авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Научный метод оценки эффективности динамических процессов разрушения горных пород при бурении скважин современными инструментами режуще-скалывающего действия

-- [ Страница 4 ] --

Для приведения текущих контактных давлений для резцов различных сегментов корпуса долота к одинаковым значениям предлагается использовать резцы размерного ряда обратно пропорционального величине действующих реактивных нагрузок.

Кроме того, установлено, что для поддержания одинаковых условий работы различных групп резцов по отношению к текущей динамической плоскости резания горной породы необходимо системно изменять геометрию их размещения в корпусе долота по мере уменьшения радиуса вращения каждого резца.

Критерием оптимальности углов установки резцов в корпусе долота PDC на периферийных и внутренних венцах предложено считать характеристику «неизменности проектных значений угла резания i для всех групп резцов долота относительно собственной динамической плоскости резания каждой группы».

Предложенные критерии целесообразно использовать при проектировании конструкций современных долот режуще-скалывающего действия для повышения эффективности их работы при бурении скважин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований представляют собой законченную научно-квалификационную работу, в которой решена крупная научная проблема – разработан новый научный метод оценки эффективности динамических процессов разрушения горных пород инструментами режуще-скалывающего действия, что имеет важное научно-практическое значение в области геологоразведочного, а также промышленного бурения нефтяных и газовых скважин.

Основные научные и практические результаты исследований:

Представленные научные результаты в необходимом для практического использования объеме детализируют выполненный автором комплекс аналитического и экспериментального изучения динамического процесса разрушения горных пород инструментом режуще-скалывающего действия с резцами типа StratapaxТМ в рамках нового научного направления по методике оценки прочностных свойств и эффективности разрушения горных пород резанием-скалыванием при бурении скважин.

В частности:

1. Сформирована математическая модель динамической системы «резец горная порода» в переходном процессе от «статического вдавливания» к «динамическому резанию» единичными породоразрушающими элементами инструментов режуще-скалывающего действия. Установлено, что траектория движения резца в переходной стадии процесса носит экспоненциальный характер, конкретные показатели которой зависят от уровня действующих сил резания, прочностных свойств породы и собственных параметров породоразрушающих элементов.

2. Разработана новая математическая модель установившегося (стационарного) процесса резания горной породы единичным элементом инструмента режуще-скалывающего действия, формирующегося после окончания переходных процессов взаимодействия пары «резец-горная порода» при резании-скалывании. Установлено, что размер «установившейся» стружки (слоя) горной породы, оцениваемый сформированной математической моделью, определяет, как траекторию внедрения отдельных режущих элементов, так и величину углубления долота режуще-скалывающего действия за оборот его вращения.

3. Показана логическая взаимосвязь полученных моделей переходного и установившегося динамического процесса резания горных пород единичными разрушающими элементами инструментов режуще-скалывающего действия. Доказано, что другие распространенные математические модели, основанные на изучении только статических процессов, или только процессов внедрения резцов в горную породу, не позволяют получить объективную картину сложных динамических процессов резания горных пород инструментами режуще-скалывающего действия. Разработанные аналитические модели объективно существующих динамических режимов резанияскалывания горных пород получили необходимое экспериментальное подтверждение в настоящей работе, что позволяет их рекомендовать для практического использования при разработке технологии и проектировании современных инструментов режуще-скалывающего действия, в том числе и класса PDC.

4. Аналитически доказан процесс стабилизации количественного взаимодействия осевой и горизонтальной сил резания при выходе на объемный режим разрушения буримых горных пород на основе комплексного коэффициента сопротивления резанию Kр. Указанный процесс получил экспериментальное подтверждение, что позволило впервые предложить показатель Kр для использования в важнейших практических приложениях, в частности:

- в качестве объективного количественного критерия достижения оптимальных динамических режимов резания горных пород инструментами режуще-скалывающего действия;

- в качестве количественного показателя для проектирования характеристик высокомоментных забойных машин для механического вращательного бурения скважин с инструментами режуще-скалывающего действия;

- в качестве объективной базы для формирования нового метода оценки динамической твердости горных пород при резании инструментами режуще-скалывающего действия.

5. Исследована практическая и научная целесообразность разработки показателя «динамической твердости» горных пород для объективной оценки их поведения при работе инструментов режуще-скалывающего действия. Доказано, что разработка и использование нового показателя «динамической твердости горных пород» Hвд и методики его экспериментального определения является актуальным методологическим шагом в развитии технологии оценки прочностных свойств горных пород при работе инструментов режуще-скалывающего действия для практических потребностей буровой геологоразведочной индустрии.

В частности:

5.1. Новая научная методика определения показателя динамической твердости позволяет дать относительные количественные характеристики прочностных свойств всего спектра горных пород – от пластичных мягких пород, до упруго-пластичных и упруго-хрупких, относящихся к мягким, средним и твердым категориям.

5.2. Показатель динамической твердости имеет целый ряд важных положительных характеристик, показывающих целесообразность его статистического накопления и широкого использования для оценки сопротивляемости внедрению практически всех классов горных пород при работе инструментов режуще-скалывающего действия:

- количественная величина показателя определяется по методике, которая физически полно и точно моделирует работу современных инструментов режуще-скалывающего действия;

- с помощью данного показателя возможна объективная оценка «динамической твердости» практически всех категорий и разновидностей пород, в том числе и большого класса мягких пластичных горных пород, чего другие методики не позволяют в принципе;

- предлагаемая характеристика оценки сопротивления разрушению горных пород при резании Hвд позволяет более полно и точно воспроизвести реальное силовое взаимодействие горных пород и разрушающих их режущих элементов.

- конкретные значения показателя Hвд целесообразно использовать в различных формализованных моделях для расчетов параметров работы конкретных типоразмеров инструментов режуще-скалывающего действия, чего другие показатели не позволяют, вследствие другой физической природы метода их определения.

5.3. Разработаны научные требования к методике и экспериментальной установке моделирования и количественной оценке механических свойств горных пород типа УМР для условий их разрушения инструментами режуще-скалывающего действия, которая рекомендуется к использованию в процедуре стандартизации методики.

5.4. В полном объеме детализирована технология экспериментального измерительного процесса показателя «динамической твердости» Hвд с использованием универсальной установки моделирования разрушения (УМР) горных пород резанием. Получена типовая картина силового взаимодействия в процессе резания-скалывания, характеризующая различные фазы разрушения горной породы: переходный, истирающе-усталостный процесс разрушения, и стационарное объемное разрушение исследуемой горной породы.

5.5. Получены результаты начального этапа экспериментальных процедур по количественной оценке динамической твердости Нвд ограниченной выборки горных пород, представляющих вмещающий разрез ряда нефтегазовых и угольных месторождений Западной Сибири. Материалы могут быть использованы при практическом выделении пачек горных пород по буримости.

6. Получены важные кинематические и динамические закономерности совместной работы различных групп разрушающих элементов в корпусе долота с учетом различной степени динамического упрочнения горных пород, размерных характеристик и геометрии расположения групп резцов относительно собственных динамических плоскостей резания.

В частности:

6.1. Установлено, что в процессе работы долота режуще-скалывающего действия периферийные и внутренние породоразрушающие элементы фактически встречают сопротивление различных по механическим прочностным характеристикам участков буримой горной породы. Твердость горной породы экспоненциально возрастает от внутренних участков забоя к периферийным. Этот факт является прямым следствием более значимого «скоростного упрочнения» горной породы для резцов долота, размещенных на его периферии.

6.2. Доказано, что контактные нагрузки периферийных и внутренних резцов, жестко закрепленных в корпусе долота, значительно отличаются друг от друга. Для приведения текущих контактных давлений для резцов различных сегментов корпуса долота к одинаковым значениям предлагается использовать резцы с размерами обратно пропорциональными действующим нагрузкам.

6.3. Установлено, что для поддержания одинаковых условий работы различных групп резцов по отношению к динамической плоскости резания горной породы необходимо системно изменять геометрию их размещения в корпусе долота по мере уменьшения радиуса вращения каждого резца. Критерием оптимальности углов установки резцов в корпусе долота на периферийных и внутренних венцах предложено считать характеристику «неизменности значений угла резания i для всех групп резцов долота относительно динамической плоскости резания каждой группы».

Список основных публикаций по теме диссертации:

Издания ВАК:

  1. Борисов К.И. Методика оценки эффективности процесса динамического резания горных пород инструментами режуще-скалывающего действия. – Нефтяное хозяйство. – № 8. – 2008. – С.112–113.
  2. Борисов К.И. Методика оценки динамических прочностных свойств горных пород и эффективности процесса разрушения горных пород инструментами режуще-скалывающего действия. – Бурение и нефть. – 2008. – № 1. – С.24-27.
  3. Борисов К.И. Экспериментальная количественная оценка силовых характеристик резания горных пород // Известия ВУЗов ТПУ. – Т 305. – Вып. 8. – 2002. – С. 216–219.
  4. Борисов К.И. Прикладные аспекты нового научного метода оценки свойств и эффективности процесса разрушения горных пород. – Бурение и нефть. – 2010. – № 3. С.24–27.
  5. Борисов К.И. Динамика работы резцов в процессе разрушения горных пород инструментами режуще-скалывающего действия типа PDC // Известия Томского политехнического университета. – 2010. – Т.317. – №1. – С. 161-164.
  6. Борисов К.И. Актуальные научные и прикладные вопросы развития нового научного метода оценки свойств и эффективности динамического разрушения горных пород инструментами режуще-скалывающего действия типа «PDC» // Вестник Ассоциации Буровых подрядчиков. – 2010. - №3. – С. 8–16.
  7. Борисов К.И. Разработка научного метода объективной оценки процессов динамического разрушения горных пород инструментами режуще-скалывающего действия класса РDС (часть I) // Инженер-нефтяник. – 2010. – №4. – С. 23–26.
  8. Борисов К.И. Разработка научного метода объективной оценки динамического разрушения горных пород инструментами режуще-скалывающего действия

класса РDС (часть II) // Инженер-нефтяник. – 2011. – № 1. – С.31-35.

  1. Борисов К.И. Научная база нового метода оценки эффективности процессов разрушения горных пород современными инструментами режуще-скалывающего действия // Вестник ЦКР Роснедра. – 2011. – № 4. – С.51-58.

Издания, не включенные в перечень ВАК:

  1. Борисов К.И. Исследование сил резания горных пород твердосплавными резцами. – В сб. Технология и техника геологоразведочных работ // М.: изд. МГРИ. – вып. 5. – 1982. – С. 117–126.
  2. Борисов К.И. Основные положения научной методики оценки процесса динамического резания горных пород при бурении скважин // В сб.: «Минерально-сырьевая база Сибири: история становления и перспективы» Изд. ТПУ. – 2009 - Том 1. – С.38–40.
  3. Борисов К.И., Сулакшин С.С. Исследование закономерностей разрушения горных пород резцами в динамическом режиме резания // В сб. Разрушение горных пород при бурении скважин. Т.1. – Вып. 3. – Уфа. – 1982. – С. 137–141.
  4. Борисов К.И. Определение сопротивляемости породы разрушению при резании. – В сб. Технология и техника геологоразведочных работ // М.: изд. МГРИ. – вып. 10. – 1987. – С.28-30.
  5. Сулакшин С.С., Борисов К.И. Результаты аналитического и экспериментального определения глубины внедрения единичного резца в горную породу // В сб. «Технология и техника геологоразведочных работ. – №8. – изд. МГРИ. – 1985. – С. 61–66.
  6. Борисов К.И. Экспериментальная количественная оценка силовых характеристик резания горных пород // В сб.: «Нефтегазовому образованию в Сибири – 50 лет». – Изд. ТПУ. – 2002. – С.255–257.
  7. Борисов К.И. Влияние скорости резания на коэффициент сопротивления резанию горных пород // В сб.: «Нефтегазовому образованию в Сибири – 50 лет». – Изд. ТПУ. – 2002. – С.254–255.
  8. Борисов К.И. Количественная оценка важнейших силовых характеристиках разрушения горных пород при резании // В сб.: «Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин. – Изд. ТПУ. – 2004. – С.38–42.
  9. Борисов К.И. Влияние скорости движения породоразрушающих элементов на величину сил резания // Механика горных пород при бурении: Труды научно-практ. конф. п. Агой – 1986. – Грозный. – 1986. – С.47–49.
  10. Сулакшин С.С., Рябчиков С.Я., Чубик П.С., Борисов К.И. Совершенствование технологии бурения скважин в Горловском угольном бассейне // Отчет о НИР, Томск, ТПУ, № ГР 0188.0041444-9-78-15/7.(М.: ВНТИЦентр, законч. работа) – 1978. – 144 с.
  11. Сулакшин С.С., Рябчиков С.Я., Борисов К.И. Совершенствование технологии бурения скважин в Горловском угольном бассейне // Отчет о НИР, Томск, ТПУ, № ГР 0280.02152.(М.: ВНТИЦентр, законч. работа) – 1986. –155 с.
  12. Сулакшин С.С., Рябчиков С.Я., Борисов К.И. Исследование, разработка и внедрение прогрессивной технологии и техники бурения геологоразведочных скважин // Отчет о НИР, Томск, ТПУ, № ГР 0287.0023938.(М.: ВНТИЦентр, законч. работа) – 1980. – 85 с.
  13. Рябчиков С.Я., Борисов К.И., Письмеров А.С. Исследование и реализация путей снижения абразивного износа породоразрушающего инструмента // Сб.матер.3-ей Всесоюзной научно-технич. Конф. «Разрушение горных пород при бурении скважин». – Уфа, 1989. – С. 17–19.
  14. Борисов К.И., Паласухин А.Н. Изучение параметров износа долотных материалов // В сб.: «Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин. – Изд. ТПУ. – 1991. – С.102–106.
  15. Борисов К.И. Исследование работы коронок режуще-скалывающего действия с целью повышения эффективности их применения при бурении геологоразведочных скважин: дис. …канд.техн.наук. – Томск, 1981. – С.218.


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.