Тенденции развития способов разрушения горных пород

Черников, Михаил Игоревич Отделение нефтегазового дела (ОНД)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объект исследования. Способы и инструменты разрушения горных пород. Цель работы. Обзор и анализ новых способов разрушения горных пород и соответствующего пород разрушающего инструмента. Результаты исследования. Выявление наиболее перспективных способов разрушения горных пород и вектор развития индустрии в целом.
Область применения. Технологии разрушения горных пород при бурении нефтяных и газовых скважин.

Содержание …………………………………………………………………………………………………… 4
Введение ……………………………………………………………………………………………………….. 6
1 История развития основных технологий и способов разрушения горных пород
в России и за рубежом …………………………………………………………………………………… 7
1.1 Истоки ведения буровых работ в мировой истории ………………………………… 7
1.2 Внедрение и развитие технологии бурения вращательным способом……… 9
1.3 Хронология развития породоразрушающего инструмента ……………………. 11
1.3.1 Бурение сплошным забоем …………………………………………………………….. 11
1.3.2 Развитие колонкового бурения, внедрение алмазов ………………………… 13
2 Способы разрушения горных пород при бурении скважин ………………………… 15
2.1 Механические способы разрушения горной породы …………………………….. 16
2.1.1 Породоразрушающие инструменты………………………………………………… 18
2.1.1.1 Классфикация породоразрушающих инструментов …………………… 19
2.1.1.2 Тенденции развития породоразрушающих инструментов………….. 20
2.2 Немеханические способы разрушения горных пород …………………………… 23
2.2.1 Термические способы разрушения горных пород……………………………. 24
2.2.1.1 Взрывной способ………………………………………………………………………. 25
2.2.1.2 Огнеструйный способ ………………………………………………………………. 27
2.2.1.3 Лазерный способ ………………………………………………………………………. 29
2.2.1.4 Плазменный способ ………………………………………………………………….. 32
2.2.1.5 Термомеханический способ ………………………………………………………. 37
2.2.1.6 Электротермо-механический способ …………………………………………. 39
2.2.2 Электрофизические способы разрушения горных пород …………………. 40
2.2.2.1 Ультразвуковой способ …………………………………………………………….. 40
2.2.2.2 Электрогидравлический способ ………………………………………………… 42
2.2.2.3 Электроимпульсный способ ……………………………………………………… 43
2.2.2.4 Электроимпульсно-механический способ …………………………………. 45
2.2.3 Гидродинамические способы разрушения горных пород ………………… 47
2.2.3.1 Гидромониторный способ…………………………………………………………. 47
2.2.3.2 Абразивно-ударный и гидромониторно-ударный способы ………… 48
2.2.3.3 Комбинированные гидродинамические и механические способы 49
2.2.4 Химические способы разрушения…………………………………………………… 51
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение……. 53
3.1 Применение методических и технологических решений ………………………. 53
4. Социальная ответственность ……………………………………………………………………. 62
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 62
4.1.1. Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя)
правовые нормы трудового законодательства …………………………………………. 62
4.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ………. 63
4.2 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 63
4.2.1 Анализ вредных производственных факторов, обоснование
мероприятий по защите персонала от их воздействия …………………………….. 63
4.2.1.1 Анализ показателей климата и метеоусловий на открытом воздухе
……………………………………………………………………………………………………………. 64
4.2.1.2 Повышенный уровень шума ……………………………………………………… 64
4.2.1.3 Повышенный уровень вибрации ……………………………………………….. 65
4.2.1.4 Повышенная загазованность воздуха рабочей среды …………………. 66
4.2.1.5 Недостаточная освещённость ……………………………………………………. 66
4.2.1.6 Повреждения в результате контакта с живыми организмами …….. 67
4.2.1.7 Физические и нервно-психические перегрузки………………………….. 67
4.2.2 Анализ опасных производственных факторов, обоснование
мероприятий по их устранении. ……………………………………………………………… 67
4.2.2.1 Движущиеся машины и механизмы, подвижные части
производственного оборудования ……………………………………………………….. 68
4.2.2.2 Электрический ток……………………………………………………………………. 68
4.2.2.3 Расположение рабочего места на значительной высоте, падение
предметов с высоты …………………………………………………………………………….. 70
4.2.2.4 Пожаровзрывоопасность…………………………………………………………… 71
4.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 72
4.3.1 Анализ влияния процесса строительства скважины на
окружающую среду ……………………………………………………………………………….. 72
4.3.2 Обоснование решений по обеспечению экологической безопасности 73
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 73
4.4.1 Анализ возможных ЧС, возникающих при строительстве скважин …. 73
4.4.2 Обоснование мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС….. 74
Заключение …………………………………………………………………………………………………. 75
Список литературы ……………………………………………………………………………………… 77
Приложение А …………………………………………………………………………………………….. 88
Abstract ……………………………………………………………………………………………………….. 89
Introduction ………………………………………………………………………………………………….. 89
1 Unconventional drilling methods ………………………………………………………………….. 90
1.1 Laser ……………………………………………………………………………………………………. 91
1.2 Laser Mechanical Bit …………………………………………………………………………….. 92
1.3 Stage of laser drilling …………………………………………………………………………….. 93
1.4 Spallation and Melting Zone Identified ……………………………………………………. 93
1.5 Method and Discussion ………………………………………………………………………….. 94
1.6 Change in physical properties of rock ……………………………………………………… 95
1.7 Laser Drilling and its advantages …………………………………………………………….. 97
1.8 Limitations of Laser Drilling ………………………………………………………………….. 98
Conclusion ……………………………………………………………………………………………………. 98
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 100
Приложение В……………………………………………………………………………………………. 104
Приложение Г ……………………………………………………………………………………………. 105
Приложение Д……………………………………………………………………………………………. 109
Приложение Е ……………………………………………………………………………………………. 110

Потребность в развитии новой техники, новых высокоэффективных тех-
нологических процессов и оборудования, средств механизации и автоматизации,
без которых стал немыслим технический прогресс в бурении нефтяных и газовых
скважин, привело к исследованию и разработке целого ряда новых методов раз-
рушения твердых тел, основанных на различных механических и физических
принципах.
В настоящее время по всему миру разрабатываются новые месторожде-
ния, которые зачастую находятся в условиях сурового климата или имеют боль-
шую глубину залегания нефтеносных слоев. В связи с этим необходимы высоко-
технологичные способы разрушения горных пород, которые ускоряют процесс
бурения, повышают качество бурения и в то же время сохраняют невысокую се-
бестоимость работ.
В отечественной и зарубежной практике ведутся научно-исследователь-
ские и опытно-конструкторские работы в области создания новых методов буре-
ния, технологий, техники. К ним относятся углубление в горных породах с ис-
пользованием различных способов разрушения горных пород. Анализ методов
воздействия на горную породу свидетельствует о необходимости увеличения
подводимой к забою мощности.
Некоторые из разрабатываемых методов получают развитие в наши дни
и начинают использоваться, хотя и в незначительном объеме, зачастую на стадии
эксперимента.
Целью данной работы является проведение анализа различных способов
разрушения горных пород, с целью выявления наиболее перспективных из них.
Перечень задач для достижения целей рассматриваемой проблемы:
1) Обзор литературных источников.
2) Описание тенденций развития способов разрушения горных пород.
3) Обобщение результатов исследований перспективных способов.
1 История развития основных технологий и способов разрушения
горных пород в России и за рубежом

В аналитической выпускной квалификационной работе магистра была
поставлена цель – проанализировать тенденции развития способов разрушения
горных пород, произвести обзор и анализ новых способов разрушения и соответ-
ствующего породоразрушающего инструмента.
Для достижения поставленной цели, были рассмотрены открытия, изоб-
ретения и принципы развития технологий разрушения горных пород в хроноло-
гическом порядке с древних времён до настоящего времени.
Произведён обзор существующих способов разрушения горных пород, а
также перспективных технологий, которые находятся на этапе своего формиро-
вания. Выделены преимущества и недостатки каждого отдельно взятого способа,
а также определены наиболее благоприятные области применения перспектив-
ных немеханических и комбинированных способов разрушения горных пород.
На сегодняшний день способы механического разрушения горных пород
обеспечивают основной объем работ. Технико-экономический анализ современ-
ных способов бурения скважин показывает невозможность устранения целого
ряда присущих им принципиальных недостатков:
− низкий КПД (2–10 %);
− наличие сложных кинематических передач;
− быстроизнашивающийся и недостаточно надёжный породоразрушаю-
щий элемент;
− резкое уменьшение скорости разрушения с увеличением крепости раз-
рушаемых пород и диаметра скважин;
− высокая себестоимость работ и др.
В этой связи не ослабевает интерес как к совершенствованию традицион-
ных, так и к поиску и разработке принципиально новых способов рвзрушения
горных пород. Каждый отдельно взятый способ разрушения обладает как пре-
имуществами, так и определенными недостатками. Комбинируя, объединяя раз-
личные способы, получают новые.
Теоретическая значимость заключается в возможном использовании ос-
новных результатов данной работы в компаниях-недропользователях, а также в
исследовательских организациях.
Научная новизна заключается в разработке авторской классификации
способов разрушения горных пород, а также в выявлении благоприятных обла-
стей их применения.
Преимущества и недостатки, и наиболее благоприятные области приме-
нения перспективных немеханических и комбинированных способов разруше-
ния горных пород представлены в таблице Г.1, приложения Г.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Повышение надежности эксплуатации резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)