Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Совершенствование алмазного бурения на основе нормализации температурного фактора

Диссертация

Автор: Горшков, Лев Капитонович

Заглавие: Совершенствование алмазного бурения на основе нормализации температурного фактора

Справка об оригинале: Горшков, Лев Капитонович. Совершенствование алмазного бурения на основе нормализации температурного фактора : диссертация ... доктора технических наук : 04.00.19 Ленинград, 1984 307 c. : 71 85-5/183

Физическое описание: 307 стр.

Выходные данные: Ленинград, 1984






Содержание:

диссертация изложена на 305ницах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 42 рисунка, список литературы из 2(77 наименований, включает введение, восемь глав, общие выводы и рекомендации, а также шесть приложений
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Т Роль температурного фактора в процессе разрушения горных пород при алмазном бурении Обоснование задач исследований
§1-1 Современные представления о механизме разрушения горных пород и некоторые причины снижения эффективности алмазного бурения
§Г-2 Формы проявления действия температурного фактора при алмазном бурении
§1-3 Постановка и обоснование задач исследований
Выводы к главе 1
ГЛАВА П Исследование температурного режима работы алмазной буровой коронки
§П-Т Постановка задачи и методика исследований
§П-2 Температура нагрева режущих граней алмазов при бурении
§П-3 Температурное поле матрицы алмазной буровой коронки
§П-4 Тепловой баланс матрицы алмазной буровой коронки
§П-5 Анализ полученных зависимостей и научно-методические рекомендации по обеспечению нормального теплового режима алмазного бурения
Вгводы к главе П
ГЛАВА Ш Исследование влияния формы буровых алмазов на условия их нагрева и охлаждения при бурении
§ПЫ Обоснование и постановка задачи исследования
§Ш-2 Шаровидные алмазы
§Ш-3 Алмазы цилиндрической формы
§Ш-4 Алмазы призматической формы
§Ш-5 Анализ полученных зависимостей и результаты экспериментальных исследований
Выводы к главе Ш
ГЛАВА U Особенности проектирования технологических параметров алмазного бурения с учетом действия температурного фактора
§17-Г Анализ ранее проведенных исследований
§17-2 Теплоэнергетические основы технологии алмазного бурения
§17-3 Расход очистного агента
§17-4 Осевая нагрузка на коронку
§17-5 Частота вращения снаряда
§17-6 Определение количества и глубины внедрения режущих зерен при разрушении горных пород алмазными коронками
§17-7 Прогнозирование механической скорости алмазного бурения
Й1ВОДЫ к главе ТУ
ГЛАВА 7 Исследование влияния конструктивных элементов алмазных коронок на их тепловой режим при бурении
§7-1 Анализ ранее проведенных экспериментальных исследований
§7-2 Исследование влияния геометрических характеристик охлаждаемой поверхности коронок
§7-3 Рациональные насыщенность и зернистость объемных алмазов буровых коронок
§7-4 Исследование теплопроводности матрицШ
§7-5 Конструкции специальных коронок для бурения с продувкой и особенности технологии их изготовления^
Алмазная коронка с тепловыми каналами
Вывода к главе у
ГЛАВА 71 Исследование и разработка технико-технологических мероприятий по обеспечению нормального процесса бурения с продувкой
§УТ-Г Рациональные компоновки буровых снарядов
§71-2 Экспериментальные исследования особенностей технологий алмазного бурения с продувкой воздухом
§У1-3 Температурные напряжения как один из факторов разрушения керна при бурении с продувкой
§УГ-4 Роль и технические средства охлавдения сжатого воздуха при бурении с продувкой
§71-5 Тепловой баланс циркуляционной среды скважины при бурении с продувкой
§У1—б Использование сжатого воздуха для создания местной призабойной циркуляции при алмазном бурении в мерзлых породах
Выводы к главе УГ
ГЛАВА УЛ Исследование возможности замены природных алмазов в буровых породоразрушавдих инструментах синтетическими сверхтвердыми материалами
§71Ы Исследование термостойкости некоторых сверхтвердых материалов
§УБ-2 Оценка возможности использования эльбора в буровом породоразрушавдем инструменте
§711-3 Испытания опытных партий коронок, оснащенных эльбором-Р
Выводы к главе УП
ГЛАВА УШ Опытно-производственная проверка результатов исследований
§7НЫ Задачи опытно-производственной проверки
§7Ш-2 Алмазное бурение с продувкой серийными коронками
§УШ-3 Бурение с продувкой специальными алмазными коронками
§УШ-4 Бурение с продувкой охлажденным сжатым воздухом
Выводы к главе УШ

Введение:
Развитие экономического потенциала страны во многом определяется состоянием минерально-сырьевых ресурсов. В новой пятилетке геологоразведочные работы будут вестись ещё более широко и настойчиво. Наш долг, как бы велики ни были у нас запасы природных ресурсов, - постоянно искать наиболее рациональные пути их добычи и экономичного использования,"- записано в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 -- 85 годы и на период до 1990 года", принятых 7171 съездом КПСС.
Таким образом, ХХУТ съезд предусматривает широкое развитие и рациональное использование естественной сырьевой базы, что определяет необходимость решения проблемы увеличения глубин разведочных скважин и объемов буровых работ в твердых и крепких горных породах, к которым приурочены основные месторождения твердых полезных ископаемых.
Рост объемов разведочного бурения в твердых породах и на больших глубинах возможен, главным образом, за счет увеличения объемов алмазного бурения. При этом увеличение глубин скважин и рост средней категории буримых пород предъявляют особые требования к породоразрушающему /алмазному, в первую очередь/ инстру -менту, главным образом, в отношений его износостойкости и механической скорости бурения. Требование повышения износостойкости алмазного инструмента становится особенно важным при внедрении процессов бурения с высокими значениями частоты вращения и снарядов со съемными керноприемниками, что в связи со значительным ростом механической скорости бурения привело к сокращению объемов твердосплавного бурения, которое становится в ряде случаев нерентабельным даже в породах УШ и более низких категорий по бу-римости.
Решению проблемы нормализации теплового режима работы породо-разругаающего инструмента при бурении скважин посвящено незначительное количество исследований, хотя общей проблеме исследования и регулирования теплового режима буровых скважин в целом посвятили свои работы многие авторы /А.Н.Шербань, Р.Л.Дядькин, А.В.Марамзин, Б.И.Есьман, Б.Б.КУдряшов, В.П.Черняк и др./. Отдельные вопросы прогноза и регулирования теплового режима бурящихся скважин исследованы в работах Л.А.Алексеева, М.Л.Берковича, А.А.Афанасьева, И.П.Елманова, О.В.Зорэ, И.А.Карманова, М.А.Шдов-кина, В.А.Чугунова и др. Из зарубежных ученых, работающих в этой области, можно отметить Т.Болдижара, 3.Мундру, л.Раймовда, К.Холмса, Л.Шйнинга. Оцнако проблеме исследования температурного режима собственно породоразрушащего инструмента внимания уделено значительно меньше, и в этой области следует отметить работы, внесшие определенный вклад в решение задачи, а именно: работы Е.А.Козловского, Б.Б.КУДРЯшова и Ю.А.Онснпко, Б.В.Захарьева, В.Г.Карцыша, P.M. Скрябина, П.Н.Курочкина, Ю.Е.БУдюкова, В.Е.Копылова, Е.Г.Гречива.
Целью настоящей работы является изучение роли и формы проявления действия температурного фактора на работоспособность и эффективность алмазного инструмента при разрушении горных пород, а также разработка научно обоснованных методических рекомендаций по учету и предупреждению /контролю и прогнозированию / действия этого фактора, являющегося во многих случаях причиной снижения технико-экономических показателей алмазного бурения.
Научная новизна работы заключается в новом методическом подходе к решению задач совершенствования алмазного породоразрушающего инструмента, технологий бурения им и прогнозирования конечных результатов процесса бурения, базирующемся на учете и предупреждении отрицательного действия температурного фактора на механизм разрушения горной породы и износ алмазной коронки, что определяет новое научное направление в разведочном бурении.
Основные научные результаты, защищаемые в диссертации: I. Вскрыто отрицательное корректирующее действие температурного фактора в механизме разрушения горных пород при алмазном бурении, проявляющееся в виде разного рода деформаций буровых алмазов, главным условием возникновения которых являются высокие контактные температуры.
2. На основе изучения тепловых условий работы алмазных коронок, в частности, температур нагрева режущих граней алмазов, температурного поля и теплового баланса матрицы коронки, а также исследования влияния кристалломорфологического строения алмазов на условия их нагрева и охлаждения сформулированы научно обоснованные методические рекомендации по учету и предупреждению отрицательного корректирующего действия температурного фактора при алмазном бурении.
3. На основе введения понятия коэффициента интенсивности теплообмена, для определения которого получена аналитическая зависи -мость, разработаны методические основы расчета и проектирования технологических параметров режима алмазного бурения, выбора алмазного сырья для изготовления коронок и критериев определения рациональных значений насыщенности и зернистости объемных алмазов, обоснованы требования к конструктивное исполнению породоразрушающего инструмента для работы в условиях возникновения высоких контактных температур, созданы предпосылки для прогнозирования величины механической скорости алмазного бурения по температурному фактору.
Применение разработанных рекомендаций показано на примерах алмазного бурения с различными очистными агентами, в частности, с продувкой сжатым воздухом нак наиболее характерного процесса бурения с высокими контактными температурами. При этом разработаны требования к технологии в различных горных породах, даны рекомендации по конструктивному исполнению коронок, разработаны мероприятия по обеспечению нормального процесса алмазного бурения с продувкой, проведена опытно-производственная проверка результатов выполненных исследований, показана перспектива замены природных алмазов другими, более термостойкими, сверхтвердыми материалами, в частности, материалами на основе кубического нитрида бора /КНБ /.
Исследования, проведенные в рамках диссертации, соответствуют злану НИР и ОКР отраслевой научно-исследовательской лаборатории технологии и техники разведочного бурения ЛГИ, выполняемых в соответствии с координационными планами мингео РСФСР и СССР, "Рабочей программой экспериментальных работ по изготовлению и испытанию буровых коронок из эльбора и карбонадо", утверященной мингео и Мйнстанкопро-1ЛОМ СССР, а также научно-технической программой ГКНТ 0.16.08 "Создать з освоить в производстве прогрессивные виды режущего, абразивного и алмазного инструмента из новых инструментальных абразивных и сверхтвердых материалов".
При оформлении .диссертационной работы использованы результаты исследований, проведенных под руководством и непосредственном участии автора, по хозяйственным и творческим договорам с геологоразведочны-vm организациями ПГО "Якутскгеология", "Севвостгеология',' "Севзапгео-логия", "Невскгеология", трестами "Кривбассгеология" и "ташкентгео-логия", институтами ЩИГРИ /Тульское отделение/, ШТР, ШШШ, заводом "Ильич" и др.
Полевые работы, связанные с диссертационными исследованиями, проводились в названных выше геологоразведочных организациях, а также в ГРЭ Тырныаузского горно-металлургического комбината.
Автор выражает свою признательность заслуженному деятелю науки и техники РСФСР, проф.шамшеву Ф.А. и проф. кудряшову Б.Б. за большую помощь в выборе направления и методики исследований. Автор также благодарен за помощь и советы при выполнений и оформлении работы заслуженному геологу РСФСР, проф.Воздвиженскому Б.И., профессорам Падуко-ву В.А. и Башкатову Л.Н., доцвнтам Боголюбскому К.А., Тараканову С.Н., Чистякову В.К. и Яковлеву A.M., кандидатам технических наук Булгакову Ю.Е., Вартыкяну В.Г., Сенькину Г.А., Слюсарю И.Е., а также работникам производственных организаций за помощь при проведении полевых испытаний.