Rocks și defalcarea lor în timpul forajului de metode de distrugere rocă

2Tema Modulul 2

In prezent cunoscut mecanice, fizice, chimice, termice, termomecanice și alte modalități de a sparge roci (metode de foraj.) - doar câteva zeci. Cu metode mecanice ale rocilor sunt în tensiune care depășește limita puterea lor. Când distrugerea termică a proceselor Gatere se întâmplă din cauza formării de solicitări termice în acesta și diverse efecte (deshidratare, disociere, topire, vaporizare și altele asemenea. D.). Când efectele termice ale metodelor termomecanice efectuate inainte de a reduce în mod intenționat rezistența raselor defecțiuni mecanice ulterioare. Chimice (fizico-chimică) metode pentru distrugerea rocilor implica utilizarea unor chimice foarte active.

Dacă metodele mecanice de distrugere în rasa sunt tensiuni locale foarte importante, ceea ce duce la distrugerea acestuia. In forare, distruse în principal datorită compresiei și forfecare.

Metoda de găurire mecanică este reprezentată de două tipuri principale: percuție și găurire rotativă. La percutantă șoc de forare distruse de foraj cu vârf de pană, numite biți; În forare rotativă roca este tăiat sau zdrobit și utilizate până la fundul unei tăiere speciale și prin strivire bits sau taiere coroane.

percutant, la rândul său, este împărțit într-o prăjini și frânghie. În primul caz, burghiele sunt coborâte în gaura de sondă și acționate prin tije metalice - tije, în al doilea caz - coarda.

brațe de foraj de impact poate fi realizată prin spălare cu spălare sau fără puțul de foraj. Distrugerea rocii sub forare de șoc se realizează pe întreaga arie a secțiunii transversale a sondei; o metodă de foraj de foraj numit sacrificare continuă.

În găurire mecanică rotativă în instrument de tăiere de tăiere piatră (diamant, bit coroana carbura) cuplul și forța de furaje aplicate. Puterea transmisă instrumente de tăiere roca crește cu viteza de rotație de foraj, forța axială și rezistența la rupere a raselor. Condițiile la limită sunt: ​​coroana durabilitate și prăjini de foraj carotaj, pe de o parte, și proprietățile fizice și mecanice ale rocilor - pe de altă parte.

În timpul forării tăiere curse suprapuse (de foraj rotativ percuție) atașate la instrumentul de rupere rocă o hrănire forță, cuplu și șoc impulsuri de o anumită frecvență și putere. La crearea vibrațiilor transmise de energie specific cuter instrument rasa suplimentară și fractură de rocă este însoțită de formarea de particule mai mari, ceea ce duce la o scădere a consumului de energie al procesului. Prin varierea frecvenței și forța loviturilor, presiunea de alimentare statică și viteza periferică, poate fi într-o gamă largă de efecte pentru a schimba caracterul tăietori de rasa. Pentru a crea un impulsuri de impact pot fi utilizate dispozitive care funcționează în infrasonic (<20 Гц), звуковом (20–20 000 Гц) и ультразвуковом (>20 000 Hz benzi) de frecvență.

Sarcinile de șoc apar la găurire biți rocă (sfărâmare de foraj si aschiere). Generatoare vibrații infrasonice sunt acum de mașini percuție hidraulice și pneumatice. Sonic și vibrații ultrasonice sunt create de instrument și oscilatoarele MAG- orbitale și frecvența ridicată a mașinilor hidraulice.

moduri Bezdolotnye de rupere rocă asociată cu utilizarea energiei de explozie (găurire exploziv), cavitație (implozie de foraj), energia de impact de bile de oțel rasa (găurire sharostruynoe), energie cu jet de lichid (jetting gidroerozionnoe foraj).

La găurirea componentelor explozive care formează un amestec exploziv în capsule sunt livrate la gaura de jos, unde are loc un impact în timpul mixajul lor. Ele pot fi hrănite pentru sacrificare și separate prin conducte; în cazul în care acestea sunt amestecate și exploda.

În forare electrohidraulic, descărcare electrică în lichid formează bule de cavitație, care are loc în timpul umplerii val de presiune, sau trece direct prin formarea prin umplerea sondelor cu fluidul dielectric.

Atunci când forarea unei găuri de sondă implozie hrănite capsulă închisă ermetic, din care aerul este îndepărtat în prealabil. La momentul capsulelor de rupere este sacrificare închidere intensă cavitatea de vid. Lichidul care înconjoară camera de vacuum, sub efectul presiunii hidrostatice devine o viteză mai mare și roca este ruptă de impulsuri de înaltă presiune.

Gidroerozionnoe stropirea cu jeturi de foraj. Energia jeturilor de lichid de înaltă presiune poate fi folosit pentru a sparge roca în combinație cu un Burin sau biți de rocă sau independent. Adăugarea de particule abrazive din fluidul de lucru crește eficiența distrugerii de rocă în aceleași presiuni. Cu un design adecvat duze stropire cu jeturi poate obține efectul de jet de cavitație spălare fluid direct în gaura de sondă.

Creează unelte pentru puțuri hidraulice de foraj de apă în roci moi. Cu un diametru de tuburi de 250-300 mm servit 58-80 m 3 / h de lichid sub presiune de 1-3 MPa. Un lichid cu viteză mare curge din duzele capului con și erodează solul. Experimentele de laborator au fost efectuate cu jeturi la o presiune de 70-100 MPa, au demonstrat capacitatea de a distruge apa și rocile solide. Efectiv distrugerea SAWMILLS jet pulsatoriu intermitent evacuat din duză sub formă de porțiuni, la presiuni de 300-500 MPa.

Când eroziunea jetting roca de foraj se prăbușește jet de fluid care curge din duze stropire cu jeturi de la o diferență de presiune de aproximativ 35 MPa la o viteză de cel puțin 200 m / s și care conține (nisip de siliciu, oțel împușcat) abraziv la o concentrație de 5-15% în volum.

În distrugerea termică a rocilor se realizează prin încălzirea acestora pentru a transfera direct energia termică (căldura directă) și radiație sau energie electromagnetică (încălzire indirectă).

Metode de încălzire directă rasa: ognestruyny (care afectează roca de căldură de combustibil care arde și forța fluxul de gaz); plasmă (expunerea la transferul de căldură din plasmă produsă prin trecerea unui curent electric prin gaze); ognestruyny plasmă (transfer de căldură din plasmă produsă prin trecerea unui curent electric prin intermediul vaporilor de carburant); electric (transfer de căldură de la arcul electric); încălzire electrică (încălzire prin căldura produsă în proiectil când conversia energiei electrice în energie termică); atomic (utilizarea căldurii generate în reactoarele nucleare); ciclică (influența căldurii și rece).

Metode rasa încălzit indirect: electrotermic (distrugerea rocii ca urmare a încălzirii dielectrice folosind curenți slabi, înaltă și ultra-înaltă frecvență); electroinduction (încălzire prin câmpuri magnetice de frecvență înaltă); Laser (încălzire și distrugerea rocii ca urmare a transmiterii de energie radiantă să-l); fascicul de electroni (acționând asupra fluxurilor de rocă de electroni).

Ognestruynoe de foraj - o metodă de rupere rocă prin încălzirea lor de ardere a combustibilului care chimică (kerosen alcool, benzină, păcură, motorină, gaze naturale) oxidant în mediu (oxigen, aer, acid azotic), în arzătorul de reacție. Astfel, roca acționează jet de gaz care iese din duza de arzător la viteza supersonică.

găurire termică este utilizat la scară industrială pentru lucrări deschise. Deoarece combustibilul este utilizat cu kerosen sau motorină, un agent de oxidare este oxigen. Arzătorul este răcit cu apă. Mână o adancime termică permite găuri de foraj la o adâncime de 1,5-2 m, și cu o mașină de găurire termică un puț forat poate fi de 8-50 m și un diametru de 160-250 mm.

În găurire termodinamic în curentul de gaz se adaugă la faza solidă (de exemplu, nisip de siliciu), printr-o duză specială pe o porțiune a duzei Laval, având ca rezultat îmbunătățirea fluxului de gaze de transfer de căldură și de rasă.

Electroarc de foraj pe baza locală arc de rocă de încălzire AC și DC frecvență de putere datorită generării de căldură a arcului și transferul rasei sale, precum și datorită căldurii generate de trecerea curentului prin zone locale de rocă. Arcul electric creează o temperatură de 5500-16 700 ° C și la o densitate de putere suficientă poate topi orice rasa.

La găurirea termodetonatsionnom arderea combustibilului are loc cu viteze mari și însoțită de formarea undelor de detonare. Astfel, frontul undei de presiune atinge valori foarte mari. Prin reglarea frecvenței impulsurilor se poate modifica raportul dintre energia mecanică și termică consumată în distrugerea rocă. lanternă acțiune de impuls pe stâncă duce la alternând sarcini în acesta și pentru a crește transferul de căldură de la flacăra feței.

La găurirea încălzire electrică energie termică convertită din ansamblul de foraj electric sau în agentul de răcire, care poate fi fie solid (de exemplu, instrument de foraj) și corpul de lichid (de exemplu, roci topite și minerale). distrugere roca se produce în principal datorită punctului său de topire.

de foraj atomic este un tip de metodă de încălzire de găurire. căldură este utilizat, eliberat de un reactor nuclear.

găurire Cyclic asigură o expunere de frecvență pentru sacrificare la cald și la rece agenți.

Găurirea cu radiații de energie - o metodă de rupere lasere rocă folosind (laser) care emit unde electromagnetice de o anumită lungime de fascicul foarte ușor divergente, ceea ce face posibilă nu numai termic distruge piatra, dar chiar topi sau să le vaporizarea. O metodă fascicul de electroni pentru spargerea rocilor bazate pe accelerarea mișcarea electronilor între catod și anod la tensiuni între 5 și 150 kV. Electronii din emissirovannye catod sunt concentrate pe partea de jos printr-o tensiune de polarizare, și electrostatice și lentile electromagnetice.

Când găuriți metoda termomecanică energia termică este folosită pentru a reduce rezistența mecanică a raselor distrugerii ulterioare. Acesta este un proces nou caracterizat prin indicatori de eficiență mai mare termice și metode mecanice de rupere roci individual. Introdus în energia termică roca este distribuită într-un strat foarte subțire, care cauzează distrugerea valorilor mici ale intensității energetice a procesului, care are un caracter de volum. Distrugerea rocilor în timpul termomecanice de foraj facilitat de diferite valori ale coeficientului de dilatare termică a părților componente ale mineralelor, încălzirea lor inegală, presiunea aburului în roci conținând apă, diferența de temperatură în partea de jos și în matrice. Relaxarea stresului termic, chiar și pentru o perioadă scurtă de timp (din momentul închiderii impactului termic la aplicarea mecanică a sarcinii - peste 1-2), conduce la o reducere semnificativă sau încetarea efectului.

Cel mai frecvent utilizat în practica de explorare de foraj rotativ mecanic.

de foraj rotativ mecanic împărțit în rotație corespunzătoare (rotative, mașini cu rotator mobile) de foraj, în cazul în care de foraj se realizează în principal pentru sacrificare continuă și carotaj rotativ, în care roca de fund se prăbușește în jurul cilindrului tubular inel - coroana în interiorul căruia rămâne o coloană sau rasa coloană neîntrerupte (miez); motiv pentru care acest tip de foraj numit carotare.

de foraj rotativ este împărțit în motorul de foraj la suprafață, din care rotația unui instrument de foraj (tip) se transmite tije - țeava de foraj și găurire cu motoare de foraj, atunci când acestea sunt coborâte pe conducte, direct în spatele sculei de tăiere de rocă. Motoarele pot fi puțul de foraj: turbodrill, burghiu electric, etc hydrovibrator.

Când carotaje folosit pentru a sparge diamante rock și aliaje dure, fixate în coroana și o fracțiune adoarme pentru sacrificare sub o coroană. Distinge de foraj diamant, aliaje dure și împușcat.

Forajul de bază, hidraulic poate fi utilizat de asemenea, prin distrugerea rocii este făcută din impactul asupra coroanei tăietor armat din metal dur, cu rotirea simultană a coroanei. Această - metodă combinată de distrugere a rocilor de pe fund.

, Inclusiv carotaje Rotary se face de obicei cu o spălare a feței. Când acest moloz rocă (nămol) sunt transportate pe suprafața fluidului riser. În stare de șoc coarda de foraj de curățare a produs un instrument de fundul puțului de construcții - bailer - deja după ce roca este distrusă de biți.

Pentru penetrarea se aplică vibrațiilor de foraj fântânilor - bine adâncitură de rocă de etanșare sub acțiunea unor sarcini axiale și vibrații.

În cele din urmă, în funcție de tipul de energie utilizat distinge manual de foraj și de foraj mecanice.