Введение................................................................................................................... 5
Глава 1 Анализ существующих конструкций бурового инструмента и
теория разрушения горных пород ......................................................................... 6
1.1 Конструкции и особенности бурового инструмента ...................... 6
1.2 Лопастные долота, их разновидности, конструктивные
особенности, области применения.................................................... 8
1.3 Буровой инструмент с применением платин PDC ........................ 12
1.4 Теоретические основы способов разрушения горных пород
при бурении скважин ....................................................................... 15
1.4.1 Вращательное бурение........................................................... 15
1.4.2 Ударное бурение..................................................................... 20
1.4.3 Комбинированное (с вращательным) механическое
разрушение горных пород ..................................................... 20
1.4.4 Вибрационное бурение .......................................................... 22
1.4.5 Шароструйное бурение.......................................................... 23
1.4.6 Основные принципы и закономерности разрушение
горных пород при бурении .................................................... 25
1.4.7 Формирование зоны предразрушения при
механическом разрушении горных пород ........................... 36
1.4.8 Основы динамики работы бурового инструмента .............. 41
Выводы................................................................................................................... 47
Глава 2 Построение модели шестилопастного бурового инструмента с
применением пластин PDC .................................................................................. 48
2.1 Вводная часть ........................................................................................ 48
2.2 Начало работы в программном комплексе SolidWorks .................... 49
2.3 Построение эскиза лопасти бурового инструмента .......................... 51
2.4 Построение трехмерной модели лопасти бурового инструмента ... 54
2.5 Преобразование исходной модели лопасти с использованием
вспомогательной геометрии................................................................................. 564
2.6 Построение связующего звена между лопастями ............................. 65
2.7 Создание сборки из шести лопастей бурового инструмента ........... 67
2.8 Построение цилиндрических деталей бурового инструмента и
их составляющих................................................................................................... 73
2.9 Компоновка единой сборки бурового инструмента.......................... 79
Выводы................................................................................................................... 85
Заключение ............................................................................................................ 86
Список использованных источников .................................................................. 87
Для бурения скважин различного назначения в мягких горных породах
и породах средней твердости, а также частично в твердых породах
применяются долота с поликристаллическими алмазно-твердосплавными
пластинами типа PDC (policristallinediamontcutters) Stratapax (GeneralElectric,
США).Производители долот постоянно совершенствуют свои изделия. По
мере увеличения потребности в долотах, обеспечивающих повышение
проходки и бурение технически сложных скважин, буровая отрасль ожидает,
что производители смогут предоставить долота, способные работать с
максимальной эффективностью и минимальными затратами.
В настоящее время существует множество конструкций и методик
построения бурового инструмента как шарошечного, так и лопастного для
всех видов разрушения горных пород, однако нет методики проектирования
бурового инструмента с применением пластин PDC или заводыпроизводители не опубликовывают данные методики, что весьма осложняет
обучение студентов.Отмеченные обстоятельства обуславливают
актуальность темы исследования.
Целью данной работы является разработка последовательности
построения твердотельной 3D модели бурового инструмента с применением
пластин PDC, которая может в дальнейшем помочь в разработке
методических пособий по проектированию данного бурового инструмента.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
ознакомление с существующими конструкциями бурового
инструмента;
ознакомлениеc возможностями программного комплекса SolidWorks;
разработка конструкции шестилопастного бурового инструмента с
применением пластин PDC;
разработка технической документации шестилопастного бурового
инструмента с применением пластин PDC.
Разрушение горных пород является основной операцией при добыче и
переработке полезных ископаемых. В процессе бурения скважин важную
роль играет качество проходки бурового долота и качество забоя. В
настоящее время разрабатываются новые виды долот. С использованием
современных технологий производства удается получить долота с высоким
сроком службы, большой проходкой и скоростью работы, что позволяет
уменьшать затраты и увеличить эффект. Для бурения скважин различного
назначения в мягких горных породах и пород средней твердости, а также
частично в твердых породах применяются долота с поликристаллическими
алмазно-твердосплавными пластинами типа PDC
(policristallinediamontcutters) Stratapax.
Цель данной работы – разработка последовательности построения
твердотельной 3D модели бурового инструмента с применением пластин
PDC –, в процессе ее выполнения, была достигнута.
В результате теоретического обзора литературы по теме исследования в
первой главе ВКР были изучены и проанализированы существующие
конструкции бурового инструмента и способы разрушения горных пород при
бурении скважин, рассмотрены конструктивные особенности и возможности
применения бурового инструмента. Далее во второй главе ВКР был
представленпрограммный комплекс САПР SolidWorks, изучены ее
техническиевозможности, разработана конструкция шестилопастного
бурового инструмента с поликристаллическими алмазно-твердосплавными
пластинами типа PDC и выполнена техническая документация этапов его
построения.Результаты выполненного исследования могут успешно
использоваться специалистами, занимающимися вопросами разработки
конструкций шестилопастного бурового инструментас применением пластин
типа PDC, а также в учебном процессе при разработке методических пособий
по проектированию данного бурового инструмента.
Абубакиров В. Ф., Буримов Ю. Г. Буровое оборудование:
Справочник: в 2-х т. Т. 2. Буровой инструмент. – М.: ОАО «Издательство
«Недра», 2003.
2. Басарыгин Ю.М. Технология бурения нефтяных и газовых
скважин: науч. издан. / Булатов А.И., Проселков Ю.М., 2001 г. – 675 с.
3. Борисов К.И. Научная база нового метода оценки эффективности
процессов разрушения горных пород современными инструментами режущескалывающего действия // Вестник ЦКР Роснедра. – 2011. – № 4. – С. 51–58.
4. Борисов К.И. Научный метод оценки эффективности
динамических процессов разрушения горных пород при бурении скважин
современными инструментами режуще-скалывающего действия: дис. … д-ра
техн. наук. – Томск, 2012. – 181 с.
5. Данилов А.К., Левкович Е.М., Привалихин Р.С. (2014),
Горизонтальное бурение на границе сред разной прочности // Горная
промышленность №3(115) 2014 стр. 107
6. Нескоромных В.В. Разрушение горных пород при проведении
геологоразведочных работ. – Красноярск: СФУ, 2012. – 300 с.
7. Нейштетер И.А. Кинетическая природа статического и
динамического разрушения горных пород // Межвузовский научный
тематический сборник «Совершенствование техники и технологии бурения
скважин на твердые полезные ископаемые». Вып. 21. – Екатеринбург:
Уральская государственная горно-геологическая академия, 1998. – С. 53–67.
8. Рожков В.П. Разработка теоретических основ и
совершенствование бурения геологоразведочных скважин алмазным
породоразрушающим инструментом: автореф. дис. … д-ра техн. наук. –
Томск, 1999. – 32 с.88
9. Овчинников В.П. Справочник бурового мастера. Том 2: Учебнопрактическое пособие в 2-х томах / Овчинников В.П. — Москва: ИнфраИнженерия, 2006. — 608 с.
10. Северинчик Н.А. “Машины и оборудование для бурения
скважин”
11. Сусликов А. С., научный руководитель доцент кафедры
ТМОНГК к.т.н. Данилов А. К. Лопастное долото с поворотными резцами
горных машин, УДК 622.23.05Рлабен А.А., Шевалдин П.Е., Максутов Н.Х.
Монтаж и ремонт бурового и нефтепромыслового оборудования. М., Недра,
1980.
12. Сусликов А.С., научный руководитель канд. техн. наук Данилов
А. К. Повышение работоспособности бурового инструмента лопастного типа
на основе применения поворотных режущих элементов, УДК 62-233.3/.9
13. ССК. Справочник специалиста по бурению / ЗАО «ССК». – 456 с.
14. Файловый архив для студентов studfiles [Электронный ресурс]:
Породоразрушающий инструмент – Режим доступа:
http://www.studfiles.ru/preview/5737899/page:7/