконалену конструкцію сопел доліт для буріння свердловин з продувкою.
An improved design of drill bit nozzles for drilling wells with blowing.
|
| issn |
2223-3938 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134467 |
| citation_txt |
Совершенствование системы очистки долот при бурении скважин с продувкой / А.Н. Давиденко, А.Ф. Камышацкий // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2017. — Вип. 20. — С. 102-106. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT davidenkoan soveršenstvovaniesistemyočistkidolotpribureniiskvažinsproduvkoi AT kamyšackiiaf soveršenstvovaniesistemyočistkidolotpribureniiskvažinsproduvkoi AT davidenkoan improvementofthecleaningsystemfordrillingwheelswithpurging AT kamyšackiiaf improvementofthecleaningsystemfordrillingwheelswithpurging |
| first_indexed |
2025-11-26T00:18:51Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:18:51Z |
| _version_ |
1850596096365035520 |
| fulltext |
Выпуск 20. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
102
7. Isolation technology for swallowing zones by thermoplastic materials on the basis of
polyethyleneтеrеphthalate / J. Kuzin, M. Isakova, D. Sudakova, О. Mostinets. // Scientific
bulletin of National Mining University. –2017. – N 1. – Р. 34-39.
8. Пат. 106990 Україна. МПК Е21В 33/10 (2006.01). Спосіб тампонування свердловин / А. К
Судаков., Ю. Л. Кузин, Д. А. Судакова . – Заявл. 21.12.15; друк. 10.05. 16, Бюл. № 9.
Надійшла 09.06.17
УДК 622.24
А. Н. Давиденко, д-р. техн. наук, А. Ф. Камышацкий, канд. техн. наук
Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет»,
г. Днепр, Украина
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ДОЛОТ ПРИ БУРЕНИИ
СКВАЖИН С ПРОДУВКОЙ
Представлена усовершенствованная конструкция сопел долот для бурения скважин с
продувкой.
Ключевые слова: бурение скважин, скважина, продувка, сопло долота.
Актуальность проблемы
Базисом промышленного производства, в целом, является горная отрасль,
осуществляющая добычу полезных ископаемых и обеспечивающая сырьевые потребности
Украины. Основные объемы горной массы подготавливают к выемке буровзрывным
способом, одним из главных производственных процессов которого является бурение
взрывных скважин.
Наиболее ответственным, дорогостоящим, высоконагружаемым и изнашиваемым
звеном бурового станка является буровой орган с вращательно-подающим механизмом.
Система «буровой орган – вращательно-подающий механизм» за последние десятилетия
практически не изменяется и не совершенствуется. В этой связи производительность бурового
оборудования снижается при непрерывном значительном увеличении затрат на буровые
работы, приходящиеся на одну скважину.
Буровой орган, состоящий из буровых штанг и бурового инструмента, определяет способ
бурения скважин в соответствии со свойствами горных пород, которые изменяются в широком
диапазоне даже в пределах обуриваемого блока. Производительность станка и стойкость
бурового инструмента в этом случае в значительной степени зависят от режима бурения.
Однако режим бурения прежде всего определяется типом и характеристикой
вращательно-подающего механизма, обеспечивающего и своевременно регулирующего
скорость вращения и усилие подачи.
Современные буровые станки имеют следующие типы механизма подачи бурового
органа на забой скважины: гидравлический, канатный, канатно-гидравлический, цепной. В
подавляющем большинстве случаев указанные механизмы усилия подачи на буровой
инструмент при изменяющихся физико-механических свойствах горных пород (в первую
очередь крепости) регулируют ступенчато. Часто эти усилия не соответствуют требуемым
параметрам, что приводит к резкому снижению стойкости бурового инструмента и
преждевременному выходу его из строя.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
103
Конструкция и диаметр долота определяют также забойную и компрессорную
мощности, скорость и усилие подачи, непосредственно влияющие на построение
вращательно-падающих механизмов и пневмотранспортных систем бурового станка, его
энерговооруженность, массу, а значит, и стоимость станка. Более того, основной режимный
параметр – осевая нагрузка на долото – в настоящее время ограничивается прочностью
бурового долота (опоры и вооружения). Наконец, скоростные качества долота, его
износостойкость (ресурс) и стоимость формируют критерии эффективности бурения
(производительность, удельные затраты, удельную энергоемкость процесса). Затраты на
буровой инструмент за срок службы бурового станка (7–10 лет) сопоставимы с капитальными
затратами на приобретение станка.
Таким образом, буровое долото является не только основной функциональной частью
бурового станка (без которой невозможно бурение), но и важнейшим элементом технологии
буровых работ.
Цель работы – совершенствование
конструкции буровых долот при бурении скважин с
продувкой.
Для выбора критериев эффективности и
построения аналитических моделей бурения
необходимо систематизировать факторы, влияющие
на работу долота и бурового станка.
Общий вид долота с системой
очисткипоказанна рис. 1.
В результате анализа производственных
данных выявили низкую эффективность стандартных
сопел для очистки забоя от шлама. Основным
критерием, определяющим эффективность выноса
шлама, как показала практика, является скорость
восходящего потока.
В целях повышения скоростного напора
целесообразно изменить геометрию сопел долот. В
соответствии со стандартной методикой [1] рассчитали сопла-насадки новой конструкции для
двух типов станков: отечественного производства (СБШ) и производства компании «Атлас
Копко».
Суммарная площадь насадок fд долота
V
Q
f kд , м2
Qk – производительность компрессора, м3/с; V – скорость воздуха в затрубном пространстве
(зависит от условий бурения), м/с [3; 5], для нормальных условий (легкие породы – пемзаи
породы средней массы– гранит, песчаник)V= 25 м/с, для осложненных условий (тяжелые
породы – базальт, кварциты)V= 35 м/с;для обводненных горных пород V= 55 м/с.
1.Для станка типа СБШ
01933.0
2560
29
д
V
Q
f k м2; 01381.0
3560
29
д
V
Q
f k м2; 00878.0
5560
29
д
V
Q
f k м2.
2. Для станка типа PitVaper
02667.0
2560
40
д
V
Q
f k м2; 01905.0
3560
40
д
V
Q
f k м2; 01212.0
5560
40
д
V
Q
f k м2.
Диаметры насадок долота:
1. Для станка типаСБШ
Рис. 1. Общий вид долота с
системой очистки
Выпуск 20. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
104
01650
314330
0193304
,
,
,
d í
м = 17 мм; 0140
314330
0138104
,
,
,
d í
м = 14 мм;
0110
314330
008804
,
,
,
d í
м = 11 мм.
2. Для станка типа PitVaper
01940
314330
0266704
,
,
,
d í
м = 19 мм; 01640
314330
0190504
,
,
,
d í
м = 16 мм;
0110
314330
0121204
,
,
,
d í
м = 13 мм,
где 30 – коэффициент, учитывающий снижение скорости струи насадки за счет конфигурации
долот; по некоторым данным зарубежных исследований он равен 47.
Второй расчет выполнен для коэффициента, равного 47, и выбраны минимальные
значения из двух расчетов[2; 4].
Размеры насадок долота:
1. Для станка типаСБШ
01350
314347
0193304
,
,
,
d í
м = 14 мм; 0110
314347
0138104
,
,
,
d í
м = 11 мм;
0840
314347
008804
,
,
,
d í
м = 8 мм.
2. Для станка типа PitVaper
01550
314347
0266704
,
,
,
d í
м = 16 мм; 01310
314347
0190504
,
,
,
d í
м = 13 мм;
01050
314347
0121204
,
,
,
d í
м = 11 мм.
Результаты расчетов приведены в табл. 1 и показаны на рис. 3 и 4 в виде разработанных
конструктивных моделей.
Таблица 1. Результаты расчетовсопел-насадок новой конструкции
Тип станка
Размеры насадок, мм
с центральным круглым
отверстием
щелевая
СБШ
14
11
8
625
525
425
Pit Vaper
16
13
11
825
625
525
Другими словами, разработанные сопла-насадки позволяют увеличить скорость
восходящего потока воздуха при продувке без потери площади контакта струи с забоем (рис. 2).
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
105
Рис. 2. Схема контакта струи воздуха с забоем при стандартной (а) и щелевой (б) схемам и
одинаковой скорости воздуха
Выводы
1. Новая конструкция сопел долот позволяет повысить скорость восходящего потока
воздуха при продувке без потери площади контакта струи с забоем.
2. Ожидаемый эффект от применения новой конструкции систем очистки долот при
продувке будет получен за счет прироста скорости бурения взрывных скважин на 25%, что в
конечном итоге приведет к снижению себестоимости добываемой руды (или другого
полезного ископаемого).
Наведено удосконалену конструкцію сопел доліт для буріння свердловин з продувкою.
Ключові слова:буріння свердловин, свердловина, продування, сопло долота.
IMPROVEMENT OF THE CLEANING SYSTEM
FOR DRILLING WHEELS WITH PURGING
An improved design of drill bit nozzles for drilling wells with blowing.
Кey words: well drilling, borehole, blowdown, bit nozzle.
Рис. 3. Конструктивные модели сопел
долот для скорости восходящего
потока 25 м/с станка СБШ
Рис.4. Конструктивные модели сопел
долот для скорости восходящего потока
25 м/сстанка PitVaper
Выпуск 20. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
106
Литература
1. Булатов А. И., Аветисов А. Г. Справочник инженера по бурению: в 2 т. – М.: Недра,
1985.
2. Сулакшин С. С. Практическое руководство по геологоразведочному бурению. –
М.:Недра, 1978. – 333 с.
3. Буровые станки на карьерах. Конструкции, эксплуатация, расчет: учеб.пособие /
В. С. Квагинидзе, Ю. А. Антонов, В. Б. Корецкий и др. – К.: Горная кн., 2011. – 292 с.
4. Davidenko A. N., Kamyshatsky A. F., Sudakov A. K. Innovative technology for preparing
washing liquid in the course of drilling // Sci. and In. – 2015. – N 5 (11). Р. 5–13.
5. Davidenko A. N., Kamyshatsky A. F. Technology for preparing washing liquid //
AGHDRILLING, OIL, GAS. – 2016. – 33. – N 4. – Р. 693–697.
Поступила 09.06.17
УДК 622.24
А. А. Кожевников, д-р техн. наук; Н. А. Науменко, аспирант
Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет»,
г. Днепр, Украина
АНАЛИЗ КРУПНОСТИ ЧАСТИЦ ГРАВИЙНОЙ ОБСЫПКИ ГРАВИЙНЫХ
ФИЛЬТРОВ БУРОВЫХ СКВАЖИН
Рассмотрен вопрос подбора крупности частиц гравийной обсыпки для одно- и двухслойных
гравийных фильтров буровых скважин.
Ключевые слова: скважина, крупность частиц, двухслойный гравийный фильтр, гравийная
обсыпка.
Введение
В настоящее время Украина располагает огромными ресурсами пресных подземных
вод. Бурение и оборудование скважин для воды занимают важное место в вопросе обеспечения
питьевой водой населения страны. Эффективность и долговечность работы водозаборной
скважины определяются конструкцией водоприемной части, способом ее сооружения и
совершенством технологии освоения водоносного пласта после вскрытия его бурением.
На качество и межремонтный период водозаборной скважины существенно влияет
наличие гравийной обсыпки вокруг рабочей части фильтра; при всей его прогрессивности
вопросы освоения и эксплуатации водоносных пластов, а также создания гравийной обсыпки
фильтров изучены недостаточно. Это приводит к снижению производительности и
долговечности эксплуатационных скважин на воду.
Цель настоящей статьи – проанализировать подбор крупности частиц гравийной
обсыпки для одно- и двухслойных гравийных фильтров буровых скважин.
К параметрам обсыпки относятся коэффициенты неоднородности, межслойности и
толщины обсыпки, кроме того, качество используемого материала. Коэффициент
неоднородности обсыпки не должен превышать 2,5 в соответствии со стандартами
относительно скважин большинства стран. Однородность обсыпки обеспечивает ее большую
проницаемость и исключает гравитационное расслоение при засыпке.
По качеству обсыпка должна быть чистой и сухой, состоять только из окатанных частиц
с содержанием кварца не менее 95%. Использование дробленой горной породы не
https://scholar.google.com.ua/citations?view_op=view_citation&hl=ru&user=SkIACzUAAAAJ&citation_for_view=SkIACzUAAAAJ:prdVHNxh-e8C
https://scholar.google.com.ua/citations?view_op=view_citation&hl=ru&user=SkIACzUAAAAJ&citation_for_view=SkIACzUAAAAJ:prdVHNxh-e8C
http://journals.bg.agh.edu.pl/DRILLING/2016.33.4/drill.2016.33.4.693.pdf
|