Новый инструмент для отбора проб морских отложений
The new core lifter for marine drilling is considered. The especially of this lifter is effective work by percussion and rotary drilling.
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2009
|
| Назва видання: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/20896 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Новый инструмент для отбора проб морских отложений / С.В. Гошовский, Б.Н. Васюк, Р.Ю. Штефан // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 37-40. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-20896 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-208962011-06-10T12:03:46Z Новый инструмент для отбора проб морских отложений Гошовский, С.В. Васюк, Б.Н. Штефан, Р.Ю. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения The new core lifter for marine drilling is considered. The especially of this lifter is effective work by percussion and rotary drilling. 2009 Article Новый инструмент для отбора проб морских отложений / С.В. Гошовский, Б.Н. Васюк, Р.Ю. Штефан // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 37-40. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. XXXX-0065 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/20896 622.24.085.5 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| spellingShingle |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Гошовский, С.В. Васюк, Б.Н. Штефан, Р.Ю. Новый инструмент для отбора проб морских отложений Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
The new core lifter for marine drilling is considered. The especially of this lifter is effective
work by percussion and rotary drilling. |
| format |
Article |
| author |
Гошовский, С.В. Васюк, Б.Н. Штефан, Р.Ю. |
| author_facet |
Гошовский, С.В. Васюк, Б.Н. Штефан, Р.Ю. |
| author_sort |
Гошовский, С.В. |
| title |
Новый инструмент для отбора проб морских отложений |
| title_short |
Новый инструмент для отбора проб морских отложений |
| title_full |
Новый инструмент для отбора проб морских отложений |
| title_fullStr |
Новый инструмент для отбора проб морских отложений |
| title_full_unstemmed |
Новый инструмент для отбора проб морских отложений |
| title_sort |
новый инструмент для отбора проб морских отложений |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/20896 |
| citation_txt |
Новый инструмент для отбора проб морских отложений / С.В. Гошовский, Б.Н. Васюк, Р.Ю. Штефан // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2009. — Вип. 12. — С. 37-40. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT gošovskijsv novyjinstrumentdlâotboraprobmorskihotloženij AT vasûkbn novyjinstrumentdlâotboraprobmorskihotloženij AT štefanrû novyjinstrumentdlâotboraprobmorskihotloženij |
| first_indexed |
2025-07-02T21:27:29Z |
| last_indexed |
2025-07-02T21:27:29Z |
| _version_ |
1836572108420808704 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
37
Рис. 1. Cхема рабочей части забивно-
го грунтоноса:1 –корпус грунтоноса;
2 – рабочее кольцо; 3 – лепестки; 4 –
втулка; 5 – ось.
УДК 622.24.085.5
С. В. Гошовский1, д-р. техн. наук, Б. Н. Васюк2, канд. техн. наук, Р. Ю. Штефан2
1Украинский государственный геологоразведочный институт (УкрГГРИ), г. Киев
2Днепропетровское отделение УкрГГРИ, Украина
НОВЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ МОРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
The new core lifter for marine drilling is considered. The especially of this lifter is effective
work by percussion and rotary drilling.
Проведение буровых работ на шельфе морей связано со значительными материаль-
ными затратами; стоимость трехнедельного рейса специализированного научно-
исследовательского судна «Диорит» (ПричерноморГРГП) с проходкой четырех скважин глу-
биной до 100 м при глубине моря до 30 м может составить несколько сотен тысяч гривен.
Результативность этих работ, в конечном счете, определяется получением представительных
проб морских отложений, что свидетельствует об исключительной актуальности разработки
специального инструмента в этих целях.
При отборе проб рыхлых пород, в том числе морских отложений, используют забив-
ные грунтоносы, рабочая часть которых показана на рис. 1. Внедрение грунтоносов в породу
обеспечивается гидроударниками, электрическими дебалансными вибраторами или механи-
ческими ударниками типа «раздвижной» штанги. Затворное устройство этих грунтоносов,
как правило, включает комплект плоских лепестков, в форме кругового сектора или тре-
угольника, которые на шарнирах присоединены к корпусу с возможностью поворота на 90.
В процессе ударно-вибрационного буре-
ния внедряется грунтоноса в рыхлые отложения.
При этом лепестки находятся в вертикальном
положении; при извлечении грунтоноса из сква-
жины они занимают горизонтальное положение,
удерживая породу в полости грунтоноса. Данное
лепестковое устройство надежно работает при
ударном бурении, когда грунтонос совершает
только осевые перемещения.
При морских геологоразведочных работах
применяют также вращательный способ бурения,
например, при изучении пород, перемежающихся
на прочности. Рассмотрим работу лепесткового
устройства в этих условиях.
Если плоскость лепестка при вращении
грунтоноса параллельна оси шарнира (вид К на
рис. 1), т. е. = 0, лепесток может занимать
любое положение: от вертикального до горизон-
тального. При этом возможно его «врезание» в
рыхлую породу и при наличии твердых включе-
ний деформация и поломка.
За счет зазоров в шарнире плоскость лепе-
стка может занимать наклонное положение с по-
ложительным значением (вид К на рис. 1). В таком случае при вращении грунтоноса на
лепесток, кроме тангенциальной силы F , воздействует нормальная сила F n, направленная
снизу вверх. Под действием этой силы лепесток занимает вертикальное положение и будет
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
38
прижат к внутренней поверхности грунтоноса. При этом исключаются значение угла дезин-
теграция породы и деформация лепестка.
Если отрицательное (вид К на рис. 1), нормальная сила F n будет направлена
сверху вниз, определит перемещение лепестка в горизонтальное положение. При этом будет
наблюдаться интенсивная дезинтеграция породы, усилится деформация и возможность по-
ломки лепестка.
Нормальное усилие рассчитывается по формуле:
tgFFn , (1)
где – угол между плоскостью лепестка и осью шарнира.
В целом стандартное лепестковое устройство неработоспособно при вращательном
бурении.
С учетом проведенного анализа предложено новое конструктивное решение затворно-
го устройства (рис. 2) [3] для ударно-вибрационного и вращательного бурения.
Рис. 2. Схема рабочей части нового грунтоноса вращательного действия:
1 – корпус грунтоноса; 2 – коронка; 3 – лепестки; 4 – втулка; 5 – ось.
Новое затворное устройство (рис. 2) включает трубчатый корпус 1 с прямоугольными
отверстиями, в которых установлены шарниры. К вращающимся втулкам 4 шарниров жестко
присоединены лепестки 3, имеющие в плане форму кругового сектора и изогнутые по ци-
линдрической поверхности. Шарниры смещены по оси симметрии лепестков в направлении
вращения грунтоноса, обеспечивают поворот пластин на 90. Эксцентричное расположение
шарниров определяет минимальный люфт лепестков при вращении грунтоноса, изгиб пла-
стин определяет положительное значение угла (вид L на рис. 2).
В процессе ударно-забивного бурения предложенное затворное устройство работает
аналогично базовому.
При вращательном бурении, за счет контакта инструмента с керновым материалом, на
лепестки действует касательная сила F (вид L на рис. 2). Поскольку значение угла все-
гда положительное, на лепестки воздействует, также, направленная снизу вверх нормальная
сила F n, , которая определяет поворот лепестков в вертикальное положение и прижатие их к
внутренней поверхности грунтоноса. В данном случае исключается дезинтеграция породы,
деформация и поломка лепестков.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
39
Рассмотрим некоторые закономерности, определяющие рациональную форму лепест-
ков.
Прежде всего, установим закономерность изменения нормального усилия по цилинд-
рической поверхности. Поскольку поверхность изгиба соответствует цилиндрической, попе-
речное сечение тонкого лепестка будет иметь форму дуги
окружности (рис. 3, а). Дифференцируя уравнение окруж-
ности:
22 xRy (2)
где R – радиус окружности, получаем
22 xR
xtg
, (3)
Формула (3), с учетом (1), характеризует, также,
закономерность изменения нормального усилия по шири-
не лепестка (оси абсцисс).
Согласно графику, изображенному на рис. 3. б
приходим к выводу, что с увеличением угла по оси абс-
цисс, увеличиваются tg , и нормальное усилие F n. Та-
ким образом, наибольшее нормальное усилие будет по
краевой части лепестка.
Рассмотрим изменение тангенциального усилия по
радиусу а–с: от центра к периферии лепестка (рис. 4, а).
Поскольку величина F прямо пропорциональна линей-
ной скорости скольжения лепестка, а скорость повышается по линейному закону от нуля в
центре до максимальной в краевой части, соответственно будет изменяться сила F (рис. 4,
а).
Рис. 4. Эпюра распределения сил F по поверхности лепестка.
Эпюра сил показывает, что изгиб лепестка по всей его длине а–с не целесообразен,
поскольку это нарушает плотность перекрытия полости грунтоноса. Достаточно произвести
Рис. 3. Расчетные
значения tg.
Выпуск 12. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
40
изгиб лепестка на участке S (рис. 4, а), где будет действовать максимальная нормальная
сила cp
nF (вид К на рис. 4) максимальной величины. Момент силы cp
nF относительно оси
шарнира (рис. 4, б) обеспечит поворот лепестка в вертикальное положение, что исключает
дезинтеграцию породы и поломку затворного устройства.
В 2008 г. новое затворное устройство было испытано при вращательном морском бу-
рении. Этим устройством был оснащен колонковый снаряд подводной буровой установки [2]
вращательного действия, бурение производилось в прибрежной зоне Черного моря. Испыта-
ния подтвердили работоспособность и эффективность нового затворного устройства.
Подводя итог, отметим, что разработано простое лепестковое затворное устройство,
для применения, как при ударном, так и вращательном бурении. Расширение функциональ-
ных возможностей инструмента обусловлено смещением шарниров от оси симметрии лепе-
стков и изгибом последних. Результаты анализа работы затворного инструмента дают осно-
вание для разработки универсального инструмента, обеспечивающего отбор представитель-
ных проб рыхлых пород при морском бурении.
Литература
1. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М., 1967. – 608с.
2. Патент 23522 України, МПК (2006) Е21В7/12. Верстат для підводного буріння / С.В.
Гошовський, Б.М. Васюк. – Опубл. 25.05.2007. – Бюл. №7.
3. Патент 34391 України, МПК (2006) Е21В17/07. Універсальний затворний пристрій
грунтоносу / С.В. Гошовський, Б.М. Васюк. – Опубл. 11.08.2008. – Бюл. №15.
Поступила 02.06.09
УДК 622.24.085
А. А. Каракозов, канд. техн. наук
Донецкий национальный технический университет, Украина
УТОЧНЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ МАКСИМАЛЬНОЙ
МОЩНОСТИ, РЕАЛИЗУЕМОЙ В ЗАБОЙНОМ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ МЕХАНИЗМЕ,
В УСЛОВИЯХ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ
In article the refined solution of a problem of definition of a maximum of the power imple-
mented by down the hole hydraulic engine, with the account of functional dependence of hydraulic
resistance from the liquid expense is resulted.
Создание новых эффективных технических средств гидроударного бурения геолого-
разведочных скважин связано с решением ряда задач по оптимизации гидроударных буро-
вых снарядов и режимов их работы. Одной из таких задач является поиск оптимального рас-
хода промывочной жидкости, который определяется из условия максимума мощности, под-
водимой к гидроударнику, при заданном давлении на выходе бурового насоса.
Впервые эту задачу решил П. П. Шумилов для условий турбинного бурения [1], и по-
лученное им решение универсальное для забойных гидравлических двигателей. Суть реше-
ния заключается в следующем: максимальная мощность в забойном гидравлическом двига-
теле (как функция от расхода жидкости) достигается в случае, когда в механизме реализуется
две трети мощности на выходе бурового насоса [2]. При выводе этого соотношения учитыва-
|