«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

Перспективная конструкция вооружения шарошечного расширителя проходческого агрегата

УДК: 622.244.23
DOI: -

Авторы:

¹ Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина, Москва, Российская Федерация
² Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Российская Федерация

Ключевые слова: буровое долото, твердосплавное вооружение, шарошечный расширитель, бурильная колонна, система промывки, ступенчатый кольцевой забой

Аннотация:

В статье представлена перспективная конструкция вооружения шарошечного расширителя проходческих агрегатов, предназначенных для сооружения подземных переходов трубопроводов различного назначения в сложных горно-геологических условиях. Практика бурения шарошечными расширителями, как многоконусными, так и одноконусными, при работе с твердыми и крепкими абразивными породами показывает их недостаточную эффективность. Это выражается в значительном снижении механической скорости проходки в указанных условиях бурения. В целях повышения эффективности работы данного вида бурового инструмента была разработана новая перспективная конструкция вооружения шарошек. Суть разработки заключается в особом расположении зубьев вооружения шарошек. Они расположены таким образом, что при воздействии на породу образуют конусообразный ступенчатый кольцевой забой. Это достигается благодаря использованию шарошки специальной формы, образующая которой состоит из нескольких венцов. Каждый венец располагается на определенном расстоянии от предыдущего, при этом касательные к их поверхностям пересекают ось вращения инструмента в одной точке, совпадающей с осью вращения шарошки. Данное конструктивное решение позволяет свести к минимуму проскальзывание зубьев всех венцов вооружения шарошки в процессе ее перемещения по забою. Кроме того, оно дает возможность увеличения размеров малого подшипника качения опоры, износ которого, как правило, является основным ограничивающим фактором в работе инструмента. Оснащение буровых снарядов проходческих агрегатов шарошками предложенной конструкции позволит повысить механическую скорость бурения, увеличить ресурс подшипниковых узлов и, таким образом, сократить время и стоимость сооружения подземных переходов трубопроводов различного назначения.

Список литературы:

1. Бессель В.В., Лопатин А.С., Мартынов В.Г. К вопросу оценки запасов углеводородов в мире и России // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2024. – № 4 (317). – С. 5–16.
2. Проектирование и эксплуатация нефтепроводов: учебник для нефтегазовых вузов / М.В. Лурье, Б.Н. Мастобаев, П.А. Ревель-Мороз, А.Е. Сощенко. – М.: Издательский дом «Недра». – 2019. – 434 с.
3. Вафин Д.Р., Сапсай А.Н., Шаталов Д.А. Технико-экономические границы применения метода наклонно-направленного бурения в строительстве подводных переходов магистральных трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2017. – Т. 7, № 3. – С. 66–73.
4. Сериков Д.Ю., Цхадая Н.Д., Борейко Д.А. Совершенствование буровых снарядов для сооружения подземных переходов трубопроводов различного назначения в сложных горно-геологических условиях // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. – 2024. – № 66 (4). – С. 112–119. – URL: https://doi.org/10.32454/0016-7762-2024-66-4-112-119
5. Мокшин А.С., Владиславлев Ю.E., Комм Э.Л. Шарошечные долота. – М.: Недра, 1971. – 216 с.
6. Палий П.А., Корнеев К.Е. Буровые долота: справочник. – М.: Недра, 1971. – 448 с.
7. Шарипов А.Н., Мингазов Р.Р. Долота для бурения по твердым породам // Бурение и нефть, 2012. – № 12. – С. 46–48.
8. Совершенствование технологии обработки и сборки буровых шарошечных долот / Р.М. Богомолов, Н.В. Носов, С.М. Крылов, В.И. Кремлев. – М.: Машиностроение, 2013. – 227 с.
9. Шигин А.О. Методология проектирования адаптивных вращательно-подающих органов буровых станков и технологий их применения в сложноструктурных породных массивах: дис. … докт. техн. наук. – М., 2015. – 320 с.
10. Буримов Ю.Г., Копылов А.С., Орлов А.В. Бурение верхних интервалов глубоких скважин большого диаметра. – М., 1975. – 231 с.
11. Егоров Н.Г. Бурение скважин в сложных геологических условиях. – Тула: ИПП «Гриф и К», 2006. – 301 с.
12. Сериков Д.Ю., Лютоев А.А., Борейко Д.А. Математическое моделирование геометрии калибрующих конусов шарошек со смещенными осями вращения // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2022. – № 2 (307). – С. 136–146. – DOI: 10.33285/2073-9028-2022-2(307)-136-146
13. Сериков Д.Ю. Повышение эффективности шарошечного бурового инструмента с косозубым вооружением. – М.: Нефть и газ, 2015. – 379 с.
14. Мавлютов М.Р. Разрушение горных пород при бурении скважин. – М.: Недра, 1979. – 210 с.
15. Богомолов Р.М. Методы повышения эффективности разрушения горных пород при бурении шарошечными долотами: дис. … докт. техн. наук. – М., 2001. – 434 с.
16. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании: учебник для вузов. – М.: Издательство Горная книга, 2006. – Т. 1. – 330 с.
17. Нескоромных В.В. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ. – Красноярск: СФУ, 2012. – 300 с.
18. Синев С.В. Модели бурения insitu // Территория Нефтегаз. – 2016. – № 11. – С. 41–49.
19. Хрупкое разрушение горных пород / В.И. Дунаев, А.Е. Нижник, Н.Г. Титов [и др.] // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2020. – № 6. – С. 18–20.
20. Инновационные подходы к конструированию высокоэффективного породоразрушающего инструмента / А.Я. Третьяк, В.В. Попов, А.Н. Гроссу, К.А. Борисов // ГИАБ. – 2017. – № 8. – С. 225–230.