Введение 5
1 Литературный обзор по электроимпульсному разрушению горных пород 7
1.1 Физическая суть электроимпульсного разрушения 7
1.2 Инициирование каналом разряда волны давления, трещинообразование и
разрушение 11
1.3 Достоинства и недостатки ЭИ Способа бурения 12
1.4 Использование ЭИ эффекта в бурение горных пород 14
1.5 Возможность применения комбинированного бурения (ЭИ и механически) 15
1.6 Влияние формы электродов и межэлектродных расстояний на
электроимпульсное разрушение горных пород 17
1.7 Влияние давления на электроимпульсные разрушения твердых и жидких
диэлектриков 19
2 Цель работы 37
3. Методика эксперимента 38
3.1 Испытательная камера 38
3.2 Высоковольтный генератор (ГИН - 300) 39
3.3 Система регистрирования сигналов (напряжения и тока) 43
3.4 Подготовка образцов с учетом пропитки образцов специальным буровым
раствором 44
4. Результаты экспериментов 46
Объектом исследования является: горные породы (песчаник)
Цель работы: – исследовать электрическую прочность,
производительность и удельные энергозатраты разрушения горных пород при
повышенных давлениях (7 МПа).
В процессе работы: были исследованы производительность и удельные
энергозатраты разрушения при повышенных давлениях.
Результаты исследований: необходимы при проектировании,
комбинированных (электроимпульсный способ совместно с механическим)
электроимпульсных установок.
Степень внедрения: лабораторная установка, научные исследования и
разработки.
Область применения: предприятия, занимающиеся по оказанию услуг в
области бурения глубоких скважин.
Экономическая эффективность работы: результаты работы необходимы
при разработке комбинированных электроимпульсных установок, отличающихся
высокой экономической эффективностью по сравнению с традиционными
методами бурения.
Введение
Развитие горнорудной и нефтегазовой промышленности
характеризуется все возрастающими объемами добычи полезных ископаемых,
увеличилась доля буровых работ в крепких горных породах. Увеличиваются
объемы работ в особо крепких породах для бурения скважин, самых разных
назначений, для геолого–разведочных работ, сооружения промышленных
объектов и т.д.
На данный момент одним из перспективных способов разрушения
горных пород является комбинированное использование электроимпульсного
(ЭИ) и механического способов бурения.
ЭИ способ использует для разрушения твердых диэлектрических и
полупроводящих материалов энергию разрядного канала при электрическом
пробое горной породы. ЭИ способ разрушения был открыт в начале
шестидесятых годов в Томском политехническом университете [1].
По сравнению с традиционными способами ЭИ способ разрушения
позволяет снизить энергоемкость буровых работ, за счет силы растяжения,
которая оказывает разрушающее действие. Энергетическая эффективность
разрушения мало зависит от прочности горной породы. Максимальный
технико-экономический эффект достигается при разрушении особо крепких
горных пород и бурения скважин больших диаметров. [2]
Одним из недостатков ЭИ бурения являются высокие градиенты
напряжения, жесткие требования к параметрам импульса, что является
сдерживающим фактором для внедрения ЭИ технологии в производство, в
частности для применения при бурении скважин.
На данный момент для разрушения (бурения) крепких горных пород,
ведется разработка погружных генераторов импульсных напряжений.
Следующим этапом развития технологии бурения является комбинирование
электроимпульсного и механического метода бурения. Здесь важна достаточная7
гибкость в энергии импульса, подаваемого на забой, и возможность справиться
с окружающими условиями, присущим глубоким скважинам.
В скважинах глубиной 3-4 км характерно повышенное давление, что
сказывается на производительности буровых работ ЭИ способом. В связи с
этим возникает вопрос исследования эффективности бурения различных
горных пород при повышенных давлениях [3].
Также актуален вопрос определения оптимального межэлектродного
расстояния и энергии единичного импульса при ЭИ разрушении горных пород
и бурении скважин.
Данная выпускная квалификационная работа посвящена исследованию
эффективности технологии электроразрядного повреждения поверхностного
слоя горных пород при повышенных гидростатических давлениях.
