Рассмотрены основные направления изучения процесса разрушения горной породы на разных уровнях, а также проблемы, которые могут возникнуть в масштабе массива, скважины, матрицы и блока. На основании анализа известных формул для оценки коэффициента снижения прочности пород в массиве получена новая зависимость для условий глубокого бурения. Предложена формула для определения перемещений на боковой поверхности бурящейся скважины.

Розглянуто можливість зниження енерговитратності гірських порід в глибокому бурінні за рахунок використання енергії гірського масиву. Встановлено, що на певній глибині свердловин ця енергія сягає таких величин, що дає можливість здійснювати ефективне руйнування гірської породи. Запропоновано формули для визначення складових балансу енергії даного процесу, який являє собою комбіноване руйнування породи під час буріння глибоких свердловин. Результати розрахунків за даними формулами засвідчили, що його ефективність залежить від співвідношення питомої механічної енергії руйнування та питомої потенціальної енергії зміни об'єму.

Розроблено систему прогнозування активації складових потенціальної енергії гірського масиву на основі використання установленої закономірності зміни їх на великих глибинах. Система може бути важливою складовою заходів з попередження аварій і ускладнень при бурінні глибоких свердловин.

Розроблено та теоретично обгрунтовано можливості контактного термопроникнення в глибинні надра за допомогою автономного термозонда. Виконані теоретичні дослідження методу термоконтактного плавлення свідчать, що можливість його практичної реалізації обгрунтовано з достатнім ступенем коректності, що дозволяє збільшити його ефективність завдяки оптимальному вибору форми поверхні термозонда. Розроблено методику розрахунку основних вихідних інженерних параметрів - швидкість термопроникнення, товщина шару розплаву, розподіл температури та густини теплового потоку на робочій поверхні термозонда. Зроблено аналіз та вибір конструкційних матеріалів з точки зору їх придатності для створення термозонда, спроможного здійснити транскорове проникнення в земні надра. Розроблено метод контактного термопроникнення та основи інженерно-фізичної концепції автономного термозонда, які відкривають шляхи створення принципово нової техніки для застосування в різноманітних областях.

Встановлено залежність для визначення показника тріщинуватості гірських порід, а також зв'язок цієї залежності з коефіцієнтами повторного дроблення породи та вторинного руйнування керна. Досліджено ступінь руйнування керна за умов тріщинуватості та деформації гірських порід у масиві. Розроблено класифікації гірських порід за їх тріщинуватістю та складністю відбору керна. Встановлено аналітичні залежності виносу керна від його питомої кускуватості та товщини диска. Запропоновано нові конструкції керновідбірних пристроїв і бурильних головок фрезерного типу.

Приведены результаты бурения Криворожской сверхглубокой (5432 м) скважины СГ-8, проводившегося с конца 1984 по начало 1995 гг. Рассмотрены вопросы изучения района заложения СГ-8, методология выполнения работ при проходке сверхглубокой скважины. Освещены результаты бурения, в частности, лабораторные физико-механические и петрофизические исследования керна скважин, комплексные каротажные и петрофизические исследования в скважине, дана характеристика пород, вскрытых СГ-8, рассмотрены вопросы их идентификации и корреляции с породами района заложения скважины. Проанализированы особенности метаморфизма и метасоматоза, проведена общая металогеническая оценка нетрадиционных для Кривбасса полезных ископаемых. Внимание уделено вопросам глубинного строения, истории геологического развития и эволюции земной коры Кривбасса и его обрамления. Описана геолого-геофизическая модель формирования Криворожско-Кременчугской шовной зоны в контексте исследования тектоники плит.

Проаналізовано фактичні дані щодо нафтогазоносності глибокозанурених горизонтів світу. Звернено увагу на нафтогазоносність великих глибин Передкарпатського прогину, відзначено нафтогазопрояви в процесі буріння надглибоких свердловин у цьому районі. Одержано геолого-статистичні залежності зміни початкових пластових тисків і температур у прогині з достатньо встановленою достовірністю результатів. За допомогою геолого-статистичної обробки фактичних даних визначено обернений лінійний тісний зв'язок між пластовою густиною і газовмістом нафт, що дало можливість спрогнозувати вертикальну зональність фазового стану вуглеводнів у надрах прогину.

На підставі розрахунку нелінійної фрикційної взаємодії долота та руйнівної породи поставлено задачу про дослідження самозбудження хвильових і коливальних рухів у вертикальній складеній колоні глибокого буріння з урахуванням ефектів відбиття-заломлення хвилі крутіння в місцях зчленування ділянок колон з різними жорсткостями. Проналізовано вплив ефекту запізнювання хвилі крутіння, що прийшла, на динамічний процес. Досліджено ці ефекти.

На основі неголономних і фрикційних моделей контактної взаємодії розглянуто задачу про стійкість коливань кружляння долота бурильної колони, яка попередньо напружена поздовжньою силою і обертається під дією прикладеного до долота моменту сил різання. Виконано комп'ютерне моделювання самозбудження коливань кружляння на простих фрикційних і кінематичних схемах з простими геометричними тілами. Одержані результати дозволили встановити найбільш важливі фактори, що впливають на характер протікання розглянутих коливальних процесів.

На основі методів неголономної механіки поставлено задачу про коливання кружляння долота бурильної колони, яка попередньо напружена поздовжньою силою і обертається під дією прикладеного до долота моменту сил різання. Виконано аналіз механізму самозбудження коливань. Показано, що вони можуть бути як стійкі, так і нестійкі.

Індекс рубрикатора НБУВ: И131.126,7 + Б1(4УКР)в2:Н

Рубрики:

Буріння глибоких і надглибоких свердловин

Охорона природи. Екологія

Шифр НБУВ: Ж100076 Пошук видання у каталогах НБУВ 

The article considers the features of the drilling process where there is a change in temperature, hole diameter, and displacement relative to the axis and the impact on the tool, when machining holes with high-speed steel drills there is wear of the transverse edge which is completely rounded to create a conical surface. There is a decrease in the negative value of the front corners on the transverse edge of the decrease in axial force, which led to a decrease in the intensity of wear of the transverse edge. In order of increasing axial force, respectively, and the intensity of wear of the transverse edge, were sharpened and recommended sharpening methods that provide high performance of the drill, the greatest stability, increased drilling accuracy, as well as the lowest cutting force. The analysis of influence of technological methods and ways and equipment on accuracy and quality of deep openings of small diameter is carried out. The effects of the method of lubricating coolant supply on the tool stability and processing productivity are investigated. The analysis of processing on the metal-cutting equipment with constructive development of the device is executed. Also, the stress-strain state of the drilling process by the finite element method with the analysis of external influences on the twist drill is carried out. The results of the research substantiate and recommend technological methods that reduce the deformation of the tool and, as a consequence, increase the quality and accuracy of the dimensions of deep holes of small diameter.

Зазначено, що у дисертації поставлено нову задачу про теоретичне моделювання та виявлення найбільш загальних закономірностей впливу лінійних і нелінійних сил контактного та в'язкого тертя на рухомість бурильної колони при проведенні технологічних операцій буріння й особливості перебігу вимушених і самозбурених коливань. Зауважено, що завдяки спільному застосуванню методів будівельної механіки аналізу пружного деформування гнучких криволінійних стержнів, методів теоретичної механіки, методів диференціальної геометрії та обчислювальних методів, побудовано нові математичні моделі та диференціальні рівняння, які описують операції протягування з обертанням бурильних колон у криволінійних свердловинах з невпорядкованою хвилястістю, тривимірна геометрія траєкторій яких задана в дискретній (табличній) формі за результатами геофізичних вимірів (свердловинної навігації). Вони дозволяють обчислити сили контактного та фрикційного опору та прогнозувати стани їх прихватів. З його використанням розроблено нову методику проєктного з'єднання ділянок траєкторії свердловини з різними функціями кривизни. Запропоновано застосовувати для цієї мети сегменти дуг спіралей Корню або кубічних парабол. Комп'ютерним моделюванням встановлено, що таке трасування траєкторії свердловини дозволяє суттєво знизити сили фрикційного опору. На основі аналізу відомих у літературі функцій сил нелінійної фрикційної взаємодії долота з породою (сил різання) запропоновано нові математичні моделі торсіонних автоколивань бурильних колон у в'язкому середовищі промивної рідини. Виконано комп'ютерне моделювання біфуркаційних переходів від станів простого обертання колони до станів їхніх торсіонних автоколивань.