Механическое разрушение горных пород
Сегодня поговорим об ударном разрушении горной породы. Данный способ не сильно распространен при строительстве скважин на нефть и газ, но тем не менее требует внимания специалистов, которые хотят разбираться в разрушении горных пород.
Ударный способ разрушения горной породы основан на динамическом воздействии ударных нагрузок на породу. При этом энергия удара преобразуется в энергию деформаций, вызывая образование трещин, их распространение и скалывание материала. Этот принцип реализуется в таких технологиях, как ударное, ударно-вращательное и виброударное бурение, где ударный породоразрушающий инструмент внедряется в породу и разрушает ее структуру. О каждом из этих способов мы поговорим отдельно.
При ударном бурении порода разрушается под действием ударов буровыми клиновыми наконечниками, называемыми долотами.
Ударное бурение, в свою очередь, разделяется на штанговое и канатное. В первом случае буровые наконечники опускаются в скважину и приводятся в действие металлическими стержнями – штангами, во втором случае – канатом.
По факту при штанговом бурении можно передавать ударный импульс на долото к горной породе через колонну штанг с поверхности. То есть источник ударной нагрузки может располагаться по месту нахождения буровой установки.
При канатном ударном бурении, учитывая повышенную гибкость каната, ставка делается на принцип «наматывание каната с последующим резким разматыванием» и ударным воздействием на забой. Другими словами, ударный импульс зависит от веса наконечника (долота), высота подъема его над забоем и сил сопротивления разматыванию каната в момент движения к забою. В данном случае ударный импульс напрямую зависит от развитой скорости снарядом благодаря силам гравитации Земли.
Ударное бурение на штангах может производиться с промывкой забоя скважины или без промывки. Разрушение породы при ударном бурении осуществляется по всей площади поперечного сечения скважины, то есть сплошным забоем (при таком способе бурение с отбором керна не практикуется).