Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.21440/0536-1028-2025-2-17-24
Ключевые слова: rotary-percussion drilling, cyclone, erosion, abrasive wear, anti-erosion element, ударно-вращательное бурение, циклон, эрозия, абразивный износ, противоэрозионный элемент
Аннотация: Актуальность. Ударно-вращательное бурение погружными пневмоударниками с обратной циркуляцией очистного агента (RC-бурение) - один из наиболее производительных механических способов бурения скважин из известных на сегодняшний день, позволяющий непрерывно осуществлять отбор проб горных пород. Помимо общеизвестных преимуществ и недостатков такого способа, опыт эксплуатации соответствующих буровых установок показывает, что конструкция и свойства противоэрозионного элемента стандартно комплектуемых пневмоциклонов не учитывают разность эрозионного воздействия поступающего в циклон шлама, это приводит к неравномерному износу и преждевременному выходу элемента из строя, что в свою очередь влечет за собой дополнительные трудовые и материальные затраты. Методика проведения исследований заключалась в имитационном моделировании области абразивного износа тела циклона при варьировании скорости входящего потока и фракции частиц. Результаты и их анализ. Определена зависимость величины абразивного износа тела циклона от скорости входящего потока и размера частиц. В заданных границах эксперимента выделена область максимального абразивного износа тела циклона, вписываемая в прямоугольный сектор цилиндрической области циклона (с высотой в 209 мм простирающийся по дуге в 47,135°). Максимальная величина износа составила 3,15 · 10-4 кг/(м2/с) при скорости входящего потока 15 м/с и размере частиц 2000 мкм. Выводы и область применения результатов. Предложена модернизированная конструкция, включающая инспекционное окно со съемной бронепластиной, что позволяет осуществлять к ней быстрый доступ, без демонтажа и разбора циклона, для осмотра и, при необходимости, замены, что значительно снижает время, затрачиваемое на непроизводительные операции и тем самым повышает экономическую эффективность бурового процесса. Relevance. Today rotary-percussion drilling using down-the-hole hammers with reverse circulation of a cleaning agent (RC drilling) is one of the most productive mechanical methods of drilling wells allowing continuous sampling of rocks. In addition to the well-known advantages and disadvantages of this method, the experience of operating the corresponding drilling rigs shows that the design and properties of the anti-erosion element of standard pneumatic cyclones do not take into account the difference in the erosive effect of the sludge entering the cyclone, which leads to its uneven wear and premature failure of the element, which entails additional labor and material costs. Methods of research consisted of simulating the area of abrasive wear of the cyclone body with variations in the incoming flow rate and particle fraction. Results and analysis. The dependence between the cyclone body abrasive wear value and the incoming flow velocity and particle fraction was determined. Within the specified experimental boundaries, the area of maximum abrasive wear of the cyclone body was identified, inscribed in a rectangular sector of the cylindrical area of the cyclone (209 mm high along an arc of 47.135°). The maximum wear value was 3,15 · 10-4 kg/(m2/s) at an incoming flow velocity of 15 m/s and a particle size of 2000 μm. Conclusions and application of the results. A modernized design is proposed including an inspection window with a removable armor plate allowing for quick access for inspection and replacement, with no need to dismantle and disassemble the cyclone, which significantly reduces the time spent on unproductive operations and thereby increases the economic efficiency of drilling.
Журнал: Известия высших учебных заведений. Горный журнал
Выпуск журнала: №2
Номера страниц: 17-24
ISSN журнала: 05361028
Место издания: Екатеринбург
Издатель: Уральский государственный горный университет