Введение к работе
Актуальность работы
В условиях разведки месторождений полезных ископаемых СРВ для повышения производительности и снижения стоимости бурения необходимо принять на вооружение прогрессивные технологические способы и технические средства, шлучиввие распространение в России и других странах мира. В связи с этим внедрение алмазного бурения позволяет получить высокие технико-экономические показатели.
Известно, что производительность алмазного бурения зависит от многих факторов. Одним из факторов является разработка и внедрение современной алмазосберегающей технологии бурения, к которой относится разработка рациональных областей применения различных типоразмеров коронок, а также определение оптимальных режимных параметров бурения в зависимости от конкретных геолого-технических условий бурения.
В настоящее,время, известные рекомендации по технологии алмазного бурения геологоразведочных скважин, выбору рациональных областей применения алмазного породоразруаащего инструмента, промывке скЕажин разработаны недостаточно полно и носят общий характер по отдельным направлениям. Кроме того, существующие методы оценки процесса взаимодействия пары "коронка-порода" не отражает сущность самого процесса разрушения коронкой горней породы и износа самой коронки. Этот процесс Есегда срязан с конструктивными особенностями коронки, с параметрами режима бурения, с теплофнзи-ческими явлениями, происходящими е процессе буреної. В настоящее время алмазное бурение с очисткой забоя газобидностными смесями (ГКО в благоприятных условиях - эффектиачое технологическое средство. Практика показала, что очистка ззбоя скражин ПС при .гя/.зд-
ном бурзник позволяет поеысить производительность и снизить стоимость буровых работ. Особое значение это имеет при бурении в условиях поглощения промывочной жидкости к других геологических осложнениях. К таким районам отнесены некоторые месторождения Северного Вьетнама (месторождения угля, железистых кварцитов, олова, вольфрамитов и др.), где сосредотачивается основной объем алмазного бурения СРВ. 3 связи с этим актуальны исследования рациональных областей применения различных типоразмеров смазных коронок, Енедрение нового вида^очистного^агентавспецифическихусловиях— Вьетнама.
Цель работы
Обоснование рациональных областей применения различных типов алмазных коронок и разработка рекомендаций по повышению эффективности процесса алмазного бурения в условиях СРВ.
Основные задачи исследований
-
Обоснование и выбор критерия оценки эффективности процесса взаимодействия пары "коронка-порода".
-
Аналитические исследования по выбору рациональных типов и составов промывочных жидкостей. '
-
Исследования триботехнических свойств промывочных жидкостей.
-
Еыявление закономерностей износа и разработка методики расчета интенсивности изнашиеания объемного слоя алмазных коронок на осноеє изучения энергоемкости забойного процесса алмазного бурения.
-
Разработка критериев районирования условий алмазного бурения по ожидаемым технико-экономическим показателям.
-
Разработка методологических рекомендаций на основе изучения критериев районирования услогий бурения для выбора рациональ-
* типов алмазных коронок, оптимальных режимов бурения, рицио-яькьк составов и ьидов промывочных жидкостей в конкретных геоло-ческих условиях СРВ.
Методика исследований
Перечисленные задачи решались на основе анализа и обобщения іературньїх данных, математического анализа с привлечением сов-іенмих представлений триботехники и проведения экспериментальных следований в лабораторных и производственных услоьиях.
Обработка результатов выполнена с использованием современных годов математической статистики.
Научная новизна
-
Уточнена оценка характера взаимодействия паря "алмазная зонка - горная порода".
-
Впервые применена методика оценки триботехнических сеойстб 1Мыеочннх жидкостей на основе изучения энергетических критериев іойного процесса бурения.
-
Впервые предложен и аналитически обоснован критерий райо-ювания условий алмазного бурения по ожидаемым технивд-дкономи-ким показателям с использованием энергетических крига)авй за-Іного процесса алмазного бурения, что позволяет выбирать необхо-!ые типы лгчъжт If-spoizoK рй-оабатувать оптимальные режимные аыетры адмэгного бурения в конкретных условиях бурения.
4. Предложен упрощенный метод расчета интенсивности износа
ємного слоя алмазных коронок по величине углубки за рейс, поз-
пищий оперативно оценивать работоспособность коронки в произ гов
енных и лабораторных услоЕиях.
5. Теоретически обоснован и экспериментально подтеєг'^дєн мо-
выбора рациональных областей применения некоторых типе к a,-.v. ::і -
коронок р условиях СРВ для погь'ле.ч:« прогзво.-утельно'-'.т;' о .>"'-
ния на твердые полезные ископаемые. Практическая ценность
-
Предложена ыетодика оценки эффективности вэаимодейстеия пары "коронка-порода", которая может быть использована для оцени эффективности и выбора рациональных областей применения породорс рушагоцего инструмента и технических средств.
-
Разработаны рекомендации по выбору рациональных типов ал маэных коро"ок на основании изучения энергетических критериев за бойного процесса бурения.
-
Разработаны рекомендации по выбору видов промывочных жид костей с целью снижении износа и энергетических затрат в процесс алмазного бурения.
-
Разработаны методические основы оценки триботехнических свойств промывочных жидкостей.
-
Предложен метод расчета интенсивности износа объемного слоя алмазных коронок, обеспечивающий оперативную оценку работоспособности алмазных воронок.
-
Разработаны рекомендации по использованию конкретных тип алмазных коронок для повышения производительности бурения в уело вині СРВ.
Экономическая эффективность внедрения предложенных рекоменп, ций оценивается свыше 32 миллионов вьетнамских донгов в год при урении месторождений твердых полезных ископаемых СРВ.
Достоверность основных положений и выводов подтверждена сходимость» результатов аналитических и экспериментальных исследовч-ний в стендовых и производственных условилх.
Апробации работы
Основные положения работы доложены на научных конференциях
енероз по бурению Главного Геологического Управления СРВ (1978, 2, Т988 гг.) и научных конференциях профессорско-преподаратель-го состава, аспирантов и студентов ІГРИ (І99І-І992 гг.).
Публикации
По теме диссертации опубликованы 3 статьи в журналах "Извес-гуяов" р разделе Теология и Баз редка" и "Экономика минераль-о сырья" Главного Геологического Управления СРВ.
Осію гине научные положения, защищаемые в работе
f. Лин оценки з-ЭДектиряооти процесса взаимодействия пары "кока-порода" необходимо учитывать энергетические.'критерии забой-о процесса алмазного бурения и, в первую очередь, для оценки рушении горных пород алмазной коронкой удельную энергоемкость У , для оценки износа объемного слоя коронки - удельный объем-износ \/уд.
-
Для районирования условий алмазного бурения .по ожидаемым нико-окономическим показателям г конкретных условиях необходи-использовать энергетические критерии.
-
Выбор рациональных типоразмеров алмазных коронок и опти-ьных параметров режима бурения должен производиться путем ана-а значений энергетических критериев забойного процесса бурения.
-
Необходимо учитывать триботехнические свойства очистного нта длл ЕЫбора рациональных типов и составов промывочных жид-тей в конкретных геологических условиях.
-
Рациональными типами алмазных коронок, рекомендуемых для менения в условиях месторождений СРВ при бурении трещиноватых од УШ-ХП категорий по буримости, яеллются коронки, арыирорвнные иулированными алмазами типа 02ИЗГ, 02И4Г и БС-20.
Объем и структура, работ;:
Диссертация состоит из введения, общих еыгодоп, шести глав,
приложений, списка литературы (01 наименования), содерэдк-г *Г8 страниц машинописного тексте. Текстовая часть иллюстрирована 19 рисунками и 31 таблицей.
Бо введении обосновывается актуальность проводник исследо ний в условиях месторождений СРВ.
В первой главе приводится анализ современна технологии пл мазного бурения в различных условиях. На основе анилиэа і-кявлоиі влияния свойств горных пород, промывочных кид.состей, сонструкти ных особенностей коронки на пффективность 'MMU3II0r0_6jpef»W. iij.l водится анализ критерия Еыбора рациональных областе:; применения алмазных коронок. На основе прове. .нного анализа сформулированы цель к задачи исследованиЧ. .
Во Еторой главе рассмотрена экспериментально-теоретическая методика исследований. Даны аналитические исследования процесса алмазного бурения, как системы взаимодействия пары "коронка-яорс да". Проведен выбор принципов моделирования, специально оборудованного стенда, лабораторного прибора для оценки смазочной спооо ности растворов СР-І, методики проведенил^экспериментев и статис тической обработки опытных данных и оценки достоверности проведе ных результатов.
' В третьей главе рассматривается Еопрос применения промывочн жидкостегї для алмазного бурения. Подробно изложена классификация условий бурения и, е первую очередь, для условий СРВ. Проведены анализ и исследования рациональных типов и составов промывочных жидкостей, перспективы их применения. Приводятся подробные резул таты исследований триботехнических свойств растворов, роль коэфф; циента трения и пути его снижения в процессе алмазного бурения. Выявлено влияние состава очистного агента на износ коронки. ПроЕі дены исследования охлаждающей роли промывочной жидкости, расчет
температурного рен;і;ма коронки при бурении с ГКС. В конце главы приводится iui-одн и рекомендации.
В четвертой главе рассмотрен забойный процесс работы алмазной коронки. Подробно рассмотрена энергетическая характеристика процесса, на основе которой разработаны критерия оценки эффективности процесса взаиыодействия пары "коронка-порода" и оперативная оценка характера этого процесса, Приведены выеоды и рекомендации по исследуемым критериям.
Б пятой главе обосновывается методика районировании условий 5урения по ожидаемым технико-экономическим показателям. Приведены результаты исследований критерия районирования в стендовых и про-із родственных условиях (месторождения кварцитов рудника "Екный" Ю "УралкЕярцсамоцветы", 2-х месторождений олова и Еольфрамктов ІРВ). На осноеє анализа теоретических и производственных исследо-заний предложены рациональные типы алмазных коронок, особенно для бурения в условиях СРВ. Приведены выводы и рекомендации по главе.
В шестой глаее приведены производственные результаты исследо-іаний по внедрению рациональных типов и составов промывочных жид-остей, рациональных типов коронок.. По этим результатам были сфор-улированы рекомендации по районировании условий алмазного бурения ля специфических условия Вьетнама. В этой же главе определена кидаемая экономическая эффективность внедрения рекомендаций по аЙонирОЕанию условий бурения в СРВ.
Диссертация выполнена на кафедре разведочного бурении Мэсков-toro ордена Трудового фасного Знамени геологоразведочного инсти-ута имени Серго Орджоникидзе.
Аетор выражает глубокую благодарность научному руко родителе, жтору технических наук, профессору А.Г.Калинину, научному ксн-'льтанту, кандидату технических наук, доценту Н.В.Сг-логьеьу ял
огромную помощь и научное руководство.
Автор приносит глубокую признательность члену-корреспонденту АЕН Рф, доктору технических наук, профессору Д. 11. Баше ато ву, всем сотрудникам кафедры разведочного бурения МГРИ за всестороннюю помощь в процессе выполнения и оформления диссертационной работи, а также главному инженеру ГРП рудника "Вкный" ПО "Уралкварцсамоцва-ты" А.Ф.Хренову за помощь и поддержку в процессе проведений производственных исследований.
Автор весьма признателен заведумщемуотделом сверхтьердыхна--териалов в бурении ИСИ АН Украины, кандидату технических наук Богданову Р.К. за большую методическую помощь в проведении исслвдоваг ний с использованием синтетических алмазных коронок.
