КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ
The article substantiates the rational design and technological parameters of modernized hydro-mechanical drilling tools. This is based on the established patterns of the interaction process between moving solid spheres and the rock mass in the bottom-hole zone of the well, which enhances well drill...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля Национальной академии наук Украины
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/463 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Tooling materials science |
Репозитарії
Tooling materials science| _version_ | 1860742121925902336 |
|---|---|
| author | Ігнатов, A.O. |
| author_facet | Ігнатов, A.O. |
| author_sort | Ігнатов, A.O. |
| baseUrl_str | http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-26T08:19:14Z |
| description | The article substantiates the rational design and technological parameters of modernized hydro-mechanical drilling tools. This is based on the established patterns of the interaction process between moving solid spheres and the rock mass in the bottom-hole zone of the well, which enhances well drilling efficiency.
The limitations of traditional jet-ballistic and mechanical drilling methods in challenging mining and geological conditions are established. The expediency of transitioning to hydro-mechanical rock destruction schemes, which combine mechanical and hydrodynamic (pneumodynamic) impacts, is justified. Fundamental design elements for new devices are proposed. The advantages of combined rock fragmentation schemes, where the working agents act in a coordinated manner, are demonstrated. It is shown that the coordination of the percussive and rotational components enhances the spalling effect at the "sphere-rock" interface while maintaining acceptable operational loads. The necessity of implementing self-regulating systems for the operating modes of hydro-mechanical devices is justified.
An approach is proposed whereby the parameters of impact and rotation are adapted based on the shape of the bottom hole, its curvature, and the actual resistance of the rock, thereby increasing process stability and reducing the risk of failure incidents. It is demonstrated that the implementation of real-time adaptive control systems enables the development of reliable algorithms for managing rotation regimes and generating impact impulses.
A concept for hydro-mechanical drilling with adaptive control of energy parameters is proposed. Fundamental designs for combined devices with autonomous drives have been developed, incorporating a self-regulating mechanism for impact load generation and rotation based on the bottom-hole shape and rock resistance. Furthermore, the criteria for optimizing the interaction in the "sphere-rock" system and the principles of real-time adaptive control algorithms have been defined. |
| first_indexed | 2026-03-26T16:19:31Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.altis-ism.org.ua:article-463 |
| institution | Tooling materials science |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-26T16:19:31Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля Национальной академии наук Украины |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.altis-ism.org.ua:article-4632026-03-26T08:19:14Z DESIGN AND TECHNOLOGICAL COMPONENTS OF HYDROMECHANICAL DRILLING AND POSSIBILITIES FOR ITS AUTOMATED CONTROL КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ Ігнатов, A.O. hydromechanical drilling, well, bottom-hole, technological process, rock formation, self-regulation mechanism, device design, rock-breaking ball, deformation, energy parameters гідромеханічне буріння, свердловина, вибій, технологічний процес, гірська порода, механізм саморегулювання, конструкція пристрою, породоруйнівна куля, деформація, енергетичні параметри The article substantiates the rational design and technological parameters of modernized hydro-mechanical drilling tools. This is based on the established patterns of the interaction process between moving solid spheres and the rock mass in the bottom-hole zone of the well, which enhances well drilling efficiency. The limitations of traditional jet-ballistic and mechanical drilling methods in challenging mining and geological conditions are established. The expediency of transitioning to hydro-mechanical rock destruction schemes, which combine mechanical and hydrodynamic (pneumodynamic) impacts, is justified. Fundamental design elements for new devices are proposed. The advantages of combined rock fragmentation schemes, where the working agents act in a coordinated manner, are demonstrated. It is shown that the coordination of the percussive and rotational components enhances the spalling effect at the "sphere-rock" interface while maintaining acceptable operational loads. The necessity of implementing self-regulating systems for the operating modes of hydro-mechanical devices is justified. An approach is proposed whereby the parameters of impact and rotation are adapted based on the shape of the bottom hole, its curvature, and the actual resistance of the rock, thereby increasing process stability and reducing the risk of failure incidents. It is demonstrated that the implementation of real-time adaptive control systems enables the development of reliable algorithms for managing rotation regimes and generating impact impulses. A concept for hydro-mechanical drilling with adaptive control of energy parameters is proposed. Fundamental designs for combined devices with autonomous drives have been developed, incorporating a self-regulating mechanism for impact load generation and rotation based on the bottom-hole shape and rock resistance. Furthermore, the criteria for optimizing the interaction in the "sphere-rock" system and the principles of real-time adaptive control algorithms have been defined. В статті обґрунтовано раціональні конструктивні і технологічні параметри модернізованих засобів гідромеханічного буріння на підставі встановлених закономірностей процесу взаємодії рухливих твердих куль із породним масивом у привибійній частині свердловини, що забезпечує підвищення ефективності буріння свердловин. Встановлено обмеження традиційних кулеструминних і механічних методів буріння в складних гірничо-геологічних умовах. Обґрунтовано доцільність переходу до гідромеханічних схем руйнування порід, що поєднують механічні та гідродинамічні (пневмодинамічні) впливи. Запропоновано принципові конструктивні елементи для нових пристроїв. Продемонстровано переваги комбінованих схем руйнування гірських порід, де робочі фактори діють узгоджено. Показано, що координація ударної та обертальної компонент підвищує сколювальний ефект у контакті «куля - порода» при збереженні прийнятних експлуатаційних навантажень. Обґрунтовано необхідність впровадження систем саморегулювання режимів роботи гідромеханічних пристроїв. Запропоновано підхід, за якого параметри удару й обертання адаптуються залежно від форми вибою, кривизни та фактичного опору породи, що підвищує стійкість процесу і знижує ризик аварійних ситуацій. Показано, що впровадження адаптивних систем управління в реальному часі дозволяє формувати надійні алгоритми керування режимами обертання й формування ударних імпульсів. Запропоновано концепцію гідромеханічного буріння з адаптивним керуванням енергетичними параметрами, розроблено принципові комбіновані конструкції відповідних пристроїв з автономними приводами, у яких запроваджено механізм саморегулювання режимів формування ударних навантажень та обертання залежно від форми вибою і опору породи, а також визначено критерії оптимізації взаємодії в системі «куля - гірська порода» та засади адаптивних алгоритмів керування ними в реальному часі. Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля Национальной академии наук Украины 2025-11-21 Article Article application/pdf http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/463 Інструментальне матеріалознавство; Том 1 № 28 (2025): Інструментальне матеріалознавство; 117-133 Инструментальное материаловедение; Том 1 № 28 (2025): Інструментальне матеріалознавство; 117-133 Tooling materials science; Vol 1 No 28 (2025): Tooling materials Science; 117-133 2708-7328 2708-731X uk http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/463/398 Авторське право (c) 2025 Інструментальне матеріалознавство |
| spellingShingle | гідромеханічне буріння свердловина вибій технологічний процес гірська порода механізм саморегулювання конструкція пристрою породоруйнівна куля деформація енергетичні параметри Ігнатов, A.O. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ |
| title | КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ |
| title_alt | DESIGN AND TECHNOLOGICAL COMPONENTS OF HYDROMECHANICAL DRILLING AND POSSIBILITIES FOR ITS AUTOMATED CONTROL |
| title_full | КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ |
| title_fullStr | КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ |
| title_full_unstemmed | КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ |
| title_short | КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ГІДРОМЕХАНІЧНОГО БУРІННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ НИМ |
| title_sort | конструктивно-технологічні складові гідромеханічного буріння та можливості автоматизованого управління ним |
| topic | гідромеханічне буріння свердловина вибій технологічний процес гірська порода механізм саморегулювання конструкція пристрою породоруйнівна куля деформація енергетичні параметри |
| topic_facet | hydromechanical drilling well bottom-hole technological process rock formation self-regulation mechanism device design rock-breaking ball deformation energy parameters гідромеханічне буріння свердловина вибій технологічний процес гірська порода механізм саморегулювання конструкція пристрою породоруйнівна куля деформація енергетичні параметри |
| url | http://altis-ism.org.ua/index.php/ALTIS/article/view/463 |
| work_keys_str_mv | AT ígnatovao designandtechnologicalcomponentsofhydromechanicaldrillingandpossibilitiesforitsautomatedcontrol AT ígnatovao konstruktivnotehnologíčnískladovígídromehaníčnogoburínnâtamožlivostíavtomatizovanogoupravlínnânim |