Разработка рекомендаций по оптимизации конструкции снаряда для шароструйного бурения

Abstract

Актуальность. Несмотря на активное развитие возобновляемых источников энергии, ископаемое топливо все еще занимает лидирующую позицию среди известных энергоресурсов. При этом, согласно прогнозам, в ближайшие десятилетия Россия останется одним из их крупнейших мировых экспортеров. Поэтому в нашей стране все более остро стоит вопрос по сохранению объема добычи полезных ископаемых, что требует разведки новых месторождений, разработки новых решений, позволяющих осуществлять работы в сложных условиях. Одним из таких решений может стать шароструйное бурение. Над развитием шароструйного бурения работали ряд исследователей. Было предложено большое количество различных снарядов для шароструйного бурения. При этом до сих пор не существует конструкции, принятой за наиболее рациональную. Цель: разработка рекомендаций к конструкции снаряда для шароструйного бурения, наиболее полно отвечающего требованиям геологоразведочных и горнодобывающих отраслей промышленности. Объектом исследования является буровой снаряд для шароструйного бурения. Методы: обзор литературных источников; систематизация классификационных признаков различных конструкций снарядов для шароструйного бурения; анализ известных конструкций согласно разработанной классификации. Результаты. Установлено, что наибольшая механическая скорость бурения шароструйным способом будет достигаться при использовании снаряда, состоящего из одной камеры смешения цилиндрической формы. При этом подъем шаров выше впускных окон должен быть ограничен задерживающим устройством, а расстояние между снарядом и забоем необходимо поддерживать без использования элементов, контактирующих с забоем скважины. Предложена конструкция снаряда, удовлетворяющего перечисленным критериям.

Relevance. Despite the active development of renewable energy sources, fossil fuels still occupy a leading position among the known energy resources. According to forecasts, in the coming decades Russia will remain one of the largest world exporters of fossil fuels. In Russia, the issue of maintaining the volume of extraction of minerals is becoming more and more acute. This requires the exploration of new deposits, as well as the development of new solutions that allow carrying out the work in difficult conditions. Pellet impact drilling can be one of such solutions. Some researchers have worked on the development of this drilling method. A large number of different pellet impact drilling bits have been proposed. At the same time, there is still no design accepted as the most rational one. Purpose: development of recommendations for the design of a drilling bit for pellet impact drilling, which most fully meets the requirements of geological exploration and mining industries. The object of the research is a drilling bit for pellet impact drilling. Methods: review of literary sources; systematization of the classification features of various designs of drilling bits for pellet impact drilling; analysis of previously developed designs according to the classification developed in this work. Results. It was found that the highest mechanical speed of pellet impact drilling is achieved when using a drilling bit consisting of one mixing chamber, cylindrical in shape, with a diffuser on the lower edge. In this case, the rise of the pellets above the inlet ports must be limited by a retarding device, and the distance between the drilling bit and the well bottom must be maintained without using the elements contacting with the well bottom. The paper proposes a design of the drilling bit which meets the mentioned criteria.