Том 335 № 2 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/2/4230
Разработка системы управления режимом алмазного бурения по показателю сопротивления разрушению горной породы
Актуальность. Сопротивление породоразрушающим элементам в процессе разрушения горной породы во многом определяет эффективность результатов бурения. Сведения о коэффициенте сопротивления позволяют правильно и своевременно регулировать интенсивность воздействия бурового инструмента на забой скважины. Для контроля силового контакта резцов бурового инструмента с забоем скважины необходимо иметь методологический аппарат, позволяющий определять механизм разрушения породы с учетом сил сопротивления. Существующие методики выбора сочетаний параметров режима алмазного бурения по известному индексу RPI или по критерию энергоемкости процесса разрушения горной породы N/vм , где N – забойная мощность на преодоление сопротивления при разрушении горной породы на забое скважины; vм – механическая скорость бурения, имеют ряд недостатков, заключающихся, например, в возникновении износа инструмента или необходимости получения значения забойной мощности в режиме текущего времени, что затруднительно в рамках современных условий бурения. Поэтому исследование сопротивления горной породы разрушению алмазным резцом, основанное на применении метода полного факторного эксперимента с получением математических моделей факторов и их графической интерпретации в сочетании с системами управления процессами с помощью вычислительной техники в режиме текущего времени, является темой актуальной, раскрытие которой позволит определить направление повышения технико-экономических показателей бурения. Целью исследования является разработка методологического аппарата, позволяющего определять механизм разрушения породы с учетом сил сопротивления для обеспечения оптимального управления алмазным бурением. Объекты: механизм сопротивления горной породы разрушению алмазным резцом. Методы: анализа, аналитического исследования, полного факторного эксперимента. Результаты. Представлен аналитический анализ возможности регулирования режимов бурения с целью достижения наибольшего эффекта от бурения путем оценки коэффициента сопротивления как функции интенсивности разрушения или углубления за один оборот. На основании аналитических исследований и анализа возможностей управления бурением посредством автоматизированных систем в режиме текущего времени предлагается методика выбора параметров режима бурения по заданному оптимальному значению показателя сопротивления при бурении, предложен путь ее автоматической реализации.
Ключевые слова:
Бурение, алмазный резец, полный факторный эксперимент, тангенциальное усилие, коэффициент сопротивления, сила резания, режимы бурения