Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері



жүктеу 8.29 Mb.

бет60/81
Дата12.01.2017
өлшемі8.29 Mb.
1   ...   56   57   58   59   60   61   62   63   ...   81

Литература 

 

1.  Кабетенов  Т.  Научно-методические  основы  технологии  скважинной  отбойки  руд  в  сложных 

горно-геологических условиях. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. 

Алматы, 2006.   С.355.   

2.  А.  О.  Баранов.  Расчет  параметров  технологических  процессов  подземной  добычи  руд.  М. 

«Недра» 1985, С. 64.  

 

 

 



 

 

372 



ЖЕР ҚОЙНАУЫНАН ПАЙДАЛЫ ҚАЗБАЛАРДЫ  

ТҮБЕГЕЙЛІ ӘРІ ТОЛЫҚТАЙ ҚАЗЫП АЛУДЫҢ МЕТОДОЛОГИЯСЫ ЖАЙЫНДА 

 

Қаработаев Д.Т. 



Д.А. Қонаев атындағы Кен істері институты, 

Алматы қ., Қазақстан Республикасы 

 

Методология  адамның  теориялық  және  тәжірибелік  қызметін  ұйымдастыру  мен  түзудің 

түпкілікті  принциптері  мен  тәсілдерін  жүйелі  түрде  сұрыптап,  жан-жақты  талдап,  олардың  қолдану 

аясын,  мүмкіндіктерін,  өзара  байланысын,  шындықтың  өз  қасиеттері  мен  заңдылықтарына 

сәйкестігін анықтап, философиялық-логикалық, танымдық-теориялық тұрғыдан негіздеп, таным мен 

қоғамдық тәжірибенің әрі қарай дамуына жол ашады. 

Методология  (грек.  metodos  –  таным  жолы,  logos  –  ілім):  белгілі  бір  ғылымда  қолданылатын 

танымдық  әдіс-тәсілдердің  жиынтығы;  танымның  принципін,  формасы  мен  әдіс-тәсілін  құру 

жөніндегі ілім. 

Жалпы-ғылыми  методология  ғылыми  танымға  ортақ  жүйелілік,  модельдеу,  құрылымдық-

функционалдық  талдау,  ықтималдылық  секілді  әдістерді  зерттейді.  Жеке-ғылыми  методология 

жекелеген  ғылымдар  саласында  қолданылатын  әдістерді,  принциптерді  ғылыми  танымның 

деңгейлеріне қатынасында қарастырады [1].  

Қазақстан  90-жылдардың  басында  егеменді  ел  болды.  Жерінің  байлығын  өзі  басқарып, 

қалауынша  пайдаланып,  халық  игілігіне  жұмсауға  қолы  жетті.  Тіпті  бүгінгі  ғана  емес,  болашақ 

ұрпақтың  қамын  ойлауға  да  еркіндік  туды.  Сол  уақыттан  бастап  Қазақстан  Республикасының  жер 

қойнауындағы  пайдалы  қазылымдарға  қамқорлықпен  қарап,  үнемдеп  пайдаланудың  жетекші  кезеңі 

басталды.    

Техникалық прогрестің жедел  қарқынмен дамуы пайдалы қазылымдарды өндірудің техникалық 

жағынан  мүмкіндік  деңгейі  мен  оны  өндіру  кезіндегі  нақты  алынымы  арасында  үнемі  алшақтық 

туғызады,  бұл  алшақтықтар  жыл  сайын  халық  шаруашылығына  өнімсіз  шығындар  және  жер 

қойнауындағы құндылықтардың қайтарымсыз артық жоғалымдары түрінде үлкен зиян келтіреді. 

Жер қойнауынан пайдалы қазылымдар алынымының толықтығы мен тиімділігінің жақсаруы кен 

өндірудегі  жоғалым  мен  құнсызданудың  экономикалық  зардабын  дұрыс  түсінуге  байланысты.  Ол 

үшін  арнаулы  әдістеме  қажет.  Сол  әдістеме  бойынша  пайдалы  қазылымдардың  жоғалымына  нақты 

баға беруге және өндіру мен өңдеудің өзіндік құнындағы өнімсіз шығындардың қалыптасу себептерін 

және  жер  қойнауынан  пайдалы  қазылымдар  алынымының  толықтығы  мен  тиімділігінің  ұтымды 

арақатынасын  сақтай  отырып,  басқару  принціптерін  ашуға,  оған  қоса  арттыруға,  сондай-ақ  бір 

мезгілде  басқа  да  техникалық-экономикалық  көрсеткіштерді  жақсарта  отырып,  арнайы  бағытталған 

өндіріс технологиясының жаңа нұсқаларын жасауға болар еді.  

Академик М.И. Агошков жер қойнауынан пайдалы қазылымдарды ысырапсыз алудың бірден-бір 

жолы кенорындарының табиғи жағдайларына байланысты ең оңтайлы қазу жүйелерін экономикалық 

тұрғыдан  бағалап,  олардың  ең  тиімдісін  таңдап  қолдану  керек  деген  пайымдама жасады. Сөйтіп,  ол 

пайдалы  қазылымдар  жоғалымының  экономикалық  зиянды  салдарын  анықтауды  ұсынды.  Бұл 

әдістеме  өнеркәсіпте  жұмысты  қауіпсіз  жүргізуді  қадағалау  және  кен  қадағалау  жөніндегі 

мемлекеттік 

комитеті 

(Госгортехнадзор) 

тұрғысынан 

қолдау 


тауып, 

барлық 


тау-кен 

өнеркәсіпорындарында  кеңінен  қолданылды.  Бірақ  ұсынылған  әдістеме  бойынша  таңдалынып 

алынған  қазу  жүйесіне  тән  жоғалым  мен  құнсыздану  деңгейлері  кең  ауқымда  өзгеретінін  автор 

ескермеген еді [2]. 

Техника  ғылымдарының  докторы  А.А.  Сергеев  барланған  қор  жоғалымынан  келетін 

экономикалық  шығынды  жете  зерттеп,  көп  еңбек  етті.  Ол  қара  металлургия  кеніштерінде  пайдалы 

қазылымның  бір  пайыз  жоғалымының  халық  шаруашылығына  әкелетін  зияны,  шамамен  алғанда, 

жылына –  0,9 млн. теңге, ал түсті металлургия кеніштерінде – 2,5 млн. теңгеден астам құрайды деп 

көрсетті [3]. 

Жер  қойнауындағы  барланған  кенорындарын  қазу  кезінде  пайдалы  қазылымдар  жоғалымдары 

болатыны сияқты кеннің құнсыздануы да болмай қоймайтын құбылыс. Кен құнсыздануы барлық қазу 

жүйелерінде  кездеседі.  Бірақ  олардың  деңгейлері  әр  қазу  жүйелерінде  әр  түрлі  болады.  Сондықтан 

құнсызданудың халық шаруашылығына келтіретін зияны қолданылатын қазу жүйелеріне байланысты 

болады. Құнсыздану деңгейін азайтудың экономикалық маңызын бір ғана мысалмен айтса жеткілікті. 

Проф.  М.Г.  Милграмның  зерттеуі  бойынша,  Зырян  қорғасын  комбинатында  кеннің  1  пайызға 

құнсыздануы  283  мың  теңге,  Жезқазған  комбинатында  730  мың  теңге,  Ащысай  полиметалл 



 

 

373



комбинатында  334  мың  теңге,  Лениногор  полиметалл  комбинатында  326  мың  теңге  құрайтынын 

дәлелдеді [4].  

Кенорнын  қазудың  әдеттегі  жоспарланған  жағдайынан  экономикалық  жағынан  кез  келген 

негізсіз ауытқу белгілі бір дәрежеде қалыптан тыс жоғалымның пайда болуына әкеп соқтырады. Тау-

кен  жұмыстарын  дұрыс  жүргізбеу  салдарынан  болатын  қалыптан  тыс  жоғалымдар  кенорнының 

қазып  алынатын  учаскелерінде  қазу  жүйелерінің  тау  кен-техникалық  жағдайларына  сәйкес 

келмеуінен,  қандай  да  бір  өндіру  технологиясының  жобамен  белгіленген  параметрлерінен 

ауытқуынан,  тау-кен  жұмыстарын  жүргізу  технологиясының  орындалу  барысында  бірізділіктің 

сақталмауынан,  кен  мен  жанас  жыныстардың  физикалық-механикалық  қасиетін  ескермеуден  және 

т.б. себептерден пайда болуы мүмкін. 

Тау-кен  кәсіпорындарының  жұмыс  тәжірибесі  және  кенорнын  дұрыс  пайдалану  жөніндегі 

Мемтаукен  қадағалау  органдарының  тексеру  материалдарын  зерделеу  қазылатын  кенорнының  тау 

кен-геологиялық  параметрлері  туралы  мейлінше  толық  ақпараттың  болмауы  қазу  жүйесін  дұрыс 

қолданбауға әкеліп соғатынын көрсетіп отыр. Бұған мысал ретінде табиғи және еріксіз қопарып қазу 

жүйелерін  орынсыз  енгізу  әсерінен  Текелі  кенорнына  бүкіл  кенорнын  өртке  шалдығуға  әкеліп 

соқтырған. Кенорнын қазуда бұл жүйені енгізудің басты қатесі жанас жыныстар мен кеннің өздігінен 

тұтанып  жануға  бейімдігін  ескермеу.  Сол  кездегі  прогрессті  және  жоғары  өнімді  саналатын  қазу 

жүйесін  Текелі  кенорнында  қолдану  нәтижесінде  кәсіпорын  өзін-өзі  ақтамайтындар  қатарына 

қосылды,  халық  шаруашылығына  үлкен  зиян  келтіреді  және  кен  жоғалымының  күрт  өсуіне  әкеп 

соқтырады [5]. 

Кен өндіру технологиясының жобамен белгіленген параметрлерінен ауытқуы жиі байқалып жүр. 

Мұндай  ауытқулар  қазу  жүйесінің  бәрінде  орын  алуы  мүмкін.  Жобадағы  параметрлерден  ауытқу 

көбіне қабатты қопару жүйесі мен кентіректі-камерамен қазу жүйелерінде кездеседі. 

Пайдалы  қазылымдарды  қазу  кезіндегі  кеннің  жоғалымы  мен  құнсыздануын  есептеу  бұрынғы 

түсті  металлургия  министірлігінің  бекіткен  әдістерімен  орындалатын.  Олар:  тікелей  өлшеу  және 

жанама есептеу әдістері. 

Тікелей (өлшеу) әдіс тазалап қазып алу кеңістігіне кіруге мүмкіндік болып, онда алынбай қалған 

пайдалы  қазылымдар  (тыңтірек  немесе  қопарылған  күйінде)  мен  кенді  жұтаңдыратын  бос 

жыныстарды (немесе  басқа материалдарды) тікелей өлшеуге болатын жағдайда қолданылады. Кенді 

қазып  алу  кезінде  тікелей  жоғалымды  анықтауға  мүмкіндік  туады.  Осыған  байланысты  жоғалым 

көздерін тез тауып, алдын ала шаралар қолданып, жоғалым деңгейін төмендетуге болады. Сондықтан 

бұл негізгі әдіс болып саналады. 

Жанама  (есептеу)  әдіс  кені  алынған  кеңістікке  кіруге  мүмкіндік  болмайтын  жағдайда  кен 

массивін  қопарып  алу  барысындаонымен  жанаса  біткен  үстіңгі  және  астыңғы  жатқан  тау 

жыныстарының  да  бірге  құлауына  мүмкіндік  тудыратын  қазу  жүйелерін  (қопарып  құлатып  қазу, 

этажды-камералық және т.б.) қолданғанда пайдаланылады. Сондықтанда бұл есептеу әдісінің дәлдігі 

тікелей әдіспен салыстырғанда төмен болады.  

Кейінгі  кездерге  дейін  пайдалы  қазылымның  қалыпты  және  жоспарлы  жоғалымы  мен 

құнсыздануының деңгейі әр түрлі әдістермен белгіленіп келеді. Олар: статистикалық әдіс – бірқатар 

жылдар  бойы  жоғалым  мен  құнсыздану  туралы  жиналған  маркшейдер-геологиялық  мәліметтерді 

статистикалық  талдауға  негізделген;  конструкциялық  әдіс  –  блоктар  мен  оның  жекеленген 

элементерінің  геометриялық  өлшемдеріне  негізделген;  есептеу  әдісі  –  кен  түсіру  тесігінің 

өлшемдеріне және жоғалым мен құнсыздануының өзгеру заңдылығына негізделген. 

Статистикалық  әдіс  барлық  қазу  жүйелерінің  қалыпты  және  жобалық  жоғалым  мен  кен 

құнсыздану  деңгейін  анықтау  үшін  әлі  күнге  дейін  көпшілік  кеніштерде  қолданылады.  Нәтижесінде 

кенорнын  қазу  барысында  жіберілген  кейбір  техникалық  ережелердің  бұзылуынан  болған  жоғалым 

мен  кен  құнсыздану  деңгейінің  шындықтан  ауытқу  нәтижесі  қалыпты  деңгей  ретінде  заңды  болып 

күшіне енеді. Әрине, бұл үлкен кемшілік. Сондықтан бұл әдісті барлық қазу жүйелеріне емес, кейбір 

жүйелерге ғана қолдану орынды. 

Конструкциялық  әдісте  кен  денесі  пішініне  байланысты  қопарылған  кенді  блоктан  алу  кезінде 

болатын  кейбір  өзгерістер  есепке  алынбайды.  Ал  есептеу  әдісінің  нәтижесі  дәлдік  жағынан  тым 

жоғары емес екенін айтқан жөн. 

Қазу  барысында  пайдалы  қазылым  жоғалымы  мен  кен  құнсыздану  деңгейін  анықтау  үшін 

жоғарыда көрсетілген үш негізгі әдістемелерден басқа кейде аралас әдістер қолданылады. Ол негізгі 

әдістердің  біреуін  қолданып,  бірақ  ол  жоғалым  мен  құнсызданудың  қажетті  деңгейін  анықтауға 

жеткіліксіз болған жағдайда, аталмыш әдістердің екеуін немесе үшеуін бірдей үйлестіріп пайдалануға 

негізделген. 


 

 

374 



Жанама әдісті ең алғаш проф. Е.П. Прокопьев ұсынып, оны анықтау жолдарын жасады. Бұл әдіс 

қазір  тау-кен  өнеркәсібінде  кеңінен  қолданылып  жүр.  Тау-кен  өнеркәсібінде  тікелей  және  жанама 

әдістер тиісінше 30 және 70 пайыз шамасында қолданылады [5]. 

Іс  жүзінде  жанама  әдіспен  есептелінген  жоғалымның  мәндері  жоғарылатылмай,  керісінше 

кемітіліп  көрсетіледі.  Есептеу  формулаларының  құрамына  кіретін  кейбір  көрсеткіштердің  мәндерін 

анықтағанда 

шығарылған 

қордағы 


және 

құнсыздандыратын 

жыныстардағы 

металдардың 

сынамаларындағы ең пайдалы мөлшеріне сүйенеді. 

Осының  бәрі,  түптеп  келгенде,  кен  қазып  алу  барысында  онымен  тікелей  шұғылданатын 

өнеркәсіп пен бақылау ұйымдары мамандарының жоғалымға деген дұрыс көзқарастың қалыптасуына 

кері  әсерін  тигізеді.  Тіпті  кейбір  өнеркәсіп  мамандары  барланған  пайдалы  қазылымдар  табиғаттың 

бізге берген сыйы және жер қойнауы пайдалы қазылымдарға өте бай деген теріс пікірді ұстанушылар 

кездесе  бастады.  Ал,  екінші  жағынан,  бақылау  ұйымдарының  кейбір  қызметкерлері  бұл  мәселенің 

экономикалық  маңызына  жете  мән  бермей,  жоғалым  деңгейін  төмендету  мақсатында  жоғалымы  аз, 

қымбатқа  түсетін  қазу  жүйелерін  қолдануды  талап  етушілік  белең  алды.  Мұның  негізгі  себебі  кен 

жоғалымының  құны  мен  оның  деңгейін  төмендетуге  бағытталған  жұмыстар  шығынын  есепке  алуға 

мүмкіндік беретін әдістеменің жоқтығы еді. 

Осыны терең сезінген өнеркәсіп мамандары мен кеңестік ғалымдар бұл мәселені шешуге шұғыл 

кіріскенді.  Олар  бірқатар  құнды  ғылыми  еңбектер  жазып,  тау-кен  ісінің  осы  мәселелеріне  сала 

мамандарының назарын аударды. 

Бұл  жұмыстардың  әр  қайсысы  және  басқа  да  жұмыстар  кен  жоғалымының  экономикалық 

мәнінің  кейбір  мәселелерін  жекелеп  қарағанымен,  бұл  белгілі  дәрежеде  жалпы  тау-кен  ғылымына 

қосылған елеулі үлес екенін атап айтқанымыз жөн.       

 

Әдебиет 

  

1. kk.wikipedia.org/wiki/Методология 



2.  Агошков  М.И.,  Никаноров  В.И.,  Панфилов  Е.И.  и  др.  Технико-экономическая  оценка 

извлечения полезных ископаемых из недр. М.: Недра, 1974. 312с.  

3. Сергеев А.А. Рациональное использование рудных месторождений. М.: Недра, 1964. 248 с. 

4. Мильграмм М.Г. Проблемы планирования в горнорудной про-мышленности: Автореф. дис. ... д-

ра эконом. наук. Алма-Ата, 1969. 70 с. 

5.  Ә.  Бектібаев,  Д.  Мусин,  А.  Бектібаев  Кен  қазудағы  жоғалым  мен  құнсыздану  (теория, 

экономика, зардаптар) Алматы. «Ғылым», 2000. 192 бет. 

 

 



СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ  

С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКА 

 

Карманов Т.Д., Нугуманов К.К., Калиев Б.З. 



КазНТУ имени К.И.Сатпаева, г.Алматы, Республика  Казахстан 

 

В  последние  годы,  по  мере  совершенствования  проектирования,  создания  новых  материалов  и 



технологий,  все  больше  внимания  проектировщики  уделяют  оптимизации  конструкций  долот, 

базирующихся  на  характеристиках

 

разбуриваемых  пород,  интенсификации  и  оптимизации  процесса 



очистки  забоя  от  выбуренной  породы.  Основными  механическими  процессами  при  бурении  горных 

пород  являются  их  деформирование  и  разрушение.  Буровыми  шарошечными  долотами  осуществляется 

около  98%  всего  разведочного  и  эксплуатационного  бурения,  который  способен  реально  и  значительно 

повышать  эффектив-ность  всего  процесса  бурения.    Тяжелые  условия  работы  долот  на  забое  требуют 

использования  в  их  конструкциях  самых  высококачественных  и  высокостойких  материалов.  Чтобы 

изготовить  современное  буровое  долото,  необходимы  более  300  наименований  высокосортных  сталей, 

твердых  сплавов,  основных  и  вспомогательных  материалов  и  ком-плектующих.  Режим  работы  долот 

принято  характеризовать  следующими  параметрами:  осевой  нагрузкой  на  долото;  частотой  вращения 

долота;  расходом  промывочной  жидкости  для  выноса  разрушенной  породы  (шлама)  и  охлаждения 

долота. 


При  нагружении  долота  осевой  нагрузкой  создается  необходимое  для  разрушения  породы 

усилие  и  осуществляется  отбор  (передача)  энергии  от  вращающегося  инструмента  для  обеспечения 

разрушения породы по всему забою. 


 

 

375



При  разрушении  горных  пород  под  действием  растягивающих  или  касательных  напряжений 

рвутся  связи  между  минералами,  кристаллитами  (зернами)  и  другими  частицами  вещества, 

участвующими  в  построении  горной  породы  и  образуются  новые  свободные  поверхности. 

Наибольшее сопротивление разрушению горные породы оказывают в случае сжатия, наименьшее — 

в  случае  растяжения.  Основным  принципом  механического  разрушения  горной  породы  на  забое 

является дискретность разрушения: каждый элемент вооружения долота периодически оказывает на 

горную породу сложное дробяще-скалывающее действие 2. 

Известен  магнитострикционный  способ  бурения  скважин,  состоящий  в  наложении  на  долото 

продольных  колебаний,  генерируемых  системой  стержней  из  ферромагнитной  стали  с  частотой 

питающего переменного тока. Магнитостриктор встраивается в бурильную колонну непосредственно над 

долотом. Наиболее  эффективен резонансный режим, когда вынужденные электромагнитные   колебания 

совпадают  с  собственными  колебаниями  магнитостриктора,  зависящими  от  его  длины.  При 

благоприятном сочетании условий механическая скорость бурения по твердым породам возрастает в 2-3 

раза. 


Недостатком  способа  является  необходимость  прокладки  кабеля  в  колонне  бурильных  труб, 

большое количество теплоты, выделяющейся при работе магнитостриктора, и малый ресурс последнего, 

что связано не только с частым перегревом, но и с разрушающим конструкцию действием колебаний 1. 

Известен  также  способ  бурения  скважин,  включающий  разрушение  забоя  скважины 

породоразрушающим инструментом, подачу промывоч-ной жидкости к забою через бурильные трубы и 

генерирование  гидро-акустической  энергии  к  призабойной  зоне  3,  согласно  изобретению,  бурение 

скважины  осуществляют  при  одновременном  воздействии  на  забой  депрессией  и  гидроакустической 

энергией,  причем  гидроакустическую  энергию  генерируют  в  зоне  депрессии.  Недостатком  способа 

является его невысокая эффективность. 

Известен скважинный гидроакустический генератор для бурения скважин, содержащий корпус с 

каналом  подвода  рабочего  агента,  вихревую  камеру  с  тангенциально  направленными  входными 

каналами и конически сужающимся   выходным соплом 4, согласно изобретению, вихревая камера 

снабжена камерой предварительного закручивания потока с тангенциальными  входными каналами и 

установлена 

над 

вихревой 



камерой, 

причем 


тангенциальные 

входные 


каналы 

камеры 


предварительного  закручивания  потока  и  вихревой  камеры  имеют  одинаковое  вращательное 

направление.  Недостатком  скважинного  гидроакустического  генератора  является  недостаточно 

мощное воздействие на призабойную зону пласта. 

Известен  также  гидроударник  для  генерации    поперечных  ударных  импульсов,  включающий 

верхний  и  нижний  переходники  с  проходными  отверстиями  для  промывочной  жидкости  и  корпус    с 

установленным    внутри  него  бойком  5,  согласно  изобретению,  гидроударник    снабжен  перекидным 

клапаном  и  распределителем  потока,  установленным  с  возможностью  периодического  перекрытия 

проходных отверстий одного из переходников и пружиной, установленной на одной вертикальной оси с 

бойком и клапаном для взаимодействия с ними. Недостатком гидроударника  для генерации поперечных  

ударных импульсов является недостаточно мощное воздействие на призабойную зону пласта. Частотный 

диапазон гидроударника, в данном случае, не более 40 Гц. 

Предлагается  использование  патента  на  изобретение 6  по  способу  и  конструкции  устройства  для 

бурения  скважин, оказывающих  более мощное воздействие на призабойную зону пласта. 

Отличительной  особенностью  этого  способа  является  повышение  эффективности  процесса 

бурения  и  увеличение  долговечности    работы  породоразрушаещего  инструмента.  Это  достигается 

тем,  что  в  известном  способе  бурения  скважин,  включающем  разрушение  забоя  скважины 

породоразрушающим инструментом, подачу промывочной жидкости к забою через бурильные трубы 

и  генерирование  гидро-динамической  энергии  к  призабойной  зоне,  согласно  изобретению,  бурение 

скважины осуществляют при воздействии на забой ульразвуковой энергией. 

Это достигается тем, что в известном устройстве для бурения скважин, включающем верхний и 

нижний  переходники  с  проходными  отверстиями  для  промывочной  жидкости  и  корпус  с 

установленным    внутри него вибратором, согласно  изобретению, в корпусе дополнительно  установлен 

отражатель,  в  центре  которого  выполнено  отверстие  для  верхнего  конца  вибратора,  и  вибратор 

выполнен  в  виде  резонатора,  представляющего  собой  пластину  с  заостренным    верхним  концом  с 

возможностью  совершения  колебательных  движений,  а  нижний  конец  резонатора    крепится  к 

основанию, которое установлено в корпусе, при этом к  верхнему переходнику присоединено сопло, 

расположенное  над  верхним  концом  резонатора,  а  в  нижней  части  корпуса  расположен  нижний 

переходник с долотом. 



 

 

376 



Технический  результат  достигается  за  счет  воздействия  на  забой  ультразвуковой  энергией, 

генерируемой устройством для бурения скважин. 

Принцип работы этого  способа осуществляется следующим  образом. Устройством для  бурения 

скважин  генерируется ультразвук. При этом в ультразвуковом поле возникает процесс кавитации: в 

промывочной  жидкости  образуются  огромное  количество  пульсирующих  пузырьков,  заполненных 

паром,  воздухом  и  их  смесью.  Сложное  движение  пузырьков,  их  захлопывание,  в  свою  очередь 

порождают  в  промывочной  жидкости  импульсы  сжатия  (микроударные  волны)  и  микропотоки, 

которые  вызывают  локальное  нагревание  среды,  ионизацию.  Эти  эффекты  оказывают  разрушающее 

влияние  на  вещество:  происходит  разрушение  находящихся  в  промывочной  жидкости  твердых  тел 

(кавитационная эрозия). Способ бурения с  использованием ультразвуковой энергии для разрушения 

твердых частиц настолько велик, что частотный диапазон ультразвука колеблется в пределах 10

4

-10



Гц. 


Ультразвуковое  диспергирование  твердых  тел  происходит  под  действием  микроударных  волн, 

возникающих при захлопывании кавитационных пузырьков. 

В интенсивной звуковой волне во время полупериодов разрежения 

начинают  возникать  кавитационные  пузырьки,  которые  резко 

захлопываются  после  перехода  в  область  повышенного  давления, 

порождая  при  этом  сильные  гидродинамические  возмущения  в 

жидкости,  интенсивное  излучение  акустических  волн  и  вызывая 

разрушение  поверхностей  твердых  тел,  граничащих  с  кавитирующей 

жидкостью. 

 На  рисунке  1  приведено  устройство  для  генерации  ультразвука, 

которое  состоит  из  корпуса  3,  в  верхней  части  которого  имеется 

переводник  1,  с  соплом  2.  В  корпусе  установлен  отражатель  5  с 

резонатором 4, который нижним концом жестко крепится к основанию 

6. В свою очередь, основание 6 к корпусу 3 крепится жестко. К нижней 

части корпуса 3 присоединяется переводник 7 с долотом 8.  

Устройство 

работает 

следующим 

образом. 

Промывочная 

жидкость, подаваемая по колонне бурильных труб через переводник 1, 

поступает  в  сопло  3,  откуда  с  предельно  большой  скоростью  струей 

бьет  по  заостренному  наконечнику  резонатора  4,  где  генерируется 

ультразвук. Отражатель 5 обеспечивает устойчивую работу резонатора 

4  и  служит  дополнительным  передатчиком  ультразвуковой  энергии  к 

торцу  долота  8.  Основным  передатчиком  ультразвуковой  энергии 

является  основание  6  через  корпус  3  и  переходник  7  к 

пордоразрушающему инструменту 8. 

Весь процесс действия ультразвуковой энергии можно отразить по 2. 

Ультразвуковая энергия к забою передается через жидкую среду в 

виде высокочастотных волн. 

Частоту колебаний резонатора  f



р

  определяют по формуле: 

  f

р

=0,162d/l

2



Е

,

[1/сек] ,                                                              (1) 

где d-толщина пластины, см; 

 l-длина пластины, м; 



Е

- скорость звука в пластине, см/сек. 

Для d=0,3 см и l=0,1 м  имеем:   f

р

=0,3/0,01·5850·0,162=28 кГц. 

Для d=0,3см. и l=0,09 м  имеем:   f



р

=0,3/0,09·5850·0,162=31 кГц. 

Для d=0,3см. и l=0,08 м  имеем:   f

р

=0,3/0,08·5850·0,162=35 кГц. 

Мощность, развиваемую резонатором (N

p

), определяют по формуле: 

N

p

=

10

10



8

2

3



2

3





p

f

у

Евd

 ( вт),                                                        (2) 

 

где в -ширина сопла, см (см.фиг.1); 



d- толщина пластины, см; 

f

р

частота колебания резонатора, 1/сек

l-  длина консоли резонатора, см рис.1). 

 

 



Рисунок -1. 

Устройство для генерации 

ультразвука 


 

 

377



Ниже  приводятся другие составляющие формулы (2).                          

Зависимость между силой и прогибом определяют по формуле: 



ЕJ

у

3

3





,                                                                (3) 

где  Р-сила на конце консоли, кг; 



Е-модуль Юнга, кг/см

2

; 



J-осевой момент инерции пластины, см

4

.                



Потенциальную энергию при прогибе консольной пластины рассчитывают по формуле: 

   


10

10

6



2

3

2







ЕJ

Р

Е

  (дж).                                                     (4) 



При  у=0,3 см  рассчитываем мощность резонатора, развиваемой для трех длин консоли, l=8 см

l=9 см, l=10 см: 

 

N



p

=

1000


8

28000


3

.

0



3

.

0



6

.

2



10

2

2



3

6







=44226 кг·см/сек=4422 вт, 



N

p

=

729


8

31000


3

.

0



3

.

0



6

.

2



10

2

2



3

6







=67166 кг·см/сек=6716 вт, 



N

p

=

512


8

35000


3

.

0



3

.

0



6

.

2



10

2

2



3

6







=107973 кг·см/сек=10797 вт

 

Таким  образом,    предлагаемый  способ  позволяет  проводить  бурение  скважин  с  большой 



эффективностью,  оказывая  воздействие  на  кристаллическую  решетку  горных  пород.  Такой  способ 

бурения  скважин    позволяет  увеличить  долговечность  работы  породо-разрушающего  инструмента 

путем  повышения эффективности процесса бурения за счет воздействия на забой ультразвуком. 



1   ...   56   57   58   59   60   61   62   63   ...   81


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал