Структура поверхностного слоя земли включает в себя различные категории грунтов и пород. Они имеют большой диапазон крепости. На небольшом участке поверхностного слоя могут встретятся как мягкие песчаники, так и твердые скалистые породы. Классические системы бурения не справляются с разработкой постоянно меняющейся структурой породы. Особенно эта проблема выражается при бурении скважин большого диаметра, как раз необходимых для установки термоизолирующеего напраленияю.
В связи с этим, целью работы является создание универсального бурового инструмента, позволяющего эффективно разрабатывать грунты и породы различных категорий
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач. Требуется провести анализ конструкций буровых инструментов, используемых для бурения скважин большого диаметра в настоящее время. На основании проведенного анализа выявить преимущества и недостатки существующих конструкций и выбрать такую конструкцию бурового инструмента, которая будет включать в себя преимущества используемых решений и максимально исключать недостатки.
В данной работе будет представлена разработка новой конструкции бурового инструмента. Проектирование ведется в несколько этапов. После сбора и анализа информации о существующих конструкциях разрабатывается эскизный проект, в котором показано конструктивное отличие проектируемого объекта от уже используемых.
Далее идет этап непосредственно проектирования, в котором на основании расчетов строится модель разрабатываемого устройства, разрабатывается техническая документация. Полученная модель в свою очередь анализируется и дорабатывается.
Конечным результатом данной работы является модель конструкции универсального бурового инструмента способного эффективно разрабатывать как мягкие так и твердые грунты породы
Большое количество разрабатываемых месторождений в настоящий момент находится в условиях вечной мерзлоты. Близкое расположение скважин может привезти к растеплению вечномерзлых грунтов, что в свою очередь может привести к непоправимым последствиям, неполадкам работы оборудования, деформации и разрушению наземного оборудования. Для решения данной задачи применяется специальная конструкция обсадной трубы, оборудованная теплоизоляцией. Такая конструкция получила название термоизолирующее направление обсадной трубы или термокейс. Сложность данного решения заключается в том, что за счет изменения конструкции диаметр направления обсадной трубы значительно увеличился, и встает необходимость в бурении скважины большого диаметра.
Целью данной работы была разработка инструмента с конусным формированием забоя, для бурения скважин большого диаметра, который способен эффективно разрабатывать грунты и породы различных категорий.
В ходе выполнения работы был проведен анализ используемых технологий как в бурении нефтяных и газовых скважин, так и в области бурения горнодобывающих машин. Был проведен патентный обзор. Рассмотрен основной вид используемого инструмента, выявлены его плюсы и минусы.
Так же была разработана схема установки режущего инструмента. Проведен расчет эффективности бурового инструмента с учетом различной крепости грунтов и пород.
В основной части работы произведено трехмерное конструирование модели инструмента в программе SOLIDWORKS. Смоделирована конструкция инструмента, конструкция втулки крепления резца, конструкция лидирующего долота. Разработана схема крепление режущей части к буровому инструменту.
Так же был произведен анализ движения жидкости в призабойном пространстве с помощью модуля SolidWorks Flow Simulation. Данный анализ показал, что струя промывочной жидкости, направляемая специально вмонтированными соплами, проходя по специальным сечениям уменьшенного диаметра, создает турбулентность потока, что в свою очередь положительно влияет на транспортировку шлама из забоя.
