Том 333 № 6 (2022)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2022/6/3756
СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД РЕЗАНИЕМ-СКАЛЫВАНИЕМ ДОЛОТАМИ ТИПА PDC
Ссылка для цитирования: Борисов К.И. Современные способы оценки эффективности разрушения горных пород резанием-скалыванием долотами типа PDC // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 6. – С.103-121.
Актуальность работы обоснована необходимостью изучения процесса взаимодействия режущих элементов современных долот PDC (Polycrystalline Diamond Compact) с горной породой и, как следствие, наличием различных подходов в мировых научных центрах к оценке механизма динамического внедрения PDC резцов в горные породы при бурении скважин. Цель: детальный анализ современного состояния и перспектив развития научных исследований для всесторонней оценки динамических процессов резания горных пород долотами PDC. Методы: теоретический анализ проблем эффективности разрушения горных пород резцами и современными долотами PDC; применение математического и физического моделирования процессов резания горных пород, флуктуационной теории прочности твердых тел для описания закономерностей поведения горных пород при работе резцов PDC; сравнительные оценки изучения процессов и механизмов статического и динамического внедрения при резании горной породы единичными элементами и долотами PDC на базе исследований, проведенных ведущими мировыми научными школами в этой области. Результаты. Представлены результаты исследований ведущих мировых школ по различным фундаментальным аспектам взаимодействия исполнительных органов долот PDC с разрушаемыми горными породами. Выявлено, что многие результаты исследований дают полную качественную картину работы PDC вооружения буровых долот. Однако наиболее важных и точных количественных характеристик процессов резания горных пород современными долотами PDC в научной литературе немного. Рассмотрены пути развития новых методов повышения эффективности резания горных пород на базе более точных способов оценки их поведения при разрушении долотами PDC. Одна из рассмотренных перспективных методик позволяет экспериментально получить характеристику «динамической твердости горных пород» Hвд., которую возможно успешно использовать для проектирования режимов бурения и конструкции PDC долот.
Ключевые слова:
Резание горных пород, бурение нефтяных скважин, долота PDC, твердость горной породы, силы резания, моделирование процессов разрушения пород,, частота вращения долота, передний угол резца, угол поворота резца