Введение к работе
Актуальность теми. Разработка и серийный випуск нових типов шазного породоразрушающего инструмента является важной задачей эвцшания эффективности бурения. Неотъемлемой частью процессов заработки и серийного выпуска инструмента являются испытания, в зде которых проверяется эффективность заложенных конструктивних ішєний и оценивается качество изготовления. До настоящего време-1 основным методом испытаний является совместная отработка оиит-о. и базовых образцов инструмента в производственных услоьиях. юиэводственныэ испытания сопряжены с большой трудоемкостью, рас-інути во времени и становятся нерентабельными в рыночных усло-ІЯХ. При этом информативность производственных испытаний нередко достаточна для принятия объективных и быстрых реяений по совер-нствованию конструкции инструмента и технологии его изготовлє-я. В зтих условиях большое значение приобретает разработка меда ускоренных испытаний алмазного породоразрушающего инструмен-, который мог бы быть применен при разработке и серийном внпус-инструмента.
При испытаниях на стадии разработки нового типа породораз-гаащего инструмента важно оперативно оценить его работосгособ-сть. Для этого необходимо получить информацию об оптимальных кимах бурения и прогнозировать ресурс инструмента. Определение гимальных режимов бурения основывается на принятом критерии сп-лальности. С точки зрения физики процесса разрушения горной по-хы, наиболее объективным критерием оптимальности является вели-ta удельной объемной энергии разрушения WQ , характеризующая граты энергии на единицу объема разрушенной породы, прогноз ре-эса инструмента на различных режимах модно осуществить, контроля интенсивность износа коронки Э в процессе бурения. Для ітроля величин Wu и 3 необходимо установить их связь с ка-іи-чибо величинами, которые можно измерять в процессе бурения.
Контроль качества при серийном выпуске породоразрушающего' кн-іуменга может быть решен путем создания опорного "образа" эталон-'о образца типа породоразрушающего инструмента. Тогда испыта-
по проверке качества серийно-выпускаемого инструмента сведут-
к сравнению "образов" эталонного и изготовленного инструментов.
Величины удельной объемной энергии разрушения и интенсивнос-
износа инструмента являются производными от процесса разрушения
ной породы, да и сам процесс разрушения при бурении конкретным
_ 4 -
породоршрутяяцим инструментом имеет характерные особенности. От-ссда можно предположить, что информация о величинах Wu и 3 и "образе" типа инструмента содержится в параметрах физических явлений, сопровождающих процесс разрушения. Одно из тг.чих явлений -акустическое поле. Анализ результатов акустических исследований показал, что изучение акустического поля является перспективным направлением для разработки методов и технических средств ускорен:1^ попитаний алмазного породоразрушающего инструмента. Акустическое поле может стать источником информации о вели'чщах Wq и Э и служить "образом" типа породораирушаотцего инструмента.
Работа выполнялась во Всесоюзном научно-исследовательском институте методики и техники разведки в соответствии с постановлением коллегии Мингоо СССР Jf2Ul от , этап 112 договора 203,и в рамках программы Госкомитета но геологии Российской Федерации "Синтетические алмазы России", этап 4 договора 734.
Цель работы. Разработка метода ускоренных испытаний алмазногс породоразрушааіцої'о инструмента па осново спектрального анализа акустического поля.
Задачи исследование;
определение наиболее информативных параметров акустическо-го поля для контроля процессов разрушения горной породи и износа поредоразруисащето инструмента;
установление зависимости информативных параметров акустического поля от типа, состояния и интснсиеностн износа породорзз-рушающего кнетрумекга, фнзико-моханнчееккх свойств разбуриваемых горных пород, ролима бурения и удельной объониоП mit-pnui «взругг>-яия;
отімтно-іпоньгіленноо опре бог.. ь:о метода с ірльз выяснения его г^з.',:о.;<лоотгЛ при рссеніїл различных задач, ьоэниколиих при разработке *; f.otntiHi'M выпуске породоразрушающего инструмент'.'.
Метром пес? с/у ипчий. Анализ известных научных работ г.о испытаниям алмазного нородораэруиртаиоге инструмента и акустическим исследованиям в процессе бурения. Теоретичпскоо обоснованно взаимосвязи процессов разрушения горной породы и износа породорпзрушао-щего инструмента со'спектральные составом акустических колебаний. Экспериментальные исследования акустического поля в стендовых и производственных условиях с использованием стандартной измерительной аппаратуры и специализированного датчика акустических колебаний. Спектральный и амплитудно-временной анпмэ акустических " ситалов. Обработка экспериментальных данных на ЭШ с использоеп-
шем методов математической статистики.
На основе результатов экспериментальных и теоретических ис-зледований были сформулированы ociiOL.ma ппловдіил катода ускоренных испытаний алмазного пор одор аз рушаюче го инструмента.
Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснован выбор информативных параметров высокочастотного диапазона 7-23 кГд акустического поля для объективного контроля процессов разрушения горной породы и износа породоралруиаэдего инструмента, експериментально установлены зависимости ниформатиьлцх параметром акустического пгля от типа, состояния и интенсивности износа пэродо-разрушаххдего инструмента, физико-механических свойств горных пород, режима бурения и удельной объемной энергии разрушения. Разработан метод ускоренных испытаний алмазного породоразгуиаацего инстру\;-;нта на основе спектрального анализа акустического поли. Метод зачтен двумя аьтор к ими свидетельствами.
Достоверность научных положений подтверждается большим обгоном теоретических и экспериментальна исследований, использованием современных методов исследиьшиЯ и обработки результатов экспериментов, практическим опробованием рг^работшшого кэтода.
Практическая ценность га-бот-ц заключается ь возмо.дюсти использования результатов анализа акустического шля для ускоренных цегельний алмазного породоразрушгл'дего инструмента.
Метод позволяет для конкретного породор-'.эруиав'дего инструмента оценивать механизм разрушения горной породы, определять область отимальных ре.лимов бурения, прогнозировать ресурс на различных режимах (для нмпрегнированной коронки), контролировать состояние при бурении и рекомендовать рациональные области применения, '.'.з-тод дает возможность выявлять отклонения в серийно внпускаемП продукции.
Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы ггри составлении методических рекомендаций для ускоренных испытаний алмазного породоразруиащего инструмента на основе спектрального анализа акустического поля. Методические рекомендации внедрена и используются во Бсесозном научно-исследовательском институте методики и техники разведки ШГГР) при разработке алмазного породоразрушащего инструмента.
Апробация работы. Основные результаты исследований и сдельные положения работы докладывались и обсуждались на ІУ региональной научно-техничесі.ой конференции молодых ученых и специалистов Северо-запада "Научные и практические проблемы геологоразведки" (1991), 2-»-м ме:«дународном симпозиуме по бурению скважин в ослож-
- б -
пенных условиях (1992). Серии работ по использованию акустическиа полей для решения практических задач бурения занимали призовые песта d конкурсах внеплановых работ НТО "Горное" (1989г.-II место, I"90r,-I место, І99ІГ.-Ш место).
Публикации. По темо диссертации опубликовано шость статей и палучшш "одно авторскоо свидетельство и одно положительное ре-венке по заявкам на изобротенив>
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,
Похожие диссертации на Разработка метода ускоренных испытаний алмазного породообразующего инструмента на основе спектрального анализа акустического поля
