Аналитическое исследование механики разрушения горных пород резцами PDC c учетом динамических процессов резания-скалывания горной породы и сопротивления среды

Рассмотрена механика разрушения горных пород резцами PDC c учетом динамических процессов резания-скалывания горной породы и сопротивления среды. Под средой понимается буровой раствор, насыщенный шламом, а также слой уже разрушенной, но еще не удаленной из зоны разрушения породы. В этом случае плотность среды может достигать высокого значения, и с учетом линейной скорости перемещения резцов по забою, а также того, что размеры резцов могут быть достаточно велики (10— 25 мм), влияние среды может быть существенно. Возникает необходимость учитывать как влияние динамических процессов резания-скалывания, так и влияние среды при выполнении расчетов, в том числе при компьютерном моделировании при проектировании параметров буровых инструментов с целью создания долот и буровых головок высоких эксплуатационных качеств.

Нескоромных В. В., Чихоткин А. В. Аналитическое исследование механики разрушения горных пород резцами PDC c учетом динамических процессов резания-скалывания горной породы и сопротивления среды // Горный информационноаналитический бюллетень. – 2020. – № 4. – С. 127–136. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-40-127-136.

Нескоромных Вячеслав Васильевич — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: sovair@bk.ru, Сибирский федеральный университет, Институт горного дела, геологии и геотехнологий,
Чихоткин Алексей Викторович — аспирант, Китайский геологический университет, г. Ухань, Китай, e-mail: vch56@mail.ru.

Чихоткин А.В., e-mail: vch56@mail.ru

1. Башкатов Д. Н. Обоснование угла установки резцов в долотах лопастного типа // Инженер-нефтяник. — 2010. — № 3. — С. 21—24.

2. Третьяк А. Я., Попов В. В., Гроссу А. Н., Борисов К. А. Инновационные подходы к конструированию высокоэффективного породоразрушающего инструмента // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 8. — С. 225—230. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-8-0-225-230.

3. Huang H., Lecampion B., Detournay E. Discrete element modeling of tool-rock interaction I: rock cutting // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2013. Vol. 37, No 13, Pp. 1913—1929.

4. Dong G., Chen P. 3D numerical simulation and experiment validation of dynamic damage characteristics of anisotropic shale for percussive-rotary drilling with a full-scale PDC bit // Energies. 2018. Vol. 11, No 6, Pp. 1326.

5. Brook B. Principles of diamond tool technology for sawing rock // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2002. Vol. 39, No 1, Pp. 41—58.

6. Saksala T. 3D numerical modelling of bit rock fracture mechanisms in percussive drilling with a multiple-button bit // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 2013. Vol. 37, Pp. 308—324.

7. Бессон А., Берр Б., Диллард Б. и др. Новый взгляд на режущие элементы буровых долот // Нефтегазовое обозрение. — 2002 Весна. — С. 4—31.

8. Богданов Р. К., Закора А. П., Исонкин А. М. и др. Сверхтвердые материалы в геологоразведочном инструменте. — Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2003. — 138 с.

9. Борисов К. И. Научный метод оценки эффективности процессов динамического разрушения горных пород при бурении скважин современными инструментами режуще-скалывающего действия: Дис. … докт. техн. наук. — Томск: Изд-во ТПУ, 2012. —197 с.

10. Борисов К. И. Современные методы оценки сопротивления горных пород резаниюскалыванию при бурении долотами PDC. — Томск: Изд-во ТПУ, 2013. — 166 с.

11. Нескоромных В. В., Борисов К. И. Аналитическое исследование процесса резанияскалывания горной породы долотом с резцами PDC // Известия Томского политехнического университета. — 2013. — Т. 323. — № 1. — С. 191—195.

12. Нескоромных В. В. Разрушение горных пород при бурении скважин. — М.: Инфра-М; Красноярск: СФУ, 2015. — 336 с.

13. Соловьев Н. В., Чихоткин В. Ф., Богданов Р. К., Закора А. П. Ресурсосберегающая технология алмазного бурения в сложных геологических условиях. — М.: ВНИИОЭНГ, 1997. — 329 с.