автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Исследование процесса взаимодействия алмазного породоразрушающего инструмента с анизотропной горной породой с целью выявления закономерностей естественного искривления скважин

$4

1писи

'л

ЛАРИН Андрей Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛМАЗНОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С АНИЗОТРОПНОЙ ГОРНОЙ ПОРОДОЙ С ЦЕЛЬЮ ВЫЯВЛЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЕСТЕСТВЕННОГО ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН

Специальность 05.15.14 - «Технология и техника геологоразведочных работ»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск

- 2000

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель: достор технических наук, профессор В.В.Кривошеев

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, доцент В.П. Рожков

- кандидат технических наук, доцент Ю.Л. Боярко

Ведущая организация -ОАО "Томскнефтегазгеология" ВНК

Защита диссертации состоится июля 2000 г. в //часов

на заседании специализированного Совета Д 063.80.08 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора (кандидата) наук при Томском политехническом университете по адресу: 634034, г.Томск, пр. Ленина, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТПУ.

Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь специализированного Совета,

канд. техн. наук, доцент

П.С.Чубик

1. Актуальность проблемы

В современных экономических условиях особенно актуален вопрос снижения стоимости работ. Это вызывает повышенные требования к допустимым отклонениям скважин от проектных траекторий, также очевидна необходимость перехода к широкому использованию технологических методов управления пространственными параметрами стволов скважин непосредственно в процессе их углубки, что невозможно без глубокого понимания процессов, вызывающих естественное искривлению скважин.

Исследованиями и разработкой вопросов направленного бурения скважин в анизотропных породах занимались многие отечественные и зарубежные ученые: С.С.Сулакшин, В.В.Кривошеев, Ю.Л. Боярко, Д.Н. Башкатов, Н.А.Буглов, Ф.Д.Вытоптов, М.П.Гулизаде, И.Е.Данильченко, В.И.Журнист, В.П.Зиненко, А.Г.Калинин, Ю.В.Кодзаев, А.Е. Колесников, Ю.С.Костин, Е.Л.Лиманов, И.П.Мел'ьничук, Н.Я.Мелентьев, Ю.Л.Михалкевич, Ю.Т.Морозов, В.В.Нескоромных, М.П.Олексенко, В.В.Перминов, В.М.Питерский,

B. П. Рожков, В.И. Рязанов, Ю.Г.Соловов, А.А.Сорокин, Б. И.Спиридонов, И.Н.Страбыкин, Л.Я.Сушон, В.В.Шитихин, В.С.Щербачев, И.М.Юдборовский, А.С.Юшков, Е.Т.Браун, В.Б.Бредли, С.Дж.Грин, Д.Дэрин, Р.Т.Макламор,

C.Е.Мэрфи, В.Д.Пэйрис, Г.М.Роллинг, К.П.Синх, Д.В.Чисэм и др.

Несомненна ценность полученной информации о процессах разрушения

анизотропных горных пород, однако для решения практических задач в бурении вопрос недостаточно изучен. Это связанно, с одной стороны, с существенными различиями в процессах деформации и разрушения при испытаниях с применением традиционных схем нагружения пород различными инденторами и при разрушении породы породоразрушающим инструментом в процессе бурения и, с другой стороны, с трудностью исследования процессов разрушения пород, происходящих на забое скважин. Бурение, вообще, и естественное искривление скважин, в частности, являются крайне многофакторными процессами. Это приводит к тому, что на сегодняшний день достоверной методикой прогнозирования естественного искривления скважин остается статистический анализ параметров пробуренных скважин в подобных геологических и технологических условиях. Это требует наличия представительной выборки данных для анализа и может быть осуществлено не всегда.

Теорией естественного искривления скважин, реализовавшейся в создании специального породоразрушающего инструмента, является силовая теория естественного искривления скважин, разработанная В. В. Кривошеевым. На базе этой теории разработаны конструкции специального породоразрушающего инструмента для управления параметрами искривления скважин, успешно прошедшие испытания в производственных условиях, что доказывает перспективность развития теоретических моделей, положенных в их основу.

Отличительной особенностью данной теории является то, что лежащие в ее основе экспериментальные исследования проведены непосредственно при бурении, а не при статическом нагружении анизотропных горных пород. Это стало возможным благодаря использованию оригинальных технических решений при проведении экспериментальных работ.

Именно эта теория и методика проведения экспериментов непосредственно при бурении положены нами в основу дальнейших исследований, целью которых являлось изучение влияния угла встречи оси

породоразрушающего инструмента с плоскостью сланцеватости анизотропных пород, а также влияния параметров режима бурения на изменение отклоняющей силы, возникающей в процессе разрушения анизотропных горных пород при бурении.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре техники разведки МПИ Томского политехнического университета в 1996-2000 г. Автор искренне благодарит научного руководителя профессора В. В. Кривошеева и доцента И.А.Нейштетера за содействие и консультирование при проведении исследовательских работ, а также сотрудников проблемной научно-исследовательской лаборатории диэлектриков и полупроводников Томского политехнического университета канд. техн. наук. В.Ф. Гордеева и канд. техн. наук Ю.П. Малышкова за предоставление измерительной аппаратуры, помощь и поддержку, оказанные при проведении экспериментальных работ.

2. Основная цель работы - изучить закономерности формирования отклоняющей силы при алмазном бурении в анизотропных породах, а также исследовать зависимость отклоняющей силы от угла встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости анизотропных горных пород новыми методами с целью оптимизации направленного бурения скважин на стадиях проектирования и проводки скважин.

3. Методика исследований.

Исследования включали: анализ и обобщение информации о процессах разрушения анизотропных горных пород, процессах естественного искривления скважин; разработку методики экспериментальных работ по измерению электромагнитной эмиссии в процессе бурения и изучению процессов разрушения анизотропных пород 'при бурении с использованием метода регистрации электромагнитной эмиссии; планирование эксперимента; проведение экспериментальных работ; статистическую обработку результатов экспериментов; теоретическое обоснование установленных закономерностей.

4. Научная новизна результатов заключается в следующем:

в теоретическом обосновании, использовании и изучении информативности нового метода экспериментальных исследований процессов разрушения горных пород непосредственно при бурении, основанного на регистрации электромагнитной эмиссии (ЗМЭ);

в экспериментальном исследовании процессов разрушения анизотропных горных пород непосредственно при бурении с учетом угла встречи оси породоразрушающего инструмента с плоскостью сланцеватости и использованием метода регистрации электромагнитной эмиссии и разработке аналитической модели механизма формирования отклоняющей силы, вызывающей естественное искривления скважин при вращательном бурении;

- в экспериментальном исследовании влияния параметров режима бурения на величину отклоняющей силы при малых углах встречи оси породоразрушающего инструмента с плоскостью сланцеватости.

5. Достоверность научных положений обеспечена значительным объемом экспериментальных исследований; использованием трех независимых каналов измерения энергоемкости разрушения пород при экспериментальном бурении, основанных на разных принципах действия; использованием для изучения процесса естественного искривления скважин результатов экспериментов непосредственно по бурению образцов анизотропных пород.

6. Практическая ценность и реализация работы.

На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований получены новые научные знания, позволившие сформулировать практические рекомендации по прогнозированию и управлению процессом искривления скважин в анизотропных породах.

7. Апробация работы.

Материалы диссертации сгбсуждены на Первом Международном научном симпозиуме «Молодежь и проблемы геологии» в рамках Международного научного конгресса студентов, аспирантов и молоды ученых «Молодежь и наука-третье тысячелетие». (Томск, ТПУ, 1996г.), на Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А.Усова. (Томск, ТПУ 1998г.), на Четвертом Международном научном симпозиуме по бурению скважин в осложненных условиях (Санкт-Петербург, С-ПГГИ,1998), на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск, КГАЦМиЗ, 1999г.), на Третьем Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.И. Усова (Томск, ТПУ, 1999 г.).

8. Публикации.

Основное содержание диссертации опубликовано в 9 работах.

9. Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения. Список использованной литературы содержит 150 источников.

Во введении дается общая характеристика работы, обосновывается актуальность исследований, их научная и практическая значимость.

В главе 1 приводится анализ и обобщение теоретических, экспериментальных и производственных данных о механизме разрушения горных пород при искривлении скважин в анизотропных породах, определяется цель и задачи исследований, отражаются основные аспекты методики исследований.

В главе 2 изложены методика проведения экспериментальных работ по исследованию возможностей применения метода регистрации ЭМЭ при бурении, методика проведения экспериментальных работ и обработки результатов по выявлению закономерностей разрушения анизотропных горных пород непосредственно в процессе бурения.

В главе 3 изложены результаты экспериментальных исследований информативности метода регистрации ЭМЭ при бурении, процессов разрушения анизотропных горных пород при бурении

В главе 4 приводится теоретическое обоснование результатов экспериментальных исследований. Сделаны теоретические выводы о влиянии анизотропии свойств горных пород на естественное искривление скважин.

В заключении приводятся общие выводы и рекомендации.

Основные защищаемые положения

Положение 1. Энергия регистрируемого при бурении сигнала электромагнитной эмиссии является высокочувствительным показателем прочности породы, проявляемой при разрушении.

Существующие разночтения в представлениях о формировании отклоняющих сил при взаимодействии породоразрушающего инструмента с анизотропной породой связаны с неопределенностью, возникающей на стадии трансляции результатов статических экспериментов на динамические процессы разрушения породы при бурении. Это обусловлено тем, что прочностные свойства горных пород зависят от вида силового воздействия, поэтому исследования процессов разрушения горных пород, выполняемые применительно к бурению, наиболее целесообразно производить непосредственно при бурении. Именно такие исследования оказались весьма результативными при изучении естественного искривления в анизотропных породах.

Возможности традиционных методов экспериментальных исследований в значительной мере исчерпаны. Для изучения разрушения горных пород непосредственно в процессе бурения удобны и перспективны современные эмиссионные методы, потому что они позволяют оценивать фактическое сопротивление, проявляемое породой при разрушении, а также получать представление о частоте элементарных актов разрушения.

В исследованиях естественного искривления скважин при бурении в анизотропных породах возникает задача оценки сопротивляемости анизотропной породы разрушению в различных секторах забоя. В этой ситуации незаменимы эмиссионные методы оценки прочностных свойств.

В экспериментальных исследованиях в области бурения ранее использовался метод регистрации акустической эмиссии, однако он обладает существенными недостатками. В подавляющем большинстве случаев уровень акустических шумов, создаваемых работающим оборудованием, значительно превышает уровень полезного сигнала. Так, рядом исследователей, занимавшихся изучением акустических шумов, возникающих при работе породоразрушающего инструмента во время бурения, сделан вывод, что наилучшие результаты получаются в случае размещения датчика на забое вспомогательной скважины, пробуренной рядом с экспериментальной.

Этот недостаток в значительной степени устраняется применением метода регистрации электромагнитной эмиссии.

Использованный в настоящей работе метод регистрации ЭМЭ разработан коллективом проблемной научно - исследовательской лаборатории диэлектриков и полупроводников Томского политехнического университета. Большой вклад в создание метода внесли Ю.П. Малышков, В.Ф. Гордеев, Ш.Р.Мастов, Т.В. Фурса и др. Длительное время научной работой этого направления руководил профессор A.A. Воробьев. Этими исследователями экспериментально доказано, что параметры электромагнитной эмиссии зависят от силы связей, разрываемых при разрушении твердого тела, и являются точным индикатором фактической прочности материалов при силовом воздействии.

Для изучения процессов разрушения анизотропных горных пород непосредственно в процессе бурения необходимо в первую очередь оценить возможность применимости метода при бурении. С этой целью проведено экспериментальное бурение изотропных горных пород. Эксперименты проводились на лабораторном буровом стенде алмазными коронками диаметром 36 мм с продувкой сжатым воздухом после каждого цикла бурения для охлаждения коронки и удаления продуктов разрушения. Осевая нагрузка Р регулировалась в пределах 40-280 даН при частоте вращения п=400 об/мин.

Частота вращения изменялась от 100 до 600 об/мин при Р=80 даН, Р=160 даН. В процессе бурения по приборам стенда регистрировались мощность, затраченная на разрушение пород забоя, углубка за время бурения. Эксперименты проводились по 12 породам с предварительно определенными физико-техническими свойствами.

Измерение электромагнитной эмиссии проводилось с помощью измерителя электромагнитной эмиссии "EMISSION -1", разработанного и созданного в проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники диэлектриков и полупроводников Томского пол/технического университета.

Измеритель электромагнитной и акустической эмиссии "EMISSION -1" предназначен для измерения, оцифровки и последующего анализа амплитудных и временных параметров эмиссии, возникающей в процессе механического воздействия на материалы.

Основные технические характеристики измерителя "EMISS10N-1": - частотный диапазон сигналов, принимаемых каналом электромагнитной эмиссии от 0,5 кГц до 500 кГц;

частота оцифровки принимаемых сигналов электромагнитной и

акустической эмиссии выбирается в меню программы, в пределах 28 - 609 кГц;

- чувствительность канала электромагнитной эмиссии 60 мкВ;

- погрешность показаний времени маркерами электромагнитной и акустической эмиссии - 0,05 мксек;

- погрешность показаний амплитуды сигналов маркерами-10 мВ;

- допустимое число кадров, заданных для оцифровки от 1 до 127;

- число точек оцифровки в одном кадре - 256 точек;

- прибор "ЕМ^ЭЮЫ-Г работает в комплекте с ЭВМ.

Структурная схема измерения электромагнитной эмиссии при бурении с помощью измерителя ЕМ138Ю1М-1 представлена на рис.1.

Рис.1. Структурная схема измерения электромагнитной эмиссии при бурении с помощью измерителя ЕМ)ё8ЮЫ-1: 1-образец горной породы, 2-приемник, З-предварительный усилитель, 4-усилитель, 5-цифрово-аналоговый преобразователь, 6 - буферный регистратор,7 -компаратор, 8 -счетчик, 9-шинный формирователь, 10-аналого- цифровой преобразователь, 11-триггер, 12-интерфейс, 13-персональный компьютер,14-алмазная коронка, 15 -колонковая труба

I

,Р

Возникающее в горной породе 1 в процессе механического воздействия электромагнитное поле (рис.1) воспринимается емкостным дифференциальным приемником поля 2 и усиливается предварительным усилителем 3. Приемник и предварительный усилитель размещены в выносном датчике. Сигнал после усиления основным усилителем 4 поступает на вход компаратора 7. Примененный в схеме прибора компаратор с регулируемым опорным напряжением вырабатывает прямоугольные импульсы только в том случае, когда уровень сигнала, поступающего с усилителя, превышает величину опорного напряжения. Поэтому с помощью регулировки опорного напряжения можно полностью отстроиться от сигнала помех. Импульсы с компаратора подсчитываются счетчиком 8 и через шинный формирователь 9 и интерфейс 12 поступают в ЭВМ 13. Опорное напряжение на компараторе задается через буферный регистратор 6 и цифрово-аналоговый преобразователь 5. Оператором на экране монитора задаются параметры эксперимента и дается команда "начать оцифровку". По этой команде происходит обнуление счетчика импульсов электромагнитной эмиссии 8. С ЭВМ на счетчик импульсов поступает разрешение начать счет импульсов. Первый пришедший импульс запускает аналого-цифровой преобразователь 10, происходит оцифровка и передача в ЭВМ значений амплитуды аналоговых сигналов электромагнитной эмиссии. По окончанию оцифровки полученная информация выводится на экран монитора в виде осциллограмм импульсов и может быть записана в виде файлов данных.

Статистическая обработка и анализ полученных результатов осуществлялись на компьютере с использованием пакетов стандартных программ Statistika, MikroCa! Origin, и др.

Общий вид спектров электромагнитных сигналов, получаемых при бурении, приведен на рис. 2.

Интерпретация результатов велась по известной методике обработки электромагнитных сигналов. По выражениям 1,2,3 определялись следующие спектральные характеристики сигналов: спектральная функция амплитуды сигнала (от частоты) U(f) по функции времени и (t) в соответствии с преобразованием Фурье, энергия сигнала Е, эффективная ширина спектра A f.

U(f)=/u(t)e"jm dt;

о

E=jE(f)df=)|U(f)|2df;

о о

MJu(f)df=_al_ J U 2U

о max max

где to - угловая частота; о - среднеквадратическое отклонение; Umax -максимальное значение амплитуды в спектре.

Несущая частота f сигнала определялась как частота гармоники спектра, обладающей наибольшей амплитудой.

(1) (2) (3)

Рис. 2. Спектры электромагнитного сигнала при бурении горных пород алмазными коронками с осевой нагрузкой Р=160 даН, частотой оборотов п=400 об/мин : а - милонит (твердость по штампу 201 даН/мм2); б - базальтовый порфирит (твердость по штампу 622 даН/мм2)

Проведен корреляционный анализ параметров сигнала с физико-техническими свойствами разбуриваемых горных пород при постоянных параметрах режима бурения и установлена статистически значимая положительная связь со свойствами, характеризующими сопротивление разрушению (табл. 1,2,3).

Таблица 1

Зависимость энергии сигнала от физико-технических свойств горных пород

Физико-технические свойства Твёрдость по штампу Н, даН/мм2 Коэффициент динамической прочности, Яд Удельная объёмная работа разрушения Ау, Дж/мм3 Жесткость С, 1д а Предел упругости Ру, даН/мм2 Удельная контактная работа разрушения Аэ, Дж/мм2

Вид функции Параболическая Степенная

Среднее корреляционное отношение зависимости с энергией си га ала 0,98 0,92 0,75 0,72 0,83 0,87

Среднеквадратическое отклонение корреляционного отношения 0,01 0,02 0,17 0,22 0,05 0,05

Коэффициент вариации корреляционного отношения 1,04 2,38 22,50 30,16 6,33 5,39

Статистика 1 13,93 6,82 3,21 2,96 4,23 5,07

Уровень значимости е < 0,001 0,002 0,05 0,05 0,01 0,005

Установлено, что энергия спектра сигнала имеет статистически значимую положительную корреляцию с твердостью по штампу, пределом упругости, коэффициентом динамической прочности, удельной объемной и удельной контактной работой разрушения. Наиболее тесная положительная связь наблюдается между твердостью по штампу и энергией сигнала, генерируемого при бурении горных пород. Эти закономерности согласуются с результатами исследований по регистрации электромагнитной эмиссии при статическом нагружении диэлектриков. Таким образом, энергия сигнала является показателем сопротивления разрушению для твердых диэлектриков и, в отличие от известных показателей, электромагнитная эмиссия может быть измерена при различных видах силового воздействия на материал.

Наиболее близкими к нашим исследованиям являются работы, проведенные в ВИТРе В.И. Беляковым, Г.А. Блиновым, П.М Григоренко и др., по изучению связи параметров акустических сигналов с физико-техническими свойствами горных пород при алмазном бурении. В этой работе определялась работа упругой энергии акустического сигнала при бурении 10 различных горных пород с известными физико - техническими свойствами.

В таблице 2 приведены уравнения степенной зависимости работы упругой энергии акустического сигнала (по данным ВИТР) и энергии электромагнитного сигнала (по результатам наших исследований) от одних и тех же физико-технических свойств горных пород.

Таблица 2

Уравнения степенной зависимости работы упругой энергии акустического сигнала и энергии электромагнитного сигнала от физико-технических свойств горных пород при алмазном бурении

/равнения степенной зависимости работы упругой энергии акустического сигнала Ау от физико-гехнических свойств горных пород при алмазном бурении (по данным ВИТР)

Параметр Эмпирическое уравнение Множитель Степень Корреляционное отношение

Твердость по штампу, Н Лу = 50.29Н 0 267 50,29 0,267 0,392

/дельная объемная работа разрушения, Ау \у = 168,42Ау °'28'4 168,42 0,281 0,404

/дельная контактная забота разрушения, Аэ \у= 132,59Аз ° 'т 132,59 0,177 0,284

/равнения степенной зависимости энергии электромагнитного сигнала Е от физико-технических свойств горных пород при алмазном бурении (поданным ТПУ)

Твердость по штампу, Н ;=1,550*Ю~,оН 3,716 1,55*10'10 3,716 0,908

/дельная объемная работа разрушения, Av Е=1,40*Ю'2Ау 1'361 1,40*10"2 1,361 0,387

/дельная контактная забота разрушения, Аг Е=8,50"10~6Н 2'430 8,50*10'6 2,430 0,865

В таблице 3 приведены корреляционные характеристики зависимости энергии электромагнитной эмиссии (ЭМЭ) и акустической эмиссии (АЭ) от физико-технических свойств горных пород при алмазном бурении

Таблица 3

Корреляционные характеристики зависимости энергии электромагнитной эмиссии (ЭМЭ) и акустической эмиссии (АЭ) от физико-технических свойств горных пород при алмазном бурении

Физико-технические свойства горных пород Исследование ЭМЭ (ТПУ, 1998) Исследование АЭ (ВИТР,1978)

Среднее значение свойства | Среднеквадратическое отклонение свойства Корреля характе ционные ристики Среднее значение свойства Среднеквадратическое отклонение свойства Корреляционные характеристики

Коэффициент корреляции г | Статистика! I Уровень значимости е Количество пород Коэффициент корреляции г Статистика 1 Уровень значимости е Количество пород

Твердость по штампу Н, даН/мм2 372,0 148,4 0,889 5,681 0,004 12 346,7 145,2 0,613 2,053 0,079 9

Удельная контактная работа разрушения Аэ, Дж/ммг 46,8 27,6 0,802 4,139 0,020 12 27,9 15,5 0,415 1,207 0,267 9

Удельная объёмная работа разрушения Ау, Дж/мм3 11,9 5,8 0,656 2,533 0,063 12 4,7 4,4 0,761 3,105 0,017 9

Предел упругости Ру, даН/мм2 210,2 63,9 0,782 3,928 0,032 12

Модуль упругости 6,7 3,9 0,404 1,168 0,281 9

Коэффициент динамической прочности Рд 17,2 4,9 0,853 4,738 0,007 12

Жесткость С, даН/мм2 1.3 0,3 0,659 2,894 0,084 12

Сравнение показателей степени степенной зависимости энергии ЭМЭ и работы упругой энергии от одних и тех же физико-технических свойств (табл.2) позволяет сделать вывод о более высокой чувствительности энергии ЭМЭ к изменению этих свойств.

Как видно из таблицы 3, корреляция энергии электромагнитного сигнала со свойствами, характеризующими сопротивление разрушению горной породы, более тесная, чем корреляция работы упругой энергии.

Положение 2. Направление действия отклоняющей силы относительно плоскости сланцеватости анизотропной породы определяется углом встречи оси лородоразрушающего инструмента с плоскостью сланцеватости: при больших углах встречи отклоняющая сила действует в направлении восстания плоскости сланцеватости, а при малых углах встречи - в направлении падения плоскости сланцеватости. Отклоняющая сила зависит от разности энергоемкости разрушения породы при движении резцов в направлении падения и в направлении восстания плоскости сланцеватости, от площади торца лородоразрушающего инструмента и углубки за оборот.

В соответствии с силовой теорией естественного искривления скважин в анизотропных горных породах отклоняющая сила определяется следующим образом.

Рис. 3. Схема силовых взаимодействий лородоразрушающего инструмента с анизотропной горной породой (по В.В. Кривошееву)

Резец лородоразрушающего инструмента, перемещающийся по часовой стрелке (рис.3) от точки Н до точки G (по дуге HAG), движется в направлении восстания плоскости сланцеватости и, таким образом, вслед отдельным кристаллам, но встречает их под разными углами, что обусловливает неодинаковую силу сопротивления породы этому перемещению в различных точках. От точки G до точки Н, двигаясь по дуге GSH, резец перемещается в направлении падения плоскости сланцеватости, причем в точках G и Н сопротивление перемещению минимально (если рассматривать дугу GBH), а в точке В сопротивление наибольшее.

Сумма всех сил сопротивления перемещению резцов в плоскости забоя -сил сопротивления резанию Fcp, действующих на коронку параллельно оси у, равна нулю, а сумма сил, действующих на коронку параллельно оси х,

AFCP =ZFCPi^"Pi - (4)

Причем, если сопротивление породы перемещению резца в направлении восстания плоскости сланцеватости меньше, чем в противоположном направлении, то результирующая сила сопротивления AFP направлена так, как это показано на рис. 3, а скважина отклоняется в сторону восстания плоскости сланцеватости.

Для экспериментальных исследований отклоняющей силы на кафедре TP МПИ в ТПУ разработана методика бурения по комбинированным образцам анизотропных пород, позволяющая воспроизвести процессы разрушения анизотропных горных пород при бурении, с возможностью измерения параметров, характеризующих разрушение. Комбинированный образец изготовляется из керна анизотропной породы, разрезанного на четыре равных полуцилиндра, обозначенных на рис.4 цифрами от 1 до 4. Полуцилиндр 1 разворачивается относительно продольной плоскости разреза на 180° и склеивается с полуцилиндром 2, составляя образец, предназначенный для бурения в направлении восстания плоскости сланцеватости. Полуцилиндр 3 разворачивается относительно продольной плоскости разреза на 180° и склеивается с полуцилиндром 4, составляя образец, предназначенный для бурения в направлении падения плоскости сланцеватости.

след

плоскости сланцеватости

след

плоскости склеивания

(Ж- 3

а 4 9

след плоскости / разреза

а

направление движения алмазов

й CQ

б в

Рис.4. Схема изготовления комбинированных образцов анизотропных пород: а - схема разрезки анизотропного образца; б - образец, предназначенный для имитации бурения в направлении восстания плоскости сланцеватости; в - образец, предназначенный для имитации бурения в направлении падения плоскости сланцеватости

При правом вращении коронки алмазы разбуривают один из парных комбинированных образцов в направлении восстания плоскости сланцеватости (рис. 1, б), а второй в направлении падения плоскости сланцеватости (рис. 1,в).

Измерение суммы всех сил сопротивления резанию по первому образцу позволяет получить силу 2^рСрНЛ0 (рис.3), а по второму образцу,

соответственно, силу Рп. пш|.

Отклоняющая сила ДРсропределяется по уравнению (5).

AFCP =

2Х fcp gbh 2У, FCI

(5)

Отклоняющая сила по результатам бурения по комбинированным кернам рассчитывается следующим образом:

^..„-УУ^ ) ь ЬоСф _ (АУ0Ш-\У!1А0)Ь Ум,

(6)

(7)

2 2п

(Аусви -АУна0)ЬУМ

ДРср =-;-;

2 п

0.785 (В*-^ ' (8)

= , (9)

Ум »Б,

где \Л/ - энергоемкость разрушения, рассчитанная по значению комплексного момента сопротивления М«с; Ь - ширина торца коронки; И об ср - средняя углубка за оборот; \/Мдр - средняя механическая скорость бурения; п - частота оборотов; Ау-энергоемкость разрушения, рассчитанная по мощности, затраченной на разрушение забоя N3; 0,с1 - наружный и внутренний диаметры коронки; Эз - площадь забоя.

Механическая скорость бурения по образцам комбинированного керна различна. В случае бурения по целой анизотропной породе угловой поворот забоя ограничивается жесткостью инструмента, и в экспериментах наблюдается плоскопараллельное смещение забоя. Поэтому фактическую величину сил резания в направлении падения плоскости сланцеватости и в направлении восстания плоскости сланцеватости необходимо определять по энергоемкости разрушения. Величина сил резания может быть определена либо по величине комплексного момента сопротивления, либо по энергоемкости разрушения Ач, рассчитываемой по мощности, затраченной на разрушение забоя.

Экспериментальные исследования проводились двумя методами: бурением с промывкой, с регистрацией комплексного момента сопротивления, мощности, затраченной на разрушение забоя, механической скорости бурения, а также бурением без промывки с регистрацией электромагнитной эмиссии, возникающей при разрушении породы, мощности, затраченной на разрушение забоя, и механической скорости бурения. Рассчитывались энергоемкость разрушения, величина сил резания, величина отклоняющей силы.

Статистическая обработка результатов экспериментов показала, что параметры, характеризующие энергоемкость разрушения анизотропной породы при бурении: энергоемкость разрушения, определенная по двум независимым каналам измерения - по мощности, затраченной на разрушение забоя (9), и по крутящему моменту (8), а также энергия Электромагнитной эмиссии больше при больших углах встречи в случае движения резцов в направлении падения плоскости сланцеватости, а при малых углах встречи - в случае движения резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости. Соотношение механических скоростей бурения обратно соотношению энергоемкости.

Проверка гипотезы о равенстве средних значений показала, что эти различия статистически значимы. Результаты Ьтестов представлены в таблице 4. Графики результатов экспериментов, построенные по средневыборочным значениям, приведены на рис. 5,6,7.

Таблица 4

Результаты проверки гипотезы о равенстве средних значений параметров, характеризующих разрушение анизотропной породы при бурении комбинированных образцов анизотропных пород

Угол встречи, градус Параметр Движение резцов в направлении падения плоскости сланцеватости Движение резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости Статистика t Уровень значимости £

Среднее значение Среднеквадра-тическое отклонение Среднее значение Среднеквадра-тическое отклонение

70 Энергия сигнала 0,114 0,02в 0,085 0,018 2,480 0,029

Энергоемкость разрушения породы, Дж/мм3 13,452 0,525 8,316 1,253 10,002 3,57*10"7

Мощность, затраченная на разрушение забоя, Вт 501,571 115,144 556,971 241,131 0,549 0,593

Механическая скорость бурения, мм/с 0,059 0,016 0,112 0,06 2,260 0,043

45 Энергия сигнала 0,298 0,075 0,126 0,044 5,204 2,21 МО"4

Энергоемкость разрушения породы, Дж/мм3 14,194 0,786 10,281 0,989 8,194 2,94*10"6

Мощность, затраченная на разрушение забоя, Вт 413,571 149,571 544,157 105,298 1,889 0,083

Механическая скорость бурения, мм/с 0,047 0,019 0,085 0,025 3,190 0,008

10-15 Энергия сигнала 0,091 0,007 0,169 0,018 10,471 2,17*10"7

Энергоемкость разрушения породы, Дж/мм3 8,577 0,231 11,842 2,261 3,801 0,003

Мощность, затраченная на разрушение забоя, Вт 305,679 79,138 350,771 95,312 0,746 0,470

Механическая скорость бурения, мм/с 0,071 0,017 0,050 0,020 2,176 0,050

р,грав

Рис. 5. Зависимость средней механической скорости бурения Ум от угла встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости р при бурении по образцам комбинированного керна: 1-движение резцов в направлении падения плоскости сланцеватости; 2- движение резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости

Рис. 6. Зависимость средней энергоемкости разрушения породы Ау от угла встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости р при бурении по образцам комбинированного керна: 1-движение резцов в направлении падения плоскости сланцеватости; 2- движение резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости

Р. ерад

Рис. 7. Зависимость средней энергии спектра электромагнитного сигнала Е от угла встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости р при бурении по образцам комбинированного керна: 1 - движение резцов в направлении падения плоскости сланцеватости; 2 - движение резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости

Как видно из таблицы 4, при определенной величине угла встречи и движении резцов коронки в одном направлении относительно плоскости сланцеватости имеет место большая механическая скорость бурения и мощность, затраченная на разрушение забоя, но меньшая энергоемкость разрушения и энергия электромагнитного сигнала, чем при движении резцов в противоположном направлении относительно плоскости сланцеватости.

Результаты, полученные при бурении по комбинированным образцам, подтверждены при бурении по цельным (не комбинированным) образцам анизотропных пород с регистрацией электромагнитной эмиссии. Эксперименты представляли собой бурение серийными алмазными коронками диаметром 36 мм по целым образцам анизотропных пород с последовательной установкой емкостного дифференциального "приемника поля со сторон образца, соответствующих движению резцов в направлении падения и в направлении восстания плоскости сланцеватости. Результаты проверки статистической значимости различия средневыборочных значений энергии электромагнитного сигнала приведены в таблице 5.

Таблица 5

Проверка гипотезы о равенстве средних значений энергии электромагнитного сигнала при движении резцов в направлении падения и в направлении восстания плоскости сланцеватости (бурение по цельным образцам анизотропных пород при Р=40-360даН, п=400 об/мин)

Угол встречи, градус Движение резцов в направлении падения плоскости сланцеватости Движение резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости Статистика t Уровень значимости с

Среднее значение Средне-квадратическое отклонение Среднее значение Средне-квадратическое отклонение

70 0,267 0,043 0,182 0,045 4,339 0,0004

60 0,128 0,022 0,080 0,005 6,779 2,4*10"

45 0,100 0,054 0,060 0,014 2,709 0,0118

45 0,188 0,061 0,164 0,054 1,485 0,1440

15 0,102 0,015 0,227 0,105 4,057 0,0005

Количественное различие параметров, характеризующих процессы разрушения при различном направлении движения резцов коронки относительно плоскости сланцеватости, объясняется следующим образом. Исследованиями, проведенными И.А. Нейштетером на кафедре ТР МПИ в ТПУ, установлена высокая степень корреляции механической скорости бурения и мощности, затрачиваемой на разрушение забоя. При бурении горных пород V-XII категории по буримости алмазными коронками среднее корреляционное отношение механической скорости бурения и мощности, затрачиваемой на разрушение забоя, составляет 0,9.

Энергия электромагнитного сигнала обладает статистически значимой корреляцией с прочностными свойствами пород при их разбуривании и является показателем фактического сопротивления разрушению породы.

Твердость по штампу анизотропной породы при постоянной величине угла встречи оси индентора с плоскостью сланцеватости (для парных

комбинированных образцов) постоянна. B.C. Владиславлевым получено уравнение зависимости предельной глубины внедрения резца hmax в установившемся режиме резания от осевой нагрузки на резец Р, коэффициента трения (j, ширины контактной площадки резца b и сопротивления скалыванию о.

<10)

Из уравнения (10) следует, что с увеличением сопротивления скалыванию породы глубина внедрения резца уменьшается. Выразив частоту элементарных актов разрушения через глубину внедрения резца (правая часть выражения (10)), получаем возрастание частоты элементарных актов разрушения с увеличением сопротивления скалыванию породы.

f = — D" I-1 Ь g tgoc (11) ~60 Р

Таким образом, с увеличением сопротивления скалыванию уменьшается механическая скорость бурения, увеличивается частота элементарных актов разрушения и, следовательно, суммарная площадь образуемой свободной поверхности. Увеличение площади вновь образуемой свободной поверхности приводит к возрастанию энергоемкости разрушения. Наличие связи интенсивности электромагнитной эмиссии с площадью вновь образованной свободной поверхности и прочностью разрушаемых образцов твердых диэлектриков при статическом нагружении экспериментально установлена В.Ф. Гордеевым.

Различие энергии сигнала при движении резцов в направлениях восстания и падения плоскости сланцеватости объясняется следующим. Прочностные свойства твердого тела характеризуются энергией взаимодействия между слабосвязанными структурными элементами, на которые распадается тело. Для ионных кристаллических структур такой характеристикой является энергия решетки. Эту характеристику нельзя прямо применять к слоистым решеткам, имеющим высокую плотность энергии связи внутри слоя и малую энергию связи между слоями. Несмотря на большую величину ионной или ковалентной энергии связи в слое, механическая прочность слоистых структур определяется слабыми ван-дер-ваальсовыми связями, действующими между слоями. В слоистых структурах наименьшая энергия взаимодействия характеризуется энергией расщепления или скола по спайности. Как известно из экспериментальных работ по изучению процессов разрушения упруго-хрупких горных пород при алмазном бурении, разрушение на забое происходит в виде сколов элементарных частиц различных размеров и формы. Скол образуется за счет трещины, которая распространяется от вершины резца к забою. Зарождение трещины в горной породе приводит к выделению энергии, что проявляется в экспериментально зарегистрированных эффектах выхода летучих продуктов разрушения, тепловой, электромагнитной и акустической эмиссии. При больших углах встречи и бурении комбинированного образца с движением резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости направление трещины скола совпадает с

направлением слоев, и разрушение происходит преимущественно по плоскостям спайности с разрывом слабых связей. Энергия электромагнитного сигнала в этом случае меньше, чем при движении резцов в направлении падения плоскости сланцеватости.

При малых углах встречи плоскости сланцеватости трещины скола пересекают плоскость сланцеватости как при движении резцов в направлении падения, так и при движении резцов в направлении восстания. По данным ряда исследователей (И.А.Остроушко, В.И. Зварыгин и др.), угол скалывания породы перед передней гранью резца а изменяется в зависимости от твердости породы в пределах 15 - 30° и увеличивается в условиях всестороннего сжатия до 45° (по Б.В. Байдюку, Г.В. Арцимовичу). При малых углах встречи (? и движении резцов в направлении падения плоскости сланцеватости направление распространения трещин скола совпадает с направлением плоскости, перпендикулярной сланцеватости, также характеризующейся ослабленной прочностью. Угол у между направлением распространения трещины скола и этой плоскостью у=|а-()| имеет величину 5-20° (рис. 8,а), а при движении резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости направление распространения трещин скола не Совпадает с этой плоскостью, угол у = а+р составляет 25-40° (рис. 8,6). Поэтому сопротивление скалыванию а и сила, необходимая для разрыва связей, при движении резца в направлении восстания плоскости сланцеватости при малых углах встречи этой плоскости больше.

направление движения резца

направление движения резца

Рис.8. Схема скола породы алмазным резцом при малых углах встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости: а - движение резца в направлении восстания плоскости сланцеватости; б - движение резца в направлении падения плоскости сланцеватости

В соответствии с исследованиями B.C. Владиславлева, сила сопротивления резанию Fcp к для алмазной коронки, имеющей z рядов резцов, определяется по выражению

РС(>К =дгРу +гЬоЬ[1-ц(ц, +2«^)], (12)

где Ру- осевая нагрузка на резец; р - коэффициент трения на торцевой грани резца; ^ - коэффициент трения на передней грани резца; И-углубка резца за 1 оборот коронки; о-сопротивление скалыванию породы перед передней гранью резца; Ь- длина резца; ф-угол резания.

В случае рассмотренного соотношения сопротивлений скалыванию в противоположных секторах забоя в соответствии со схемой, приведенной на рис.3, отклоняющая сила действует в направлении падения плоскости сланцеватости.

Положение 3. Величина отклоняющей силы при малых углах встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости анизотропной породы зависит от параметров режима бурения. Отклоняющая сила возрастает с увеличением осевой нагрузки и уменьшается с ростом частоты оборотов.

Явление действия отклоняющей силы в направлении восстания плоскости сланцеватости хорошо известно. При экспериментальном бурении комбинированных образцов это установлено В.В. Кривошеевым. Установленное в наших экспериментах действие отклоняющей силы в направлении падения плоскости сланцеватости явилось новым результатом и поэтому требовало проверки в более широком диапазоне изменения параметров режима бурения. При этом ставилась задача исследования влияния параметров режима бурения на величину отклоняющей силы. Экспериментальное бурение было проведено по ортогональной схеме полного факторного эксперимента (ПФЭ) по комбинированным образцам анизотропного сланца с углами встречи 10-159. Бурение проводилось однослойными алмазными коронками диаметром 36 мм. Интервал варьирования осевой нагрузки составлял 80-320 даН, частоты вращения - 400-1000 об/мин.

Коэффициенты уравнений ПФЭ, полученные по осредненным результатам, приведены в таблице 6. Коэффициент ао является средним значением параметра по четырем точкам схемы ПФЭ. Сравнение этих коэффициентов для движения резца в направлении падения и в направлении восстания плоскости сланцеватости подтверждает выводы о процессе разрушения, сделанные на основании экспериментов со ступенчатым увеличением осевой нагрузки. При движении резцов в направлении падения плоскости сланцеватости коэффициенты ао выше в уравнениях механической скорости бурения и мощности, затраченной на разрушение забоя, и ниже в уравнениях энергоемкости разрушения и энергии сигнала. Сила сопротивления резанию выше при движении резцов в направлении восстания плоскости сланцеватости. Следовательно, отклоняющая сила действует в направлении падения плоскости сланцеватости.

Уравнение зависимости отклоняющей силы от параметров режима бурения имеет вид

ДР=8,7745+6,1156Р -1,3095п -1,8642Рп.

Расчетные зависимости отклоняющей силы от параметров режима бурения приведены на рис.9,10,11.

Таблица 6

Коэффициенты нормированных уравнений зависимости параметров процесса бурения от осевой нагрузки и частоты вращения а0+ а,Р + а2п + а3Рп

Параметр Коэффициенты уравнений ПФЕ

Движение резцов коронки в направлении восстания плоскости сланцеватости Движение резцов коронки в направлении падения плоскости сланцеватости

а0 а. а2 а3 а0 01 аг а3

Механическая Скорость бурения, мм/с 0,1460 0,0940 0,0595 0,0505 0,1928 0,1273 0,0758 0,0643

Мощность, затраченная на разрушение, Вт 646,47 187,03 59,53 -13,03 728,85 186,15 82,65 -2,65

Энергоемкость разрушения породы, Дж/мм3 10,3097 -3,5888 -1,4964 -1,2801 9,1887 -3,8531 -1,0944 -0,8477

Энергия сигнала 0,2565 -0,0055 0,0259 -0,0486 0,1198 0,0223 0,0367 0,0022

X 400-, (в

а" 350-1

зоо-

250

200-

150-

д Р=13.8 даН

Р=11.3 даН

Р=8.8 даН

Д Р=6,3 даН

100 500 600 700 ВОО 900 1000

п, об/мин

Рис.9 Изолинии отклоняющей силы Д Р

п, об/мин

Рис.10. Зависимость отклоняющей силы ДР от частоты оборотов п при различных осевых нагрузках

X ?п-

т

с£ 1в1

< 16-

14-

12-

10-е-

в- 4

2-

0-

250

400 об/мин 700 об/мин 1000 об/мин

300 350

Р, даН

Рис.11.'Зависимость отклоняющей силы ДИ от осевой нагрузки Р при различной частоте оборотов

Как видно из таблицы 6 и рис.8,9,10, отклоняющая сила в области малых углов встречи оси породоразрушающего инструмента с плоскостью сланцеватости увеличивается с ростом осевой нагрузки и уменьшается с ростом частоты вращения, причем при высоких осевых нагрузках снижение абсолютной величины отклоняющей силы с увеличением частоты вращения происходит более интенсивно.

Основные результаты работы

1. Впервые экспериментально исследована связь параметров электромагнитной эмиссии с физико-техническими свойствами горных пород при бурении и установлено, что энергия сигнала связана статистически значимой положительной корреляционной зависимостью с прочностными свойствами разбуриваемых пород.

2. Экспериментально исследованы процессы разрушения анизотропных горных пород с различными углами встречи непосредственно при бурении и установлено, что направление действия отклоняющей силы зависит от угла встречи плоскости сланцеватости.

3. Установлена зависимость отклоняющей силы от энергоемкости разрушения породы, позволяющая использовать для изучения отклоняющей силы результаты эмиссионных экспериментальных методов.

4. Впервые экспериментально измерено сопротивление анизотропной породы разрушению в различных секторах забоя при бурении целых образцов анизотропных пород с помощью метода регистрации электромагнитной эмиссии.

5. Экспериментально исследована зависимость отклоняющей силы от параметров режима бурения в области малых углов встречи оси породоразрушающего инструмента с плоскостью сланцеватости.

Опубликованные работы по теме диссертации

1. Ларин A.A. Исследование зависимости азимутального искривления скважин от величины угла встречи оси скважины с главной плоскостью скалывания анизотропных горных пород при алмазном бурении. Тезисы докладов Первого Международного научного симпозиума в рамках Международного научного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука-третье тысячелетие». Томск: ТПУ, 1997, с.167.

2. Ларин A.A. Изучение электромагнитной эмиссии при бурении анизотропных пород. Проблемы геологии и освоения недр: Материалы докладов Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова. - Томск: Изд-во НТЛ, 1998, с.70.

3. Кривошеее В.В., Нейштетер И.А., Ларин A.A., Гордеев В.Ф. Изучение электромагнитной эмиссии при бурении анизотропных пород. Материалы докладов 4-го Международного симпозиума по бурению скважин в осложненных условиях. С -Петербург: РИЦ С -Петербургского ГГИ, 1998, с.48.

4. Нейштетер И.А., Кривошеее В.В., Ларин A.A., Гордеев В.Ф. Генерирование электромагнитного сигнала анизотропной горной породой при изменении параметров режима бурения. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Вып. 21: Межвуз. науч. темат. сб. Екатеринбург: Изд-во Уральской гос. горно-геол. академии, 1998, с.95-109.

5. Кривошеее В.В., Ларин A.A., Нейштетер И.А. Некоторые закономерности искривления скважин при различных углах встречи плоскости сланцеватости. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Вып. 22: Межвуз. науч. темат. сб. Екатеринбург: Изд-во Уральской гос. горно-геол. академии, 1999, с.174-183.

6. Нейштетер И.А., Кривошеее В.В., Ларин A.A. О возможности разделения псевдопластичной и квазихрупкой компонент процесса разрушения горных пород при бурении. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Вып. 22: Межвуз. науч. темат. сб. Екатеринбург: Изд-во Уральской гос. горно-геол. академии, 1999, с.183-190.

7. Исследование влияния угла встречи плоскости сланцеватости на естественное искривление скважин в анизотропных горных породах. Ларин A.A. Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых: Сборник тезисов докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. КГАЦМиЗ. Красноярск, 1999, с.32-33.

8. Закономерности искривления скважин при различных углах встречи плоскости сланцеватости.' Ларин A.A. Тезисы докладов Третьего Международного научного симпозиума студентов, аспирантов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр». Томск: ТПУ.1999, с.284-285.

9. Кривошеев В.В., Ларин A.A., Нейштетер И.А., Гордеев В.Ф. Некоторые закономерности генерирования импульсного электромагнитного поля при бурении анизотропных пород. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Вып.23. Межвуз. науч. темат. сборник. Екатеринбург: Изд-во Уральской гос. горногеологической академии, 2000, - с.205-212.

ТПУ

Подписано к печати21.06.2000. Формат 60*84/16. Бумага CopyLirte. Печать RISO. Усл.печ.л. 1.4. Уч.-изд.л. 1.26. Тираж 100 экз. Заказ 137. ИПФ ТПУ. Лицензия ЛТ№1 от18.07.94. Типография ТПУ. 634034, Томск, пр.Ленина, 30.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА НАПРАВЛЕНННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН В АНИЗОТРОПНЫХ ПОРОДАХ И ПУТИ ЕГО РЕШЕНИЯ

1.1 .Актуальность проблемы

1.2. Обзор и анализ существующих представлений о процессе естественного искривления скважин в анизотропии горных породах

1.3. Цель, задачи и общая методика исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛМАЗНОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С АНИЗОТРОПНОЙ ГОРНОЙ ПОРОДОЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УГЛАХ ВСТРЕЧИ

2. i. Метод регистрации электромагнитной эмиссий 2.1.1 Опыт применения эмиссионных методов в исследованиях процессов разрушения горных пород при бурении

2.1.2.Связь электромагнитной и акустической эмиссии при ^татическом нагружении кристаллов и минералов

2.1.3.Анализ факторов, влияющих на характеристики электромагнитной эмиссии

2.2. Методика экспериментальных исследований

2.2.1. Измерение характеристик эмиссии прибором EMISSION

2.2.2. Этапы исследований

2.2.3. Методика исследования возможностей применения при бурении метода регистрации электромагнитной эмиссии

2.2.4. Методика исследований взаимодействия алмазного породоразрушающего инструмента с анизотропной горной породой при различных углах встречи

2.2.5. Методика исследований зависимости характеристик процесса разрушения от параметров режима бурения

2.3. Методика математической обработки результатов экспериментальных исследований

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕИСТВИЯ АЛМАЗНОГО ШРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С АНИЗОТРОПНОЙ ГОРНОЙ ПОРОДОЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УГЛАХ ВСТРЕЧИ

3.1. Исследование возможности применения метода регистрации электромагнитной эмиссии при бурении

3.1.1 Исследование связи характеристик электромагнитной эмиссии с физико-техническими свойствами горных пород при бурении 3.1.2.Исследование связи характеристик электромагнитной эмиссии с механической скоростью бурения

3.2. Исследование энергетических характеристик процесса разрушения горных пород при различных углах встречи плоскости сланцеватости

3.3. Исследование характера влияния параметров режима бурения на закономерности естественного искривления скважин

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛМАЗНОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА С АНИЗОТРОПНОЙ ГОРНОЙ ПОРОДОЙ

4.1. Исследования процессов разрушения горных пород при вращательном бурении

4.2. Теоретическое обоснование результатов исследований процессов разрушения анизотропных пород при различных углах встречи плоскости сланцеватости

4.3. Теоретическое обоснование результатов исследования влияния параметров режима бурения на отклоняющую силу и процессы разрушения анизотропных пород

Данная работа посвящена исследованиям процесса взаимодействия алмазного породоразрушающего инструмента и анизотропной горной породы с целью выявления закономерностей естественного искривления скважин.

Работа выполнена на кафедре техники разведки месторождений полезных ископаемых Томского политехнического университета в соответствие с программами госбюджетных тем, финансируемых по единому заказ-наряду, «Исследования электрической и механической природы взаимодействия алмазного бурового инструмента с анизотропной горной породой» (1996-1998 гг.) и «Исследование процессов генерирования импульсного электромагнитного поля при дезинтеграции твердых тел» (1999 - 2000 гг.).

В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований получены новые научные знания о закономерностях формирования отклоняющей силы при алмазном бурении скважин в анизотропных горных породах, позволившие сформулировать практические рекомендации по прогнозированию и управлению процессом искривления скважин.

Материалы диссертации обсуждены на Первом Международном научном симпозиуме «Молодежь и проблемы геологии» в рамках Международного научного конгресса студентов, аспирантов и молоды ученых «Молодежь и наука-третье тысячелетие». (Томск, ТПУ, 1996 г.), на Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М. А. Усова. (Томск, ТПУ 1998 г.), на Четвертом Международном научном симпозиуме по бурению скважин в осложненных условиях (Санкт-Петербург, С-1111 И, 1998 г.), на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск, КГАЦМиЗ, 1999 г.), на Третьем Международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова (Томск, ТПУ, 1999 г.).

Научные разработки автора использованы при подготовке методических материалов по дисциплинам «Направленное бурение скважин», «Физика горных пород» и «Разрушение горных пород» для студентов специальности 080700 -«Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых».

Основное содержание диссертации опубликовано в 9 работах.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору В В. Кривошееву и доценту И.А. Нейштетеру за содействие и консультирование при проведении исследовательских работ, а также сотрудникам проблемной научно-исследовательской лаборатории электроники диэлектриков и полупроводников

Томского политехнического университета канд. техн. наук. В.Ф. Гордееву и канд. техн. наук Ю.П. Малышкову за предоставление измерительной аппаратуры, помощь и поддержку, оказанные при проведении экспериментальных работ.

Основные результаты проведенных исследований и возможности их практического использования приведены в таблице 4.9.

Проведенные экспериментальные исследования позволяют сделать вывод, что причиной возникновения отклоняющей силы, действующей в плоскости забоя, как при больших, так и при малых углах встречи, является неравенство сил сопротивления резанию анизотропной породы в различных направлениях.

Составляющей силы сопротивления резанию является сопротивление скалыванию. Сопоставление полученных результатов с результатами исследований пределов прочности на сдвиг искусственных слоистых материалов позволяет сделать вывод, что существуют общие закономерности изменения сопротивления сколу (сдвигу) анизотропных твердых тел в зависимости от направления приложения сдвигающей силы относительно плоскости слоев. Изменение сопротивления сколу имеет логическое объяснение силой разрываемых при разрушении связей.

Этим объясняется экспериментально установленное действие отклоняющей силы в направлении падения плоскости сланцеватости при малых углах встречи.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие рекомендации для управления искривлением скважин в анизотропных породах и повышения механической скорости бурения.

1. При бурении анизотропных пород отклоняющая сила в области малых углов встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости (10-15°) возрастает с увеличением осевой нагрузки и уменьшается с ростом частоты оборотов.

2.Для управления отклоняющей силой при бурении анизотропных пород сочетание параметров режима бурения необходимо выбирать по величине углубки за оборот. При прочих равных условиях отклоняющая сила возрастает с увеличением углубки за оборот.

3.Для управления величиной отклоняющей силы при бурении анизотропных пород породоразрушающий инструмент следует выбирать по реализуемой им в данных условиях энергоемкости разрушения, площади торца и углубке за оборот. При прочих равных условиях отклоняющая сила возрастает с ростом энергоемкости разрушения, площади торца, углубки за оборот.

4.Чтобы достичь максимальной механической скорости бурения при различных углах встречи оси скважины с плоскостью сланцеватости анизотропных пород

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования показали, что известные из опыта бурения закономерности естественного искривления скважин объясняются в концепции силовой теории естественного искривления.

При взаимодействии резцов бурового породоразрушающего инструмента с анизотропной горной породой в процессе бурения возникает отклоняющая сила, действующая на породоразрушающий инструмент в плоскости забоя. В.В.Крйвошеевым экспериментально установлено, что при бурении анизотропных пород отклоняющая сила действует в направлении восстания плоскости сланцеватости вследствие различия комплексных сил сопротивления перемещению резцов в направлении падения и в направлении восстания плоскости сланцеватости (сил сопротивления резанию). В нашем исследовании экспериментально установлено действие отклоняющей силы в направлении падения плоскости сланцеватости при малых углах встречи. Изменение направления действия отклоняющей силы связано с изменением соотношения сил сопротивления резанию в противоположных частях забоя. Использование метода регистрации электромагнитной эмиссии позволило сделать вывод, что сила сопротивления резанию анизотропной породы связана с силой связей, разрываемых при хрупком разрушении, и предложить методику определения отклоняющей силы, основанную на традиционных представлениях о разрушении горных пород при бурении.

Полученные результаты объясняют известные закономерности влияния параметров режима бурения на естественное искривление скважин и позволяют перейти от использования производственного опыта к аналитическому изучению процесса. Практическое значение имеет вывод о возрастании отклоняющей силы с общим увеличением силы резания на забое.

Следующим этапом исследований являются изучение и систематизация информации о силе резания, реализуемой при бурении серийно выпускаемым породоразрушающим инструментом в определенных условиях, с целью создания методики выбора породоразрушающего инструмента для управления направлением скважин в процессе бурения в анизотропных горных породах.

Необходимо определить требования к породоразрушающему инструменту для решения задач направленного бурения на основе систематизации знаний о влиянии конструктивных характеристик и технологических параметров режимов резания на силу резания горных пород. В экспериментальных исследованиях процессов разрушения при бурении весьма перспективно использование эмиссионных методов.

1. Алимбеков Б. Д., Умов А.П., Шишмаков В.Т. Технология бурения колонковых скважин в условиях Комсомольского рудного района. Хабаровск, Хабаровское книжное издательство, 1971, 137 с.

2. Алмазное бурение направленных и многозабойных скважин. В. Г. Вартыкян, А.М.Курмашев, Ю. Т. Морозов и др. Л., Недра, 1969. 93с.

3. Андреевская Г.Д. Физико-химия и механика ориентированных стеклопластиков. М., Изд-во «Наука», 1967, 263 с.

4. Андреев A.B. Критерии прочности для зон концентрации напряжений. М., Машиностроение, 1985, 152 с.

5. Арифулин С.А. Исследование энергетических затрат на забое скважины при высоких частотах вращения алмазной коронки. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., МГРИ,1981, 226 с.

6. Архипов Г.А., Головин О С. Контроль селективности разрушения горных пород при бурении. Изв. вузов. Геология и разведка, 1998, № 5, с. 126-133.

7. Арцимович Г. В., Поладко Е.И., Свешников И.А. Исследование и разработка породоразрушающего инструмента для бурения. Новосибирск, Изд-во «Наука», 1978, 181 с.

8. Ашкенази Е.К. Ганов Э.В. Анизотропия конструкционных материалов. Л., «Машиностроение», 1980, 247 с.

9. Байдюк Б.В. Механические свойства горных пород при высоких давлениях и температурах. М., Гостоптехиздат, 1963,102 с.

10. Барон Л И., Фугзан М.Д., Маркензон Э.И. Опыт комплексного исследования сопротивляемости горных пород разрушению при добывании. М., Изд-во АН СССР, 1963 229 с.

11. Беляев Л.М., Малышев Ю.Н., Набатов В.В. О времени свечения в процессах трибо и кристаллолюминесценции. Кристаллография, №7, 1962, с. 576-580.

12. Беликов Б.П. Упругие и прочностные свойства горных пород. Труды ИГИ ЭМА, вып.43. М, Изд-во АН СССР, 1961.

13. Беляков В.И., Блинов Г.А., Григоренко П.М. и др. Исследование упругих колебаний породоразрушающего инструмента. Методика и техника разведки, Л., ВИТР, 1974, № 90, с. 15-25.

14. Боголюбск.ий К. А., Зинснко В. П., Кирсанов АН. Процесс естественного искривления скважин в анизотропной среде. Изв. вузов. Геология и разведка, 1974, №3, с. 136-146.

15. Борисов К.И. Исследование работы коронок режуще-скалывающего действия с целью повышения эффективности их применения при бурении геологоразведочных скважин. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, ТПИ, 1981, 286 с.

16. Борисов К.И. Определение сопротивляемости породы разрушению при резании. В сборнике Технология и техника геологоразведочных работ. М., МГРИ, 1987, №10, с.28-30.

17. Боярко Ю. Л. Борьба с искривлением скважин, Томск, Изд-во Томского ун-та, 1968, 107 с.

18. Боярко Ю. Л. Влияние анизотропии твердости пород на азимутальное искривление скважин. Нефтяное хозяйство, 1965, № 2, с. 19-23.

19. Боярко Ю Л. Анализ причин зенитного искривления скважин и меры по борьбе сним при дробовом бурении. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, ТПИ, 1962, 236 с.

20. Буглов H.A., Новожилов Б.А., Карликов A.B., Скрипченко И.А. Некоторые исследования по управлению колебательными процессами на забое скважин при алмазном бурении. Изв. вузов, Геология и разведка, М., 1996, № 1, с. 134-141.

21. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. М., Недра, 1989.

22. Быченков Е. И. К вопросу исследования напряженного состояния пород в призабойной зоне буровых скважин. Методика и техника разведки. 1971, № 74, с. 11 14.

23. Виноградов ВН., Сорокин Г.М., Доценко В.А. Абразивное изнашивание бурильного инструмента. М., Недра, 1980, 270 с.

24. Витке В. Механика скальных пород. М., Недра, 1990, 439 с.

25. Владиславлев B.C. Формирование траектории движения резца при нестационарном режиме резания породы. Изв. вузов. Геология и разведка, 1981, № 2, с. 99-102.

26. Владиславлев B.C. Разрушение пород при бурении скважин. М., Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1958, 241 с.

27. Воздвиженский Б.И., Мельничук И.П., Пешалов Ю.А. Физико-механические свойства горных пород и их влияние на эффективность бурения. М., Недра, 1973, 240 с.

28. Воробьев A.A., Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П. и др. Импульсное электромагнитное излучение силикатных стекол при симметричном изгибе. Стекло и керамика, №10, 1978, с. 10-12.

29. Воробьев A.A., Чаусов В.М., Гордеев В.Ф. Импульсное радиоизлучение при царапании некоторых диэлектрических тел. Изв. вузов. Физика, №10 ,1977, с. 126128.

30. Воробьев A.A. Накопление нарушений, повреждения структуры, разрушение минералов и горных пород. Томск. Изд. ТГУ,1973, 576 с.

31. Воробьев A.A., Завадовская Е.К., Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П., Фурса ТВ., Мастов Ш.Р. Поисковые исследования электромагнитного излучения керамических материалов при механическом воздействии. Томск. 1979, 98 с. Деп. в ОНТИ-центр 1979, № Б-786416.

32. Газиев Э.Г. Механика скальных пород в строительстве. М., Изд-во «Стройиздат». 1973, 176 с.

33. Ганджумян P.A. Математическая статистика в разведочном бурении. Справочное пособие. М., Недра, 1990, 219 с.

34. Гержберг Ю. М., Середа Н. Г. Исследование сил, действующих на долото при разбуривании наклоннозалегающих пропластков пород. Нефтяное хозяйство, 1969, № 10, с.12-15.

35. Гинсбург И.М., Жуков А.М. Исследование работы колонкового набора ССК-59. В сборнике Методика и техника разведки № 128. Пути повышения эффективности использования алмазного инструмента. Л., ВИТР, 1979, с. 5-8.

36. Головин Ю. И., Дъячек Т.П., Усков В.И., Шибков A.A. Электромагнитное излучение деформируемых щелочно галоидных кристаллов. Физика твердого тела, том 27, в.2, 1985, с.555-557.

37. Голубинцев О.Н. Механические и абразивные свойства горных пород и их буримость. М., Недра, 1973, 240с.

38. Гольд P.M., Марков Г.П., Могила П.Г., Самохвалов М.А. Импульсное электромагнитное излучение минералов и горных пород подверженных механическому нагружению. Физика Земли, 1975, № 7, с. 109-111

39. Гордеев В.Ф. Поисковые работы по исследованию электромагнитного из лучения образцов из кварцевой керамики при механическом нагружении. ТПУ, 1987,128с.

40. Гордеев В.Ф. Приборы и методы контроля качества диэлектрических материалов по параметрам их электромагнитной эмиссии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, ГНИ, 1994,164 с.

41. Горшков Л.К. и др. Повышение эффективности колонкового алмазного бурения. М., Недра, 1990, 208 с.

42. Горшков Л.К., Осецкий А.И. Предельное состояние пород забоя при алмазном бурении. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Вып.22. Екатеринбург, Изд-во УГГА, 1999, с. 148-154.

43. Горяинов В Т., Журавлев А.Г., Тихонов В.И. Статистическая радиотехника: Примеры и задачи./ под ред. В.И. Тихонова. М., Сов. радио, 1980, 544 с.

44. Гуреев И.Л. К вопросу о возможности регистрации на устье скважины вибраций долота на забое. Нефтяное хозяйство, 1972, № 11.

45. Гуреев И.Л., Копылов В.Е. К вопросу о телеканале скорости вращения долота по частотному спектру упругих колебаний в системе долото деформируемый забой. Известия ВУЗОВ. Нефть и газ, 1974, № 4 , с. 33-38.

46. Гуффельд И.Л., Никифорова H.H., Рожной A.A. и др. Характеристики источников электромагнитного излучения в массиве горных пород. В кн. Напряженнодеформированное состояние горных пород. Новосибирск, Сибирское отделение АН СССР, 1988, с. 70-89.

47. Данильченко И. Е. Об азимутальном искривлении скважин при дробовом бурении в условиях крутого падения пород. Разведка и охрана недр, 1967, № 9, с. 36-38.

48. Джегер Ч. Механика горных пород и инженерные сооружения. М., Изд-во «Мир», 1975, 255 с.

49. Дроздов Т.А., Кутузов Б.Н. Исследование спектров колебаний, возникающих в процессе шарошечного бурения. РНТС Автоматизация и телемеханизация в нефтяной промышленности. М., ВНИИОЭНГ, 1975, № 5, с. 19-23.

50. Евпак С.Е., Горбатенко А.А. Опыт учета физико-механических свойств горных пород при разработке режима бурения. Техника и технология геологоразведочных работ; организация производства. М., ВИЭМС.,1979., с. 4-12.

51. Жеребкин А.И., Гержберг Ю.М. и др. Экспериментальное исследование отклоняющей силы, возникающей при разбуривании наклонно залегающих пород долотами различных типов. В кн.: «Технология бурения нефтяных и газовыхскважин». Уфа, УНИ, вып 10, 1971, с 82-92.

52. Жеребкин А.И. Экспериментальный метод определения отклоняющей силы, возникающей при взаимодействии долота с наклонно-залегающей анизотропной породой. Изв. Вузов. Нефть и газ. 1978, №1, с. 13-17.

53. Журнист В.И. Исследование закономерностей и опыт направленного бурения геологоразведочных скважин в районе Тишинского месторождения Восточного Казахстана. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, ТПИ, 1968, 189 с.

54. Зиненко В.П. Направленное бурение. М., Недра, 1990, 152 с.

55. Инструктивные указания по алмазному бурению геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые. В. И. Васильев, Г. А. Блинов, П. П. Пономарев и др. Л., ВИТР, 1987, 248 с.

56. Исаев М.И., Пономарев П.В. Прогрессивная технология алмазного бурения геологоразведочных скважин. М., Недра, 1975.

57. Ишемгужин Е.И., Султанов Б.З., Шайдаков ВВ. и др. Использование спектрально-корреляционного анализа при контроле параметров режима бурения. Всесоюзная конференция механика горных пород при бурении, с.74.

58. Калинин А.Г. Искривление буровых скважин. М., Гостоптехиздат, 1963, 306 с.

59. Калинин А.Г., Григорян H.A., Султанов Б.З. Бурение наклонных скважин: Справочник/ под ред. А.Г. Калинина. М., Недра, 1990, 348 с.

60. Кардыш В. Г., Мурзаков Б. В., Окмянский Л. С. Энергоемкость бурения геологоразведочных скважин. М., Недра, 1984, 200 с.

61. Карташев Ю.М., Матвеев Б.В., Михеев Г.В., Фадеев А.Б. Прочность и деформируемость горных пород. М., Недра, 1979,269 с.

62. Кичигин А.П. Разработка и внедрение рациональной технологии бурения скважин в породах, вызывающих полирование алмазного породоразрушающего инструмента в условиях рудных месторождений Приморья. УДК 622.24.051.7. Томск, 1988, 169 с.

63. Кичигин А.Ф., Игнатов С.Н., Лазуткин А.Г., Янцен И.А. Механическое разрушение горных пород комбинированным способом. М., Недра, 1972,256 с.

64. Кодзаев Ю.В. Теория и практика бурения разведочных горизонтальных скважин. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., Московский геологоразведочный институт, 1986, 465 с.

65. Кодзаев Ю.В. Бурение разведочных горизонтальных скважин. М., Недра, 1983, 204 с.

66. Колесников А.Е., Мелентьев Н.Я. Искривление скважин М., Недра,1979, 175 с.

67. Копылов В.Е., Гуреев И.Л. Акустическая система связи с забоем скважины при бурении. М., Недра, 1979, 184 с.

68. Кривошеев В.В. Искривление скважин в анизотропных горных породах. Томск. Изд-во НТЛ, 1999, 240 с.

69. Кривошеев В.В., Нейштетер И.А. Исследование вопросов теории и практики управления искривлением скважин в анизотропных горных породах. Отчет о научно-исследовательской работе. Томск, ТПУ, 1995, 39 с.

70. Кривошеев. B.B. Управление искривлением скважин при алмазном бурении в анизотропных породах. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. Томск. ТПУ. 1991.369 с.

71. Кривошеев. ВВ., Дельва В.А. Закономерности искривления и управление траекториями трасс скважин в анизотропных горных породах. М., Обзор// ВИЭМС, 1991, №9, 44 с.

72. Кузнецов Г.Н. Графические методы оценки предельных состояний трещиноватого массива вокруг горных выработок. В кн.: Современные проблемы механики горных пород. Л., Наука, 1972, с.30-44.

73. Куцконь С.Н. Влияние геометрии матриц алмазных коронок на естественное искривление при бурении направленных скважин ССК-59. Изв. вузов. Геология и разведка, 1990, №8, с. 111-115.

74. Кучерявый Ф.И. О механизме разрушения горных пород по данным скоростной киносъемки. Известия днепропетровского горного института. Том 30, книга 2, «Методика и техника разведки месторождений полезных ископаемых». Днепропетровск, ДГИ, 1957, с.31-39.

75. Леонов Г.В. Влияние разрывной тектоники на искривление скважин. Методика и техника разведки. 1971, № 74, с. 31 35.

76. Лиманов Е.Л, Страбыкин И.Н., Елизаров М.И. Направленное бурение разведочных скважин. М., Недра, 1978.

77. Лиходед В. Я., Юшков А. С., Юсупов М.Х., Коваленко А.И., Журнист В.И. Опыт многозабойного бурения скважин на месторождениях Восточного Казахстана. М., ОНТИ ВИЭМС, 1968, 40 с.

78. Любимов Н.И. Принципы классификации и эффективного разрушения горных пород при разведочном бурении. М., Недра, 1967, 318 с.

79. Малышков Ю.П., Фурса Т В., Гордеев В.Ф., Шталин С.Г. Дефектоскопия и оценка напряженно-деформированного состояния бетона по параметрам электромагнитной эмиссии//Изв. вузов. Строительство, 1997, № 12, с. 114-117.

80. Малышков Ю.П. Диагностика разрушения твердых тел по характеристикам электромагнитной эмиссии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 1986, 196 с.

81. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М. Радио и связь, 1990. 512 с.

82. Мастов Ш.Р., Ласуков В.В. Теоретическая модель генерации электромагнитного сигнала в процессе хрупкого разрушения. Физика Земли, 1989, № 6, с. 38-48.

83. Мелик-Шахназаров A.M. Контроль глубинных параметров по данным вибраций буровой колонны. Известия ВУЗОВ. Нефть и газ, 1972, № 2.

84. Мельничук И.П. Бурение направленных и многоствольных скважин. М., Недра, 1991, 221 с.

85. Методика и техника направленного бурения скважин в сложных геологических условиях (на примере месторождений Центрального Казахстана). Методические рекомендации. Составители: Ю.Л. Михалкевич, Ю.Т. Морозов, С.М. Рачкин и др. ВИТР, 1980, вып. 232, 56 с.

86. Мкртчян ИВ. Модельные исследования сопротивляемости слоистых блочных скальных оснований сдвигающим нагрузкам Известия ВНИИГ, т. 137, 1980, с. 6063.

87. Морозов Ю. Т. Бурение направленных и многоствольных скважин малого диаметра. Л., Недра, 1976, 215 с.

88. Морозов Ю.Т. Методика и техника направленного бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Л., Недра, 1987, 221с.

89. Музапаров М.Ж. Исследование и разработка методов управления траекторией скважины средствами ударно- вращательного бурения. Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., Ленинградский горный институт, 1980, 25 с.

90. Музапаров М.Ж., Скобочкин Б.Е., Абдильдинов К.Н. и др. Основы и практика управления трассой скважин с помощью гидроударников (методическое руководство) Алма-Ата: КазИМС 1980.55 с.

91. Мюллер Л. Инженерная геология М., Изд-во «Мир», 1971, 254 с.

92. Нейштетер И. А. Основные закономерности изменения энергоемкости разрушения горных пород при вращательном бурении алмазными коронками. В кн. Проблемынаучно-технического прогресса в бурении геологоразведочных скважин. Томск. ТПУ, 1991, с. 19-24.

93. Нейштетер И.А., Кривошеее В.В., Истомин A.A., Шмалько Ё.В. Исследование связи между критериями оптимизации. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. Екатеринбург, Изд-во УГГА, 1998, с.75-84.

94. Нескоромных В.В. Технические средства и методы снижения интенсивности искривления геологоразведочных скважин. М., Обзор //ВИЭМС, 1989, 68 с.

95. Нескоромных В.В. Механика разрушения анизотропных горных пород при бурении скважин заданного направления. Техника, технология и организация геологоразведочных работ. Обзор //АОЗТ «Геоинформмарк». М., 1997, 56 с.

96. Остроушко И.А. Разрушение горных пород при бурении. М., Гос. изд. геологической литературы, 1952, 254 с.

97. Остроушко И.А. Бурение твердых горных пород. М., Недра,1966, 291 с.

98. Поляков Д.Н. К вопросу об анализе спектра частот колебаний трехшарошечного долота. Известия ВУЗОВ. Нефть и газ. 1969, .№ 10, с. 99-102.

99. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М., Недра, 1984.

100. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский А.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М., Наука, 1974.

101. Рожков В.П. Пространственное искривление разведочных скважин в твердых и крепких породах, способы его оценки и использования. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, ТПИ, 1967, 219 с.

102. Руководство по алмазному колонковому бурению. Под ред. Т.К. Волосюка. Л., Недра, 1970, 152 с.

103. Сапегин Д.Д., Евдокимов П.Д. Прочность, сопротивляемость сдвигу и деформируемость оснований сооружений на скальных породах. М., Энергия, 1964, 170 с.

104. Симонов A.A. Об интерпретации частотного спектра вибрации бурильной колонны. Автоматизация и телемеханизация в нефтяной промышленности. М., ВНИИОЭНГ, 1976, №2, с. 13-16.

105. Сологуб С. Я., Ткаченко В. М., Керекелица Л. Г. и др. Механизм разрушения горных пород при вращательном бурении. В кн.: Методы и средства разрушения горных пород. Киев, Наукова думка, 1980, с. 18-23.

106. Спивак А. И., Попов А. Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. М., Недра, 1979, 239 с.

107. Справочник физических констант горных пород. Под ред. С. М. Кларка, Изд-во «Мир», 1969, 542 с.

108. Справочник инженера по бурению. Т.1. Под ред. В.И. Мищевича, H.A. Сидорова. М„ Недра, 1973, с 520.

109. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М., Недра, 1992, 224 с.

110. Страбыкин И.Н. Управление процессом искривления разведочных скважин малых диаметров. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Иркутск, Иркутский политехнический институт, 1985, 315 с.

111. Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин. М., Недра, 1994, 432 с.

112. Сулакшин С.С. Закономерности искривления и направленное бурение геологоразведочных скважин. М., Недра, 1967, 218 с.

113. Сулакшин С.С. Направленное бурение. М., Недра, 1987, 272 с.

114. Сулакшин С.С., Рязанов В.И., Кривошеев В.В., Николаев Н.Л. Методическое руководство по направленному бурению геологоразведочных скважин. Отчет по128. договору №2-30/76 с Западно-Сибирским геологическим управлением МГ РСФСР. 1977.

115. Сулакшин С.С., Ларионов В.Д. Влияние анизотропии механических свойств горных пород на искривление скважин в условиях Лениногорского рудного района. Технология и техника разведки. Выпуск 1. М., Изд. МГРИ, 1977, с.25-32.

116. Сулакшин С.С., Храменков В.Г., Рожков В.П. Некоторый опыт решения вопроса встречи угольных пластов в условиях Кузбасса. Известия ТПУ, т. 127, В.2, 1965.

117. Троллоп Д.Х., Бок X., Бест Б.С., Уоллес К., М. Дж. Фултон. Введение в механику скальных пород. Пер. с англ /Под ред. X. Бока. М., Изд-во «Мир», 1983, 276 с.

118. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Анализ данных на компьютере / Под ред. В.Э.Фигурнова. М., ИНФРА-М, Финансы и статистика. 1995, 384 с.

119. Усаченко Б.М., Булат А.Ф., Хохолев В.К Контроль процессов трещинообразования методом акустической и электромагнитной эмиссии. Физические основы прогнозирования разрушения горных пород. Фрунзе, Илим, 1985, с.36-37.

120. Фурса Т.В. Электромагнитная эмиссия строительных материалов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 1998, 153 с.

121. Хатиашвили Н.Г. Об электромагнитном эффекте при трещинообразовании в щелочно-галоидных кристаллах и горных породах. Физика Земли. №9, 1984, с. 1319.

122. Шаумян Л. В. Физико-механические свойства массивов скальных горных пород. М., Изд-во «Наука», 1972, 117 с.

123. Шевцов Г.И., Мигунов Н.И., Соболев Г.А., Козлов Э.В. Электризация полевых шпатов при деформации и разрушении. Доклады АН СССР, 1975, т.225, с.313-315.

124. Ширяев P.A., Карпов Н.М., Придорогина И.В. Модельные исследования прочности и деформирмируемости трещиноватых пород. Известия ВНИИ! им.Б.Е. Веденева. Сборник научных трудов. Т. 137, 1980, с.54-59.

125. Ширяев P.A., Мкратчян И.В. Оценка анизотропии сопротивляемости сдвигу слоистых трещиноватых скальных оснований. Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденева. Сборник научных трудов. Т. 172, 1984, с.62-70.

126. Шолохов Л.Г. Теоретические основы технологии и проектирования направленного бурения скважин. Свердловск.: СГИ, 1982. 110 с.

127. Штумпф Г.Г., Рыжков Ю.А., Шаламанов В.А., Петров А.И. Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна. Справочник. М., Недра, 1994, 447 с.

128. Эйгелес Р. М. Разрушение горных пород при бурении. М., Недра, 1970, 232 с.

129. Эйгелес Р. М., Стрекалова Р.В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин. М., Недра, 1977, 200 с.

130. Ярошевский В. Тектоника разрывов и складок. М., Недра, 1981, 254 с.

131. Brown Е. Т., Green S. J., Sincha К. P. The influence of rock anisotropy on hole deviation in rotary drilling a review. International journal Rock Mechanic and Mining Sciences. Geomechanics Abstracts. 1981, Vol. 18, № 5. pp. 387 - 401.

132. Bredly W. B. Formation characteristics have a key effect on hole direction. Oil and Gas J, 1975, v.73, № 31, pp.77-88.

133. Hayashi M. Strength and dilatancy of brittle jointed mass the extreme value stochastic and anisotropic failure mechanism. Proc. of the 1st. Congr. int. Soc. Rock. Lisbon, 1966, vol.1, pp. 295-302.

134. Kawamoto T. Macroscopie shear failure of jointed and layered brittle media. Proc. of the 2 Congr of the Int Soc for Rock. Mech. Beograd. 1970, Vol. 3, № 31.

135. Kujundzic B. Anisotropic des massifs rocheux. Fourth International Conference on Soil Mechanics, 5/5, 1957, London.