Обоснование параметров циркуляционной системы кольцевого погружного пневмоударника тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат наук Харламов, Юрий Павлович

• Харламов, Юрий Павлович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Харламов, Юрий Павлович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ

СРЕДСТВ ДЛЯ БУРЕНИЯ С ОБРАТНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОЧИСТНОГО

АГЕНТА

2. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО

КОЛЬЦЕВОГО ПНЕВМОУДАРНИКА

2.1 Определение конструктивных параметров, обеспечивающих эффективное разрушение породы

2.2 Определение методов повышения эффективности работы циркуляционной системы

2.3 Конструктивная схема циркуляционной системы кольцевого

погружного пневмоударника

Выводы

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Общие положения и условия исследования

3.2 Стенд для исследования бурового снаряда с обратной циркуляцией очистного агента

3.3 Контрольно - измерительные приборы, применяемые при экспериментах...47 Выводы

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Исследование влияния геометрических параметров циркуляционной системы

4.2 Исследование влияния экрана противодавления на эффективность

работы циркуляционной системы

Выводы

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПНЕВМОУДАРНИКА С ЦЕНТРАЛЬНЫМ ШЛАМОТРАНСПОРТОМ

5.1 Вычислительное моделирование работы циркуляционной системы

в среде Solid Works Flow Simulation

5.2 Методика расчета основных параметров бурового снаряда с обратной циркуляцией очистного агента (погружная пневматическая ударная

машина - породоразрушающий инструмент)

5. 2.1 Общие положения

5.2.2 Порядок расчета

5.2.3 Пример расчета

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров циркуляционной системы кольцевого погружного пневмоударника»

ВВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Важнейшей составляющей технологий разведки и разработки месторождений полезных ископаемых и их добычи является бурение скважин в породном массиве. Перспективы развития буровой техники связаны с ориентацией предприятий горного комплекса на улучшение показателей извлечения полезного ископаемого, повышение безопасности горных работ, особенно в условиях увеличения глубин разработки, развитие новых технологий производства буровых работ [1]. В настоящий момент и в обозримом будущем наиболее эффективным способом проходки скважин в массиве горных пород является ударно-вращательный, обеспечивающий бурение с минимальной энергоемкостью [2]. Для его реализации на горных предприятиях, как в России, так и за рубежом, получили большое распространение погружные, т.е. взаимодействующие непосредственно с забоем скважины, машины ударного действия - погружные пневмоударники. Они применяются в качестве рабочего органа бурового станка, который через систему штанг осуществляет подвод к ним энергоносителя, передачу осевого усилия и вращающего момента.

Наиболее перспективным способом ударно-вращательного бурения является бурение скважин путем применения погружных пневмоударников с обратной циркуляцией очистного агента. В основе этой технологии лежит непрерывное удаление из призабойной зоны выбуренного породного материала и транспортирование его на поверхность потоком очистного агента по осевому каналу пневмоударника и внутренней трубе двойной буровой колонны [3, 4]. Это достигается путем использования кольцевых забойных снарядов, обеспечивающих подачу энергоносителя через межтрубный зазор двойной бурильной колонны и вынос аэрированного керно-шламового потока через центральный канал бурового става на поверхность [5]. Бурение скважин таким способом в России и ряде зарубежных стран (Швеция, Германия, Великобритания, США) производится на протяжении уже более двух десятилетий. Перспективность этого способа проходки скважин высоко оценена и признана специалистами. В

Советском Союзе работа по созданию кольцевых пневмоударников была организована в начале 80-годов ХХ века по заданию Мингео СССР Институтом горного дела СО АН СССР и СКБ ВПО «Союзгеотехника» практически одновременно с зарубежными фирмами. Созданные этими организациями и всесторонне испытанные в производственных условиях кольцевые погружные пневмоударники во многом превосходили свои зарубежные аналоги. Преимуществами использования кольцевого пневмо-ударника являются:

- надежный запуск при постановке на забой и устойчивая работа в режиме бурения скважин, обеспечивающая вынос керно-шламового материала в расчетном объеме;

- удаление воды и шлама из призабойной зоны в виде грязевого потока, а также налипшей породы со стенок шламопровода в режиме блокировки при бурении обводненных скважин;

- наличие шламопровода, позволяющего отвести зону выброса шлама на значительное расстояние от места бурения, что обеспечивает значительное улучшения условий труда бурильщиков, и установить очистные устройства, сохраняя экологическую безопасность в зоне производства работ. Это же обстоятельство дает возможность сохранить в чистом виде механизмы и агрегаты установки, что положительно влияет на срок их службы и безопасность эксплуатации в целом;

- исключение растепления стенок скважины при бурении в вечномерзлых и перемежающихся породах.

Вместе с тем, опыт эксплуатации кольцевых пневмоударников показывает, что производительность бурения во многом зависит от эффективности работы системы очистки забоя от бурового шлама, поскольку его необходимо направить в центральный шламотранспортный канал, исключив выход на поверхность через зазор между стенками скважины и буровой колонной. Недостаточная эффективность работы циркуляционной системы приводит к следующему:

1. Увеличивается энергоемкость бурения, как следствие роста затрат энергии удара на вторичное измельчение частиц отделенной от массива породы,

из-за неэффективной очистки забоя.

2. Возникает высокая вероятность остановки пневмоударника либо выхода всего бурового шлама на поверхность по боковому зазору.

3. Существенно снижается достоверность геологических проб при геологоразведочном бурении, а также при бурении на воду из-за рассеивания бурового шлама.

Поэтому повышение эффективности работы циркуляционной системы пнев-моударника с обратной циркуляцией очистного агента является актуальной задачей.

Цель работы - обоснование рациональных с позиции минимизации выхода шлама в затрубное пространство конструкции и параметров циркуляционной системы для обеспечения максимально полной очистки забоя скважины за счет увеличения подачи энергоносителя в осевой канал шламотранспортной магистрали.

Объект исследования система циркуляции для очистки забоя скважины погружного пневмоударника с центральным шламотранспортом.

Предмет исследований - параметры, конфигурация и расположение выхлопных и шламосборных каналов и других элементов системы циркуляции для очистки забоя скважины от керно-шламового материала при бурении кольцевым погружным пневмоударником.

Основная идея работы состоит в обеспечении бурения с максимальной подачей шлама в осевой транспортный канал за счет обоснования и выбора рационального расположения и конфигурации выхлопных и шламосборных каналов циркуляционной системы пневмоударника.

Задачи исследования:

1. Обосновать конструкцию шламотранспортной магистрали с системой циркуляции очистного агента, обеспечивающей максимальную подачу разрушенной породы в осевой канал погружного пневмоударника.

2. Обосновать критерий эффективности работы системы очистки забоя скважины и установить закономерности его изменения от расположения, конфигурации

и диаметра выхлопных и шламосборных отверстий, конструктивного оформления и геометрических параметров забойной части пневмоударника и породоразру-шающего инструмента.

3. Разработать методику определения геометрических параметров циркуляционной системы кольцевого пневмоударника и практические рекомендации по её проектированию в зависимости от типоразмера и расхода воздуха для обеспечения полной очистки забоя скважины от керношламового материала и направления всего разрушенного материала в осевой канал шламотранспортной магистрали.

Методы исследования - при решении поставленных задач применялись методы физического и математического моделирования рабочих процессов пневмо-ударных машин.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При бурении скважин погружным пневмоударником со сквозным осевым каналом направление максимального количества разрушенной породы в шла-мотранспортную магистраль обеспечивается системой циркуляции очистного агента, состоящей из призабойного пакера, выхлопных и шламосборных отверстий и системы создания противодавления в затрубном пространстве.

2. Эффективность работы циркуляционной системы погружного пневмо-ударника с осевым шламотранспортным каналом целесообразно оценивать коэффициентом, представляющим отношение расхода воздуха, направляемого в транспортный канал, к величине его расхода на входе в напорную магистраль. Максимальное значение этого коэффициента достигается при диаметре призабойного па-кера, равном (0,96...0,985) диаметра скважины ^скв), расстоянии от пакера до забоя скважины - (0,1.. ,0,28^скв, расстояния от шламосборных отверстий до забоя скважины - (0,2.. ,0,3Мскв, а создание противодавления в затрубном пространстве за счет воздушного экрана дополнительно повышает коэффициент эффективности на 16%.

3. Методика определения геометрических параметров циркуляционной системы кольцевого пневмоударника, в основе которой лежат зависимости изменения

коэффициента эффективности её работы от конструктивных и геометрических параметров, обеспечивает создание пневмоударников с полной очистки забоя скважины от керношламового материала и направлением всего разрушенного материала в осевой канал шламотранспортной магистрали.

Достоверность научных положений подтверждается экспериментальными данными, полученными при исследовании адекватной физической модели циркуляционной системы с помощью современных методов исследований.

Научная новизна заключается в том, что:

1. Обоснована и разработана система циркуляции очистного агента, состоящая из призабойного пакера, выхлопных и шламосборных отверстий и системы создания противодавления в затрубном пространстве, а эффективность её работы оценена соотношением расхода воздуха, проходящего через центральный шла-мотранспортный канал к его расходу на входе в напорную магистраль.

2. Установлено рациональное сочетание основных геометрических параметров циркуляционной системы кольцевого погружного пневмоударника, при котором достигается максимальная эффективность ее работы, оцениваемая коэффициентом, представляющим отношение расхода воздуха, направляемого ей в транспортный канал, к величине его расхода на входе в напорную магистраль. Создание в затрубном пространстве воздушного экрана повышает эффективность работы циркуляционной системы.

3. Разработана методика расчета основных параметров кольцевого погружного пневмоударника с системой циркуляции сжатого воздуха, обеспечивающей полную очистку забоя скважины от керношламового материала и направление всего разрушенного материала в шламотранспортную магистраль.

Личный вклад автора состоит в:

- создании физической модели (стенда-имитатора) для исследования циркуляционной системы пневмоударника с центральным шламотранспортом;

- проведении исследований по выявлению наиболее значимых геометрических параметров циркуляционной системы кольцевого пневмоударника и определении их рациональных значений;

- разработке технического решения (воздушного экрана противодавления) для повышения эффективности работы циркуляционной системы и опробовании его на опытном образце кольцевого пневмоударника;

- компьютерном моделировании работы циркуляционной системы пневмо-ударника с центральным шламотранспортом и разработке методики расчета её параметров в зависимости от типоразмера и расхода воздуха кольцевого пневмоудар-ника.

Практическая ценность результатов работы:

- в разработке конструкции кольцевого пневмоударника с циркуляционной системой, обеспечивающей достижение максимальной эффективности очистки забоя от бурового шлама через осевой транспортный канал за счет обоснования соотношения основных параметров и создания дополнительно воздушного экрана противодавления в затрубном пространстве;

- в создании методики определения геометрических параметров циркуляционной системы в зависимости от типоразмера и расходного показателя кольцевого пневмоударника, с целью направления всего объема разрушенного материала в шламотранспортную магистраль, и получении практических рекомендаций по её проектированию.

Реализация результатов работы.

Результаты исследований циркуляционной системы пневмоударника с центральным шламотранспортом реализованы в ИГД СО РАН при разработке и изготовлении кольцевого пневмоударника ПК-132, а также используемого в комплекте с ним бурового инструмента.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на Всероссийских научных конференциях с участием иностранных уче-

ных «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», Новосибирск, 2008 г. и 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 3 в изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных журналов, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 107 листах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из _ наименований, включает 41 рисунок и 19 таблиц.

Автор выражает искреннюю благодарность светлой памяти к.т.н. Анатолия Алексеевича Липина за его помощь в работе. Автор также благодарен сотрудникам лаборатории бурения и технологических импульсных машин за оказанную всестороннюю помощь и поддержку.

1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ БУРЕНИЯ С ОБРАТНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОЧИСТНОГО АГЕНТА

Способ бурения с центральным шламотранспортом достаточно широко распространен благодаря обеспечению более высокой и равномерной, чем при прямой циркуляции, скорости восходящего потока керно-шламового материала за счет наличия прямого гладкого шламопровода постоянного сечения, обладающего минимальным сопротивлением движению энергоносителя. Существенными его достоинствами являются: надежный вынос крупнокусковой разрушенной породы, лучшая очистка забоя, чем при периферийном выносе шлама, повышенный выход керно-шламового материала и возможность его непрерывной подачи на поверхность.

Областями применения такого способа бурения являются:

- бурение гидрогеологических скважин для добычи воды [14];

- бурение геологоразведочных скважин при разведке россыпных месторождений полезных ископаемых, залегающих в многолетнемерзлых породах [4, 15];

- бурение геологоразведочных и технологических скважин в водонасыщенном породном массиве при обильных водопритоках [5, 16];

- бурение скважин при разведке месторождений строительных материалов

[17];

- бурение геологоразведочных и технологических скважин в перемежающихся грунтах и крепких породах.

Технические средства для бурения с обратной циркуляцией очистного агента можно разделить по ряду признаков.

По способу разрушения забоя.

1. Технические средства для вращательного бурения - это колонковое бурение с непрерывной транспортировкой керна восходящим потоком промывочной жидкости по осевому каналу, образованному внутренней трубой двойной буровой колонны.

2. Технические средства ударно-вращательного бурения с применением в качестве породоразрушающего инструмента гидро - и пневмоударников для бурения сплошным или кольцевым забоем.

По применяемому энергоносителю все технические средства подразделяются

на:

- гидравлические с транспортированием выбуренного материала на поверхность потоком промывочной жидкости;

- пневматические с выносом бурового шлама на поверхность потоком сжатого воздуха или газожидкостной смеси.

В практике бурения геологоразведочных, гидрогеологических скважин, особенно на поисково-картировочной стадии широко применяется и интенсивно развивается вращательный способ бурения с непрерывным выносом выбуренной породы по центральному каналу двойной бурильной колонны [3]. Поскольку такой способ объединяет в себе колонковое бурение и бурение с обратной промывкой, его можно обозначить как колонковое бурение скважин с непрерывной транспортировкой керна потоком промывочной жидкости. Этот способ бурения часто применяется и при разведке месторождений строительных материалов. При проходке скважины промывочная жидкость для выноса бурового шлама из призабойной зоны подается в керноприемный осевой канал по кольцевому зазору двойного бурового става либо через зазор между ставом и стенкой скважины (рисунок 1.1). При этом могут быть реализованы три схемы движения энергоносителя в призабойной зоне с целью его подвода в осевой керноприемный канал: с наружной боковой промывкой (рисунок 1.1, б), с торцевой промывкой (рисунок 1.1, а) и с внутренней боковой промывкой (рисунок 1.1, в).

Недостатком вариантов а и б является то, что жидкость при циркуляции в при-забойной зоне непосредственно контактирует со стенками скважины и забоем. При бурении скважин в рыхлых отложениях это может привести к гидратации пород и обвалам стенок скважины, а также к поглощению промывочной жидкости трещиноватыми и кавернозными породами с высокой фильтрационной способностью.

Последнее обстоятельство снижает эффективность транспортировки керна вследствие снижения скорости восходящего потока промывочной жидкости. При использовании схемы в забой и стенки скважины изолируются от непосредственного контакта с потоком промывочной жидкости, но при этом условия работы бурового снаряда становятся более тяжелыми по сравнению с предыдущими схемами, поскольку разрушение забоя проходит без его одновременного промывания [17].

а - торцевая промывка; б - наружная боковая промывка; в - внутренняя боковая промывка Рисунок 1.1 - Схемы движения промывочной жидкости в призабойной зоне

Обратная циркуляция промывочной жидкости при колонковом бурении с непрерывным транспортированием керношламового материала может осуществляться по двум схемам.

Схема, изображенная на рисунке 1.2, реализует поступление промывочной жидкости в кольцевой зазор между стенками скважины и колонной бурильных труб самотеком или при помощи насоса с обратной промывкой и отсасыванием жидкости вместе с разбуренной породой через внутренний осевой канал колонны бурильных труб при помощи центробежного насоса или эрлифта. В этой схеме обратная циркуляция обеспечивается нагнетанием в бурильную колонну 1 по магистрали 3 сжатого воздуха. В смесителе, имеющемся в колонне, образуется смесь промывочной жидкости, шлама и воздуха. Промывочная жидкость аэрируется и транспортируется на поверхность. Основное преимущество такого способа в простоте организации и надежности в работе. Недостатками являются значительный расход электроэнергии и низкий коэффициент полезного действия [18].

1 - колонна бурильных труб; 2 - компрессор; 3 - воздушная магистраль компрессора;

4 - вращатель; 5 - сальник; 6 - керноотводящий шланг; 7 - источник водоснабжения; 8 -

керноприемное устройство

Рисунок 1.2 - Схема бурения с обратно-всасывающей промывкой (при использовании эрлифта)

В схеме колонкового бурения с непрерывным выносом керно-шламового материала предусматривает нагнетание промывочной жидкости в кольцевой зазор двойной концентрически расположенной колонны бурильных труб с выходом ее вместе с буровым шламом через центральный канал внутренней трубы (рисунок 1.3). Циркуляция осуществляется за счет давления, развиваемого буровым насосом [17].

Вращательный способ бурения с непрерывным выносом шлама весьма производительный и сравнительно дешевый, но область его применения ограничена однородными мягкими породами до пятой категории буримости. Он не пригоден или малоэффективен в условиях резко перемежающихся пород и валунно-галечных отложений [3].

1 - емкость; 2 - буровой насос; 3 - нагнетательный шланг; 4 - керноотводящий шланг; 5 -керноприемное устройство; 6 - сальник; 7 - вращатель; 8 - наружная бурильная труба; 9 - внутренняя бурильная труба; 10 - пакер Рисунок 1.3 - Схема колонкового бурения с использованием двойной колонны бурильных

труб

Для реализации ударно-вращательного способа бурения с обратной циркуляцией очистного агента используются буровые станки, оснащенные двойной колонной бурильных труб и использующие в качестве породоразрушающего инструмента погружные гидро - или пневмоударники (рисунок 1.4). При гидроударном бурении промывочная жидкость подается в межтрубное пространство двойной бурильной колонны 4. У забоя скважины она поступает в центральный шламотранс-портный канал, захватывает керно-шламовый материал и выносит его к промывочному сальнику 7, проводит через керноподводящий рукав, а затем доставляет в лотки керноприемника 9.

1 - гидроударник; 2 - кожух; 3 - переходник; 4 - двойная бурильная колонна; 5 - приза-бойный герметизатор; 6 - вращатель; 7 - промывочный сальник; 8 - буровой насос; 9 - керно-

приемное устройство

Рисунок 1.4 - Схема гидроударного бурения с гидротранспортом шлама по двойной колонне бурильных труб

Изменение направления движения промывочной жидкости на обратное в 2030 мм от забоя значительно сокращает ее потери при бурении трещиноватых пород. Другим преимуществом такого способа бурения является непрерывность технологического цикла, поскольку процесс останавливается только для наращивания бурильной колонны. К недостаткам бурения с гидротранспортом керна следует отнести высокий расход промывочной жидкости, что в условиях поглощения ее грунтовым массивом значительно усложняет процесс бурения скважин. Кроме того, достичь высоких скоростей бурения затруднительно, поскольку в погружных

гидроударных машинах заложен гидродинамический способ воздействия на ударник. Вследствие этого они имеют довольно низкую энергию удара [18].

В мировой практике проходки скважин по прочным породам нашло широкое применение пневмоударное бурение [19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26]. При использовании погружных пневмоударников возрастает интенсивность образования буровой мелочи, и улучшаются условия транспортирования керно-шламового материала на поверхность, чем достигаются высокие технико-экономические показатели. Опыт работы как отечественных, так и зарубежных буровиков свидетельствует о высокой эффективности технологии бурения с использованием в качестве энергоносителя сжатого воздуха или газожидкостных смесей, поскольку она обеспечивает активное принудительное удаление разрушенной породы из призабойной зоны, не разрушая при этом стенок скважины промывочной жидкостью. Однако одним из существенных недостатков пневмоударного способа бурения с затрубным выносом шлама является жесткая зависимость соотношения диаметров буримых скважин и диаметров бурильных колонн, ограничивающая предельную глубину бурения по условиям выноса выбуренной породы [3].

Пневмоударники с периферийным выносом шлама могут использоваться для бурения скважин с обратной циркуляцией очистного агента и транспортированием керно-шламового материала по центральному каналу двойной буровой колонны. Принципиальная схема такого бурения представлена на рисунке 1.5. Наружная труба двойной буровой колонны 2 в этой схеме, как и в предыдущей (рисунок 1.4), оканчивается кожухом пневмоударника 1, служащим для сбора бурового шлама. Такой способ лишен недостатков гидроударного бурения, поскольку в качестве энергоносителя используется воздух. При этом удельная (приходящаяся на единицу площади поперечного сечения) энергия удара пневмоударников достаточно велика, чтобы достигать высоких скоростей бурения. Применение передвижных компрессорных станций высокого (до 2,5 МПа) давления открывает широкую перспективу развития пневмоударного бурения на основе интенсификации процесса разрушения породы и увеличения глубины скважин [22, 23].

1 - пневмоударник; 2 - кожух; 3 - переходник; 4 - двойная колонна; 5 - устьевой герметизатор Рисунок 1.5 - Схема бурения пневмоударником сплошного забоя с двойной колонной

Но при использовании такой схемы существенно усложняется путь потока очистного агента: с поверхности забоя выхлапываемый энергоноситель вместе со шламом поступает наверх между наружной поверхностью корпуса пневмоударни-ка и кожухом, затем попадает в отверстия верхнего переходника и уже оттуда во внутреннюю трубу двойной бурильной колонны. Это значительно повышает вероятность зашламовывания бурового снаряда [18].

В настоящее время наиболее перспективным способом бурения скважин является бурение кольцевыми пневмоударниками с непрерывным транспортом бурового шлама по внутренней трубе двойной бурильной колонны [22, 24, 25]. Рацио-

нальность такого способа заключается в том, что прямой и гладкий шламопровод постоянного сечения создает наиболее благоприятные условия для выноса разрушенной породы без задержки и перемешивания при транспортировании. Принципиальная технологическая схема бурения изображена на рисунке 1.6 [25]. Наличие центрального канала способствует повышению эффективности бурения по сравнению с обычным пневмоударником, возрастает механическая скорость бурения, исключается рассеивание разрушенной породы [20]. Этот способ бурения скважин, по мнению зарубежных (Германии, Великобритании, США) и отечественных специалистов является перспективным направлением в бурении, высоко оценен и признан наиболее прогрессивным.

Данная технология обладает достоинствами как пневмоударного способа, так и вращательного бурения с непрерывным транспортированием выбуренной породы по внутренней трубе двойной бурильной колонны. Кроме этого она наделена дополнительными положительными качествами: при одном и том же давлении энергоносителя (сжатого воздуха) на входе в ударную машину сплошного или кольцевого исполнения, во втором варианте исполнения ударной машины предельная глубина бурения скважины увеличивается в 1,5.. .2 раза без снижения производительности. Это достигается за счет снижения энергоемкости процесса, так как энергия удара затрачивается на разрушение периферии забоя, а его центральная часть разрушается самопроизвольно под действием боковых динамических нагрузок. Формирование крупных кусков керна в центральной части забоя способствует снижению энергоемкости процесса разрушения по сравнению с равномерным измельчением породы в случае бурения сплошным забоем. При этом не требуется жесткой увязки диаметра буримой скважины и диаметра бурильной колонны [3]. Изложенное выше свидетельствует о важности развития этого направления в технике и технологии бурения, которое специалисты практически единодушно характеризуют, как революционный прорыв [9, 26].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Харламов, Юрий Павлович, 2017 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Репин, А. А. Погружные пневмоударники высокого давления для открытых горных работ [Текст] / А.А. Репин, Б. Н. Смоляницкий, С. Е. Алексеев, А. И. Попелюх, В. В. Тимонин, В. Н. Карпов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2014. - №5. -С. 157-167.

2. Трубецкой, К. Н. Горные науки, освоение и сохранение недр Земли [Текст] / К.Н. Трубецкой // М. : Изд. Академии горных наук. 1997.

3. Липин А.А. Погружные ударные машины с центральным шламотранспортом / А.А.Липин // Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока : тр. научно - практич. конф. с участием иностран. ученых (16 - 18 сентября 2005 г., Хабаровск.). - Хабаровск : Ин-т горного дела ДвО РАН. 2005. - С. 170-175.

4. Сыкчин.М.Е. Создание кольцевого геологоразведочного пневмоударгика со встроенным эжекторным устройством / М. Е. Сыкчин // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Новосибирск. - 1993.

5. Смоляницкий Б.Н. Погружные пневмоударники для бурения скважин с центральным шламотранспортом / Б.Н.Смоляницкий, А.А Липин // сб. докл. Международного горного конгресса ( 2008 г., Польша)

6. Официальный сайт компании NUMA [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.numahammers.com.

7. Официальный сайт компании Atlas Copco [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.atlascopco.ru

8. Установки для бурения методом реверсивной циркуляции [электронный ресурс]. -

режим доступа: http://upload._wikimedia org/ wikipe-

dia/en/0/04/RC Drill Rig Western Australia.jpg

9. Липин, А.А. Исследование циркуляционной системы пневмоударника с центральным шламотранспортом / А.А. Липин, Ю.П. Харламов, В.В. Тимонин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2013. - №2. - С. 91-99.

10. Харламов Ю.П. Состояние и перспективы сооружения свайный фундаментов при обустройстве нефтегазовых месторождений в Южной Якутии / Ю.П.Харламов // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды : тр. конф. с участием иностр. ученых (7-11 июля 2008 г., Новосибирск). Т. 2. : Машиноведение. - Новосибирск : Ин-т горного дела СО РАН, 2009. - С. 58 - 61.

11. Патент №2109124 Российскакя Федерация, МПК Е21С3/24, Е21В4/14. Погружная ударная машина для бурения скважин кольцевым забоем / А. А. Липин, С. А. Зима // заявитель и патентообладатель Институт Горного Дела СО РАН. - №96117221/03, за-явл. 27. 08.1996; опубл.20.04. 1998. - Бюл. №11. - 7 с. : ил

12. Липин, А.А. Пневмоударное бурение геологоразведочных скважин снарядами с центральным шламотранспортом / А. А. Липин // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды : тр. конф. с участием иностр. ученых (7-11 июля 2008 г., Новосибирск). Т. 2. : Машиноведение. - Новосибирск : Ин-т горного дела СО РАН, 2009. - С. 38 - 40.

13. Официальный сайт ИГД СО РАН [электронный ресурс]. - режим доступа: http://www.misd.ru

14. Сухарева, Л.И. Выбор основных параметров кольцевых погружных пневмоударни-ков к буровым комплексам для бурения скважин. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск - 1993.

15. Костылев, А. Д. Новый забойный кольцевой пневмоударник для бурения геологоразведочных сважин / А. Д. Костылев, Б. Б. Данилов, Б. Н. Смоляницкий, Ю. Н. Сы-рямин, Д. И. Коган, В.Н. Савельев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1985. - № 2 - С. 53 -57.

16. Данилов, Б. Б. Некоторые результаты исследования влияния противодавления в выхлопном тракте погружного геологоразведочного пневмоударника / Б. Б. Данилов, Б.Н. Смоляницкий, Е. Г. Мюнцер // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1985. - № 6 - С. 109 -112.

17. Афанасьев, И.С. Бурение скважин при разведке месторождений строительных материалов / И. С. Афанасьев, А. И. Душин // Ленинград : Изд-во «Недра» Ленинградское отделение, 1980. - 132 с.

18. Сыкчин. М. Е. Создание кольцевого геологоразведочного пневмоударника со встроенным эжекторным устройством. пневмоударника / М. Е. Сыкчин // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 1993. - 152 с.

19. Герц, Е. В. Динамика пневматических систем машин. - М.: Машиностроение, 1985. -256 с.: ил.

20. Липин, A.A. Современные погружные ударные машины для бурения скважин [Текст] / A.A. Липин, В.В. Тимонин, A.C. Танайно. Каталог-справочник // Горная техника, Санкт-Петербург, 2006. - С. 116-123.

21. Абраменков, Э. А. Классификация основных признаков пневматических механизмов ударного действия [Текст] / Э. А. Абраменков, В. Ф. Корчаков // Строительство и архитектура. 1979, №8. - с. 157 - 163.

22. Абраменков, Э. А. Создание ручных пневматических машин ударного действия с дроссельным воздухораспределением [Текст]: дис. докт. техн. наук: 05. 05. 06 / Абраменков Эдуард Александрович. - Новосибирск. 1989. - 302 с.

23. Кассациер, И. С. Теория и расчет пневматических машин ударного действия с золотниковым воздухораспределением [Текст] / И. С. Кассациер. ДАН СССР. 171. №5. 1950.

24. Климашко, В. В. Зависимость КПД цикла пневмопробойника от факторов, определяемых воздухораспределительной системой [Текст]/ В. В. Климашко// Горные машины. - Новосибирск. 1980. - с. 73 - 80.

25. Резников, И. И. Повышение эффективности пневмопробойников на основе совершенствования механизмов воздухораспределения и реверсирования в условиях серийного производства [Текст]: авторефер. Дисс. Канд. техн. наук: 05.05.06 / Резников Игорь Иосифович. - Новосибирск. 1984. - 24 с.

26. Русин, Е. П. Исследование и создание реверсивных бесклапанных пневмоударных механизмов [Текст]: дис.канд. техн. наук: 05. 05. 06 /Русин Евгений Павлович. - Новосибирск. 1981. 234 с.

27. Смоляницкий, Б. Н. Повышение эффективности и долговечности импульсных машин для сооружения протяженных скважин в горных массивах / Б. Н. Смоляницкий, А. А. Репин, Б. Б. Данилов и др. // Интеграционные проекты СО РАН. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. -Вып. № 43. - С. 28-39.

28. Данилов, Б.Б. Анализ динамики и создание кольцевого геолого-разведочного пнев-моударника / Б. Б.Данилов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 1985. - 176 с.

29. Смоляницкий, Б. Н. Новые пневмоударные машины Института Горного Дела СО РАН [Текст] / Б. Н. Смоляницкий, В. В. Червов, К. Б. Скачков // Строительные и дорожные машины. 2001. №12. - с. 7 - 12.

30. Патент №2067148 Российская Федерация, МПК Е21С3/24, Е21В4/14 Кольцевой пневмоударник / Липин А. А., Смоляницкий Б.Н., Марус В. И. // заявитель и патентообладатель Институт Горного Дела СО РАН. - №94016138/03, заявл. 04.05.1994; опубл. 27. 09. 1996, Бюл. №27 - 6 с. : ил.

31. Кардыш, Г. В. Пневмоударное бурение с обратной циркуляцией / Г. В. Кардыш // Методическое пособие. Приложение к инструкции по эксплуатации буровых установок УБВ 318/320 и их модификаций. - М.: ЗАО «Геомаш-центр». - 2013. - л. 13.

32. Сырямин, Ю. Н. К выбору оптимальных параметров кольцевого пневмоударного механизма [Текст] / Ю. Н. Сырямин // ФТПРПИ. - 1983. - №2.

33. Сухарева, Л. И. Методика и пример расчета кольцевой погружной мвшины с двумя управляемыми камерами [Текст] / Л. И. Сухарева// ФТПРПИ. -1990. - №6. - с. 63 - 68.

34. Коган, А. И. Исследование и разработка геолого-разведочного кольцевого пневмо-ударника [Текст] / Д. И. Коган, Б. Б. Данилов // в сборнике: Совершенствование и разработка бурового инструмента для прогрессивных способов бурения. - Л. : ВИТР. - 1986. - с. 118 - 127.

35. Тимонин, В.В. Обоснование параметров породоразрушающего инструмента и гидравлической ударной машины для бурения скважин в горных породах / В. В. Тимо-нин // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2009.

36. Смоляницкий, Б. Н. Исследование и создание пневматической машины ударного действия для забивания шпунта / Б. Н. Смоляницкий // Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Новосибирск: ИГД СО РАН, 1975. - С. 20.

37. Данилов, Б.Б. Анализ динамики и создание кольцевого геолого-разведочного пнев-моударника / Б. Б. Данилов // Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. - Новосибирск: ИГД СО РАН, 1986. - С. 8-9.

38. Тимонин, В. В. Погружные пневмоударники для подземных условий обработки месторождений [Текст] / В. В. Тимонин // Горное оборудование и электромеханика. - 2015. - №2. - с. 13 - 17.

39. Смоляницкий, Б. Н. Исследование пневматических машин ударного действия [Текст] / Б. Н. Смоляницкий, Х. Б. Ткач // ФТПРПИ - 1978. - №2. - с. 66 - 71.

40. Петреев, А. М. Влияние типа системы воздухораспределения на энергетические показатели пневмоударного узла кольцнвой ударной машины [Текст] / А. М. Петреев, А. Ю. Примычкин // ФТПРПИ - 2015. №3 - с. 117 - 123.

41. Петреев, А. М. Кольцевой упругий клапан в пневмоударных машинах [Текст] /

A. М. Петреев, Д. С. Воронцов, А. Ю. Примычкин // ФТПРПИ - 2010. №4. - с. 56 -65.

42. Есин, Н. Н. Пневматические машины ударного действия для бурения шпуров [Текст] / Н. Н. Есин. - Новосибирск: «Наука», 1978. - 104 с.

43. Есин, Н. Н. Пневматические машины ударного действия для бурения скважин [Текст] / Н. Н. Есин. - Новосибирск: «Наука», 1976. - 100 с.

44. Константинов Л. С. Пневмоударники, выпускаемые в США [Текст] /Л. С. Константинов. - Горный журнал. 1964.№3. - с. 72 - 74.

45. Родионов, Г. В. Машины ударного действия (Краткий исторический обзор) [Текст] / Г. В. Родионов // Машины ударного действия. - Новосибирск. 1953. - с. 3 -52.

46. Примычкин, А. Ю. Определение параметров системы воздухораспределения с упругим клапаном для погружного пневмоударника [Текст] / А. Ю. Примычкин,

B. В. Тимонин, А. С. Кондратенко // Труды научной конференции с участием иностранных ученых «Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук». Т111. -Новосибирск. 2016. С. 114 - 119.

47. Гаун, В. А. Разработка и исследование погружных пневмоударников с повышенной энергией удара [Текст] / В. А. Гаун //Повышение эффективности пневмоударных буровых машин. - Новосибирск. Изд. ИГД СО АН СССР, 1987. - с. 3 - 10.

48. Примычкин, А. Ю. Особенности работы кольцевого упругого клапана прямоугольного мечения сечения в системе воздухораспределения пневмоударных машин [Текст] / А. Ю. Примычкин, А. М. Петреев // Сборник материалов международной научной конференции «Интерекспо Гео-Сибирь 2016». Т3. - Новосибирск. 2016. С. 248 - 253.

49. Алексеев, С. Е. Создание малогабаритного пневмоударника для проходки исследовательских скважин [Текст] / С. Е. Алексеев, В. В. Тимонин, Д. И. Кокоулин, И. О. Шахторин // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. - Новосибирск: изд-во ИГД им. Н. А. Чинакала СО РАН, 2015. - №2. - с. 187 - 193.

50. Пат. 2338862 Российская Федерация, МПК Е21В4/14, Е21В10/36. Снаряд для бурения скважин / Липин А. А., Смоляницкий Б.Н.; заявитель и патентообладатель Ин-

ститут Горного Дела СО РАН. - № 2007117036/03; заявл. 07. 05.2007; Опубл. 20.11.2008, Бюл. №32. - 7 с. : ил.

51. Корнилов, Н. И. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин / Н. И. Корнилов, Н. И. Бухарев, А. Т. Киселев, Д. И. Коган // - Справочник. - М.: Недра, 1990.

52. Эйгелес, Р. М. Разрушение горных пород / Р. М. Эйгелес, Л. А. Шрейдер, Б. В. Бай-дюк, Б. В. Ефименко // Труды Всесоюзного Научно- Исследовательского Института Буровой Техники. - М. : Изд-во ВНИИБТ. - 1975. - Выпуск XXXIII.- С. 79.

53. Официальный сайт компании STROYTEH [электронный ресурс]. - режим доступа: https: //www.stroyteh.ru/wiki/WIRTH

54. Суднишников, Б. В. Исследование и конструирование пневматических машин ударного действия / Б.В. Суднишников, Н.Н. Есин, К.К. Тупицин // Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1985.

55. Данилов Б. Б. Некоторые результаты исследования противодавления в выхлопном тракте погружного геолого-разведочного пневмоударника на его энергетические параметры [Текст] / Б. Б. Данилов, Б. Н. Смоляницкий, Е.Г. Мюнцер // ФТПРПИ - 1985. №6. - с. 109 - 112.

56. Карпов, В. Н. К вопросу исследования причин возникновения дефектов элементов конструкции погружных пневмоударников [Текст] / В. Н. Карпов, И. О. Шахторин //Сборник трудов Всероссийской конференции для студентов. Аспирантов и молодых ученых с элементами научной школы «Горняцкая смена - 2015» - Новосибирск: изд -во ИГД им. Н. А. Чинакала СО РАН. 2015. - С. 10 -15.

57. Есин, Н.Н., Основные направления работ по усовершенствованию машин пневмо-ударного бурения [Текст] / Н. Н. Есин // - в кн.: Теория и практика ударно-вращательного бурения. - М. : «Недра». - 1967. - с. 49-54.

58. Сыкчин, М. Е. Исследование влияния эжекторного устройства на работу кольцевого пневмоударника [Текст] / М.Е.Сыкчин // ФТПРПИ. -1992.-№3.

59. Патент № 2463432 Российская Федерация, МПК Е21В4/14, Е21В10/38. Снаряд буровой с обратной циркуляцией шлама/ Липин А.А., Заболоцкая Н.Н.,Харламов Ю.П.// заявитель и патентообладатель Институт Горного Дела СО РАН. - № 2011115739/03; заявл. 20. 04.2011; Опубл. 10.10.2012, Бюл. №28 - 6 с. : ил.

60. Суднишников, Б. В. Элементы динамики машин пневмоударного действия [Текст] / Б. В. Суднишников, Н. Н. Есин // Новосибирск. Изд. ИГД СО АН СССР. 1965. - 84 с.

61. Клишин, В. И. Обоснование типа и параметров погружного пневмоударника для увеличения скорости проходки скважин малого диаметра [Текст] / В. И. Клишин, Д. И. Кокоулин, Б. Кубанычбек, С. Е. Алексеев, И. О. Шахторин // ФТПРПИ - Новосибирск: ИГД СО РАН, 2015.- №6. - с. 65 - 71.

62. Смоляницкий, Б. Н. Повышение эффективности и долговечности импульсных машин для сооружения протяженных скажин в горных массивах [Текст] / Б. Н. Смоляницкий, А. А. Репин, Б. Б. Данилов и др //Интеграционные проекты СО РАН, вып. 43. - Новосибирск. Изд. СО РАН. 2013 с. 85 - 86.

63. Харламов, Ю. П. Создание стенда для исследования циркуляционной системы пнев-моударника с обратной циркуляцией очистного агента [Текст] / Ю. П. Харламов, В. В. Тимонин // Сб. тр. конф. «Фундаментальные проблемы формирования техногенной среды». TII. : Машиноведение. - Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2012 С. 66 - 69.

64. Патент на ПМ №111182 Российская Федерация, МПК Е21В 4/14. Стенд для исследования бурового снаряда с обратной циркуляцией очистного агента / Харламов Ю. П., Заболоцкая н. н. // заявитель и патентообладатель Институт Горного Дела СО РАН. - № 2011130777/03; заявл. 22. 07. 2011; Опубл. 10.12. 2011, Бюл. № 34 - 2 с. : ил.

65. Официальный сайт ОАО «Манотомь» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.manotom-tmz.ru//

66. Официальный сайт НВМ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.hbm. com//

67. Официальный сайт CS Instruments [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www/cs-instruments.com/

68. Официальный сайт ООО НПО «Челябинский инструментальный завод» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chiz.ru//

69. Алабужев, П. М. Применение теории подобия и размерностей к исследованию (моделированию) машин ударного действия. [Текст] / П. М. Алабужев// - Томск: Изд -во Томского Политехнического Института,. -1952. т. 73, -с. 107 -152.

70. Есин, Н. Н. Расчет электропневматического молотка методом подобия. [Текст] / Н. Н. Есин // Труды ГГИ ЗСФАН СССР. - 1950, вып. 8. - с. 67 -77.

71. Бурдун, Г. Д. Единицы физических величин [Текст] / Г. Д. Бурдун // М.:Стандартгиз, 1963 .

72. Сена, Л. А. Единицы измерения физических величин [Текст] / Л. А. Сена // М. - Л.: Изд. Технико-теоретической литературы, 1951.

73. Патент № 2235848 Российская Федерация, МПК 7Е21В 25/00. Снаряд для бурения с транспортированием разрушенной породы обратным потоком очистного агента / Матвеев Ю. А., Кардыш Г. В. // Заявитель и патентообладатель ФГУП специальное конструкторское бюро по геолого-разведочной технике СКБ «Геотехника». -№2002126537; заявл. 07.10.2002; опубл. 10.09. 2004, Бюл. №18 - 4 с. : ил.

74. Патент №2090729 Российская Федерация, МПК 6 Е 21 В 4/14, Е 21 С 3/24. Погружной пневмоударник [Текст] / Белоусов А. В. // Заявитель и патентообладатель ФГБУН ИГД им. Чинакала СО РАН. - №95100219/03; заявл. 10.01.1995; опубл. 20.09.1997, Бюл. №26. -4 с. : ил.

75. Патент № GB 0407947 Великобритания, МПК 8Е 21В10/3, E21B4/14S. Высокоэффективное забойное ударное оборудование / Green Cristopher James // Заявитель и патентообладатель Halco Drilling International Limited. №59962105; заявл. 05. 04. 2005; опубл. 23. 12 2008, Бюл. №24 - 6 с. : ил.

76. Хенкин, М. Я. Использование пакета SolidWorks в исследовании напряжонно-деформированного состояния элементов ударных машин / М. Я. Хенкин, Д. С.

Воронцов) // Материалы XI научно-технической конференциистудентов и аспирантов, посвященной 80-летию СГУПСа Часть1. Технические науки. - Новосибирск: СГУПС, 2012. - с. 112-114.

77. Официальный сайт SolidWorks [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. solidworks.com/

78. Официальный сайт ITI SimilatuionX [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. Similatuionx.com /

79. Официальный сайт ОАО Dacell [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.dacell.com//

80. Официальный сайт ОАО Modélica [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.modelica. org //

81. Алимов, О. Д. Исследование рабочего процесса пневматического бурильного молотка с беззолотниковым воздухораспределением [Текст]/О. Д. Алимов, В. Ф. Горбунов // Изв. ТПИ. Т106. - Томск. 1958. - с. 35 -50.

82. Чиняков, О.А. Разработка технологии бурения геологических скважин с использованием двойных концентрических колонн и гидроударгных машин / О. А. Чистяков // Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. - М.: Изд-во МГГА. - 2001 г. - С. - 3.

83. Абраменков, Э. А. Классификация основных признаков пневматических механизмов машин ударного действия [Текст] / Э. А. Абраменков, В. Ф Корчаков//Строительство и архитектура, 1979, №8. - с.157 -163.

84. Зарипов, А. Р. Обоснование параметров буровых машин и компромиссного критерия управления процессом бурения [Текст] / А. Р. Зарипов // Автореферат на соискание ученой степени канд. техн. наук. Фрунзе.: Изд-во АН Киргизской ССР. - 1985. - С. -11.

85. Седов, Л. И. Методы подобия и размерности в механике [ Текст] / Л. И. Седов // М.: «Наука». - 1981.

86. Глотов, В. А. Экспериментальные методы определения весовых коэффициентов [ Текст] / В. А. Глотов, В. В. Павельев // Автоматика и телемеханика. - 1976, №12. - с. 95 - 107.

87. Артоболевский, И. И. Поиск компромиссного решения при выборе параметров машин [ Текст] / И. И. Артоболевский // - Докл. АН СССР. - т. 219. - 1974, - №1. - с. 53 - 56.

88. Власов, В. В. Исследование поршневых пневматических приводов методами теории подобия [ Текст] / В.В. Власов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск. 1968.

89. Алабужев, П. М. Лекции по основам теории подобия и моделирования [ Текст] / П. М. Алабужев // Новосибирск.: изд-во НИИЖТ. - 1968.

90. Алабужев, П. М. Основы теории подобия и моделирования Текст] / П. М. Алабужев, Л. М. Минкевич // Новосибирск.: Издательство ИГД СО РАН. - 1965.