Гидродинамические процессы при разработке конструкций алмазного бурового инструмента; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 335, № 4 - Попова М. С. Марина Сергеевна (2024, 2024)
Актуальность. Рациональный выбор бурового инструмента является одним из составляющих положительного результата геологоразведочных, горных, буровых работ. На современный буровой инструмент возлагается функция комплексного решения проблем, возникающих в процессе бурения скважин. Сегодня имеется достаточно большое разнообразие конструкций породоразрушающего бурового инструмента. Однако научные достижения в усовершенствовании материальной и технической производственной базы способствуют развитию буровой техники и созданию новых, более эффективных конструкций инструмента. Наиболее перспективным и эффективным при работе в различных горных условиях является алмазный буровой инструмент. В ходе эксплуатации такого инструмента немаловажным является процесс циркуляции промывочной жидкости, особенно в призабойной зоне сооружаемой скважины. Поэтому при проектировании новых конструкций алмазного породоразрушающего инструмента необходимо учитывать не только прочностные, режущие, стабилизирующие его свойства, но и возможность эффективного течения жидкости в циркуляционной системе, т. е. без затрат энергии потока на преодоление сопротивлений, с достаточной производительностью по выносу шлама и необходимым уровнем охлаждения, смазки и реализации других функций очистного агента, способствующих повышению результатов бурения. При этом современные методы проектирования бурового инструмента должны учитывать влияние промывочной жидкости, ее свойств, характера течения на механизм разрушения горных пород. Таким образом, возникает необходимость тщательного исследования характера протекания гидродинамических процессов в зоне контакта резцов инструмента с горной породой. Конструкция режущей поверхности бурового алмазного инструмента рассматривается как зона влияния гидродинамических процессов на характер взаимодействия резцов с горной породой, в качестве доводов приводится анализ результатов исследований как самого автора, так и известных мировых производителей алмазного бурового инструмента. Целью работы является исследование влияния конструктивных особенностей существующего алмазного бурового инструмента на характер течения жидкости в призабойной зоне скважины в процессе бурения. Объекты: конструкции алмазного бурового инструмента, гидродинамические процессы, сопутствующие бурению. Методы: аналитический метод, метод компьютерного моделирования. Результаты. Определены различия циркуляции жидкости в отдельных видах алмазного бурового инструмента. Выделены зоны алмазного породоразрушающего инструмента, отличающиеся характером течения жидкости. Установлены направления снижения гидравлических сопротивлений в призабойной зоне скважины и улучшения циркуляции жидкости в режущей части инструмента секторного типа за счет изменения его конструктивных особенностей.