Технология разработки эффективных буровых инструментов

УДК 622.223.3.015

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ЭФФЕКТИВНЫХ БУРОВЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Тошов Ж.Б. – д.т.н., декан факультета энергетики Ташкентского государственного технического университета; Баратов Б.Н. – старший преподаватель кафедры «Горная электромеханика» ТГТУ, Тошниёзов Л.Г. – докторант ТГТУ; Очилов С.Т. – магистрант ТГТУ.

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы разработки эффективных породоразрущаюших инструментов на основе детерминированного моделирования. Приведена технологическая карта разработки буровых долот. Обоснуется необходимость защиты интеллектуальной собственности.

Опорные слова: бурение, буровое долото, затраты энергии, скважина, сальникообразование, герметизация опор.

Мақалода детерменантланган модел асосида самарали тоғ жинсларини майдаловчи асосларни яратиш масалалари кўрилган. Бурғулаш долотоларини яратишнинг технологик карта келтирилган. Интелектуал ҳимоя зарурлиги асосланган.

Калит сўзлар: бурғулаш, бурғалаш долотоси, энергия сарфи, қудуқ, сальник хосил бўлиши, таянч герметизацияси.

Породоразрушающий инструмент, являющийся основным забойным механизмом, непосредственно разрушающий горную породу и формирующий форму забоя и форму ствола поперечного сечения скважины, изучается учеными и специалистами, с целью его совершенствования и разработки новых конструкций.

На сегодняшний день буровые долота для бурения разного рода скважин закупаются из-за рубежа по довольно высокой цене и количество таких закупок, естественно, возрастает. Поэтому актуальным в настоящее время является вопрос, хотя бы, частичном замещении буровых инструментов собственного производства.

И встает вопрос о возможности такого замещения. Вопрос конечно серьезный и он разрешим в связи со следующим обстоятельствами.

1. В Узбекистане создано научное направление, в основе которого была заложено основа детерминированное моделирование динамики буровых долот практически во всех аспектах динамики вооружения, опорных поверхностей и промывочных узлов.

2. В процессе научных исследований по данному направлению  сформулирована закономерность затраты энергии динамическими системами от сил сопротивления движения, которая позволяет дать ответ на сложнейшие вопросы процесса бурения, таких как процесс низких скоростей в глинистых породах, как процесс сальникообразования, как сложность процесса герметизации опорных поверхностей и т.д.

Поэтому сегодня совершенно объективно можно утверждать о возможностях проектирования и изготовления буровых долот собственного производства, т.е. выйти на процесс импортазамещения в достаточно значительных объемах.

На первом этапе приведем несколько примеров. При бурении шпуров и скважин в поперечных сечениях скважин вырисовывалась закономерность: при n – лезвийном инструменте (шарошечного и режуще-истирающих типов) получалась n+1 – гранная форма. Объяснение этому до последнего времени так и не было обосновано.

Далее было установлено явление образования так называемой «шламовой подушки». Объяснение и этому явлению не было найдено до последнего времени.

В этом плане заметим, что все формулы экспериментального вывода механических скоростей бурения были увязаны с прочностными свойствами горных пород. Но получили парадокс, заключающийся в том, что механические скорости бурения в мягких глинистых породах получались меньшими чем в бурении в твердых и крепких породах.

Тем более парадоксальным выглядело явление так называемого процесса сальникообразования. А объясняется это липкостью породы при бурении с очисткой глинистыми растворами и при бурении в глинистых прослойках. Это явление было весьма вредно и, особенно, при турбинном способе бурения и многочисленными прихватами буровых инструментов, приводящих часто к аварийным ситуациям. Все эти, порой, парадоксальные явления объясняются только теперь, когда построена детерминированная математическая модель процесса бурения. И построена эта модель в Узбекистане, суть которой состоит в том, что динамические составляющие – динамика вооружения бурового долота, система очистки буровых скважин от шлама и герметизация опорных поверхностей (имеются в виду инструменты шарошечного типа) не имели единого подхода на базе детерминированного моделирования столь сложного процесса как бурение. И только в этом случае можно построить классическую формулу стоимости бурения одного метра скважины.