Теоретические исследования процесса бурения мерзлых грунтов винтовым буром

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания нового бурового инструмента для бурения мерзлого грунта в сложных условиях. Это направление исследований является важным и актуальным для обеспечения образования скважин на мерзлых песках, так как винтовой буровой инструмент осуществляет деформацию отрыва мерзлого грунта, что позволяет бурить труднобуримые грунты, а именно мерзлые пески. Цель: исследовать процесс взаимодействия разрушающей части винтового бура с мерзлым грунтом и определить рациональные значения геометрических параметров винтовой лопасти при достижении наименьшего значения усилия отрыва грунта и наибольшего значения производительности процесса бурения. Объекты: взаимодействие разрушающей части винтовой лопасти винтового бура с мерзлым грунтом. Методы: построение графиков зависимостей факторов, показывающих энергоемкость процесса бурения, от угла поворота радиуса винтовой лопасти, при котором происходит его приращение, и от шага винтовой лопасти на втором участке разрушающей части винтового бура; анализ полученных результатов теоретических исследований усилия отрыва грунта и производительности процесса бурения грунта от геометрических параметров винтовой лопасти бурового инструмента на мерзлых грунтах. Результаты. Исследовалось влияние геометрических параметров винтового бура на процесс образования скважины. Были получены зависимости усилий, затрачиваемых на отрыв грунта, построены графики. Была определена прямая зависимость производительности процесса бурения от угла поворота радиуса винтовой лопасти и от шага винтовой лопасти на втором участке разрушающей части винтового бура. По результатам теоретических исследований проведен анализ полученных зависимостей и найдена область рациональных значений геометрических параметров винтовой лопасти винтового бура на мерзлых грунтах

Theoretical studies of drilling frozen soils with a screw drill. The relevance of the study is caused by the need to create a new drilling tool to drill frozen soil in difficult conditions. This line of researchis important and relevant for ensuring the formation of wells on frozen sands, since the screw drilling tool performs the deformation of frozen soil separation, which makes it possible to drill hard-to-drill soils, namely frozen sands. The main aim: to study the interaction of the destructive part of the helical drill with frozen soil and determine the rational values of the geometric parameters of the helical blade when achieving the lowest value of the force of soil separation and the highest value of the productivity of drilling. Objects: interaction of the destructive part of the helical blade of a helical drill with frozen soil. Methods: plotting dependencies of factors showing the energy intensity of drilling, on the angle of rotation of the radius of the helical blade, at which it increments, and on the pitch of the helical blade in the second section of the destructive part of the helical drill; analysis of the obtained results of theoretical studies of the force of soil separation and the efficiency of drilling from the geometric parameters of the helical blade of a drilling tool on frozen soils. Results. The authors have studied the influence of the geometrical parameters of the helical drill on well formation, obtained the dependences of the efforts and constructed the graphs for soil separation, as well as the dependence of the productivity of drilling on the angle of rotation of the radius of the helical blade, at which it increments, and on the pitch of the helical blade in the second section of the destructive part of the helical drill. Based on the results of theoretical studies, an analysis of the obtained dependencies was carried out and the area of rational values of the geometric parameters of the helical blade of a helical drill on frozen soils was found