Введение к работе
з 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 (т. е. 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 породораз-рушающего 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 приза-бойного двигателя.
Сочетание технических, технологических и организационных преимуществ применения забойного двигателя при алмазном бурении дает возможность существенного повышения производительности и снижения себестоимости буровых работ даже без учета вполне реального при этом резкого повышения механической скорости и проходки за рейс.
Вопросам разработки буровых снарядов с призабойным двигателем на грузонесущем кабеле посвящены работы Б. Б. Кудряшова, Н. И. Васильева, Г. К. Степанова, П. Г. Тала-лая, В. В Уфаева, В. Ф. Фисенко, В. К. Чистякова, D. Е Garfield, Н. Ueda, W. I. Hansen и др.
Однако до настоящего времени отсутствуют конструкции высокоскоростных буровых снарядов с призабойными двигателями для проходки скважин в твердых породах. Поэтому создание призабойных электромеханических буровых снарядов на грузонесущем кабеле является весьма актуальной проблемой и требует научного решения, чему и посвящена настоящая работа.
Цель работы: научное обоснование и разработка электромеханического бурового снаряда на грузонесущем кабеле с возвратно-вращательным движением рабочего органа.
Основная идея работы состоит в создании динамически уравновешенного электромеханического бурового снаряда с двигателем возвратно-вращательного действия, не требующего специальных устройств, воспринимающих реактивный момент, возникающий при работе.
Основные задачи исследований:
анализ и обоснование необходимости создания электромеханического снаряда на грузонесущем кабеле;
разработка конструкции бурового снаряда;
разработка расчетной модели бурового снаряда;
разработка математической модели снаряда;
- математическое моделирование привода возвратно-
вращательного движения;
разработка экспериментальной установки;
проведение эксперимента;
- разработка методики расчета электромеханического
снаряда.
Методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось комплексным методом, сочетающим в себе элементы математического анализа с экспериментальными исследованиями.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современной методологии системного анализа, корректным использованием применяемых математических методов, достаточным объемом исходной информации по объекту исследования.
Научная новизна результатов работы заключается в
получении аналитической зависимости между технологиче
скими параметрами бурения и основными параметрами элек
тромеханического преобразователя с возвратно-
вращательным движением исполнительного органа.
Практическая ценность работы состоит в разработке конструктивной схемы бурового снаряда и методики выбора его параметров.
Апробация диссертационной работы. Основное содержание диссертации докладывалось на ежегодных научных конференциях молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение" (1996, 97 гг.), были рассмотрены на меж-
дународном симпозиуме "Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология" в рамках IV Международного Форума "Минеральные ресурсы стран СНГ" (1996 г.), на научно-техническом семинаре "75 лет отечественной школы электропривода" (1997г.), а также молодежной научной конференции в рамках 26й недели науки СПбГТУ (1998г.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 7 печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и списка литературы из 68 наименований и содержит 21 рисунок и 3 таблицы.
