Zapiski Gornogo Instituta (Dec 2020)

Методика управления процессом бурения и экспериментальные исследования сил сопротивления при бурении долотами с резцами PDC

  • Vyacheslav V. Neskromnykh,
  • Marina S. Popova,
  • A. E. Golovchenko,
  • P. G. PETENEV,
  • Liu Baochang

DOI
https://doi.org/10.31897/PMI.2020.5.5
Journal volume & issue
Vol. 245
pp. 539 – 546

Abstract

Read online

Рациональная, теоретически обоснованная и эмпирически верифицированная система управления является условием оптимального управления процессом бурения с соблюдением критериев минимизации затрат временных и материальных ресурсов. Новое поколение породоразрушающего инструмента с применением резцов PDC (polycrystalline diamante cutters), крайне эффективных при бурении скважин различного целевого назначения в горных породах средней твердости, диктует необходимость разработки методики и критериев оптимального управления процессом бурения с использованием данного инструмента. В работе представлен аналитический анализ силового взаимодействия породоразрушающих элементов, горной породы, вмещающей забой, и бурового раствора, насыщенного шламом, выделены влияющие факторы, приведены зависимости для определения параметров разрушения горных пород. Эмпирическая верификация теоретических положений проведена на основе анализа данных экспериментального бурения мрамора коронкой с резцами PDC диаметром 76,2 мм, обработанных с применением метода полного факторного эксперимента с получением математических моделей факторов и их графической интерпретации. Рассмотрена методика управления процессом бурения, основанная на оптимальном соотношении частоты вращения инструмента, осевой нагрузки и углубления за один оборот, позволяющая определить по косвенным признакам режим разрушения горной породы на забое скважины и выбрать оптимальные значения параметров режима бурения, которые соответствуют наиболее оптимальным условиям с точки зрения достижения максимальной механической скорости бурения в совокупности с рациональным режимом работы породоразрушающего инструмента. Представлена схема, содержащая возможные варианты режима отработки долота и способы их распознавания по соотношению углубления за один оборот и частоты вращения породоразрушающего инструмента.

Keywords