Научно-практическое обоснование рациональной технологии колонкового бурения неглубоких скважин с использованием хладагентов

Беляев, Алексей Степанович

Автореферат диссертации по теме "Научно-практическое обоснование рациональной технологии колонкового бурения неглубоких скважин с использованием хладагентов"

На правах рукописи

БЕЛЯЕВ Алексей Степанович

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ НЕГЛУБОКИХ СКВАЖИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХЛАДАГЕНТОВ

Специальность 25.00.14 - Технология и техника

геологоразведочных работ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 ЛЕН 2003

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008

003457987

Работа выполнена в государственном образовательном учреяедении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

ДОКТир ¡СлиПтчпнл 1ш\ л, 11|)и1|1С1.1.ир

Ведущее предприятие - ЗАО «Горно-промышленное объединение «Росстехгео».

Защита диссертации состоится 29 декабря 2008 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.02 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 28 ноября 2008 г.

Бобин Никита Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Яковлев Андрей Арианович

кандидат технических наук

Прокопенко Виталий Сергеевич

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета д-р техн. наук, профессор

Н.И.НИКОЛАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Бурение неглубоких скважин с отбором керна используется для решения широкого круга задач, связанных с проведением геолого-поисковых, геофизических, геохимических, инженерно-геологических и многих других исследований. В современной практике проведения такого рода исследований первоочередной задачей является получение качественных образцов изучаемого объекта (горная порода, строительный материал и др.). Значительную роль здесь играет природа очистного агента. Наибольшую производительность и качество бурения в данных условиях может обеспечить очистка забоя сжатым воздухом.

При колонковом бурении твёрдых пород алмазный породоразрушающий инструмент подвергается воздействию высоких контактных температур, возникающих в результате трения коронки о породу, что влечёт необратимые последствия (деформация матриц, разрушение алмазов, зашлифования и засаливания их рабочих поверхностей, снижение твёрдости алмазов). Основные осложнения бурения в мёрзлых, слабосцементированных льдом породах связаны с нарушением их агрегатного состояния, вызванного растеплением, причиной которого чаще всего является высокая температура очистного агента в призабойной зоне.

Таким образом, сравнительно низкие значения теплоёмкости и теплопроводности воздуха как очистного агента обусловливают необходимость учёта действия температурного фактора, который влияет как на качество отбираемых проб в мёрзлых породах, так и на производительность алмазного бурения.

Значительный вклад в исследование температурных процессов в призабойной зоне скважины и в породоразрушающем инструменте внесли Афанасьев И.С., Будюков Ю.Е., Гореликов В.Г., Горшков Л.К., Касаточкин A.B., Климов В.Я., Кудряшов Б.Б., Магурдумов A.M., Марамзин A.B., Соловьёв Н.В., Яковлев A.A. и многие другие отечественные и зарубежные учёные. В результате разработана технология проведения работ, обеспечивающая высокие показатели бурения с учётом действия температурного фактора. Разработанная технология подразумевает использование

специального оборудования и ряда технических средств для подготовки и доставки очистного агента к забою буримой скважины, применение которых ограничено в условиях мегаполиса, когда работы должны проводиться в стеснённых условиях плотной городской застройки с соблюдением санитарно-экологических норм.

Учитывая простоту реализации на практике, а также отсутствие необходимости использования дополнительного оборудования и приспособлений, актуальна разработка способа нормализации температурного режима призабойной зоны при бурении с продувкой и одновременным использованием широко распространённого экологически безвредного хладагента - твёрдой углекислоты.

Актуальность темы диссертационной работы подтверждается её включением в план НИР кафедры Технологии и техники бурения скважин Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета): 6.30.001 «Совершенствование технологий бурения и освоения скважин в сложных геолого-технических условиях» (2008 г.).

Цель диссертационной работы - повышение эффективности и качества колонкового бурения неглубоких скважин с продувкой сжатым воздухом, охлаждаемым непосредственно в призабойной зоне.

Идея работы заключается в использовании твёрдого хладагента при колонковом бурении неглубоких скважин с продувкой, обеспечивающем рациональный температурный режим на забое скважины и качественный отбор проб в мёрзлых слабосцементированных породах за счёт сублимации хладагента в керноприёмной трубе.

Задачи исследования:

- анализ существующих способов нормализации температурного режима в призабойной зоне неглубоких скважин и его влияния на качество и производительность колонкового бурения с продувкой;

-разработка и апробация теплофизической модели нормализации температурного режима в призабойной зоне скважины при бурении с продувкой и использованием хладагентов;

-выбор рациональных технологических параметров бурения неглубоких скважин;

- оценка технико-экономической эффективности бурения неглубоких скважин с использованием твёрдых хладагентов.

Методика исследований включает в себя обзор, анализ и обобщение научных исследований в области нормализации температурного режима призабойной зоны неглубоких скважин, экспериментально-аналитические исследования, разработку соответствующих рекомендаций.

Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей изменения температурного режима породоразрушающего инструмента и призабойной зоны неглубоких скважин при колонковом бурении с продувкой сжатым воздухом, охлаждаемым за счёт сублимации твёрдого хладагента, например, «сухой» углекислоты, в керноприёмной трубе, что создаёт основу для выбора режимных параметров бурения с учётом действия температурного фактора.

Практическая значимость состоит в разработке:

-методики оценки теплообменных процессов в призабойной зоне неглубокой скважины при бурении с продувкой и использованием быстроиспаряющихся твёрдых хладагентов, размещённых во внутреннем пространстве керноприёмной трубы;

- методики выбора технологических параметров колонкового бурения неглубоких скважин с продувкой охлаждённым воздухом.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объёмом теоретических и экспериментальных исследований, а также удовлетворительной сходимостью расчётных и экспериментальных данных.

Апробация работы

Основные результаты исследования докладывались на трёх конференциях молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение» в СПГГИ(ТУ) в 2005-08 гг., а также на научном симпозиуме «Молодые учёные - промышленности СевероЗападного региона» в СПбГПУ в 2006 г.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований, разработке теплофизической модели охлаждения очистного агента и призабойной зоны, проведении теоретических и экспериментальных исследований, определении технологических параметров и температурного режима призабойной зоны при бурении неглубоких скважин с отбором керна.

Публикации. По теме диссертации опубликованы три научные работы (из них две в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ) и получено три патента РФ.

Структура и объем и диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 135 стр. машинописного текста. Содержит 17 рис., 16 табл., 4 приложения и список литературы из 110 наименований, из них 9 зарубежных.

Во введении приводится общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность, определяются цель и идея исследований.

В первой главе рассмотрены основные направления бурения неглубоких скважин и проблемы использования газообразных очистных агентов, связанные с необходимостью нормализации температурного режима призабойной зоны. Даны краткое описание теплофизических свойств этого типа очистных агентов и способы регулирования их с целью обеспечения оптимального температурного режима призабойной зоны, оцениваются их преимущества и недостатки, формулируются задачи исследования.

Во второй главе представлены методика и результаты теоретических исследований процесса нормализации температурного режима породоразрушающего инструмента и призабойной зоны скважины за счёт охлаждения сжатого воздуха при сублимации твёрдого хладагента. Определены основные параметры теплообменного процесса, в том числе требуемый расход твёрдого хладагента для заданного температурного режима.

В третьей главе представлены методика, результаты и анализ данных экспериментальных исследований:

- при оценке расхода хладагента и степени охлаждения сжатого воздуха при проходке неглубоких восстающих, горизонтальных и вертикальных скважин;

-при проведении опытного бурения с отбором керна по искусственным блокам мёрзлых пород;

- по нормализации теплового режима работы алмазного породоразрушающего инструмента при бурении твёрдых пород.

В четвертой главе выявлены зависимости, позволяющие регулировать условия теплопередачи при нормализации температурного режима призабойной зоны. Определены режимные параметры бурения с использованием твёрдого хладагента, а также области рационального применения и технические средства, предлагаемого способа бурения, дана оценка технико-экономической эффективности, разработанных рекомендаций.

Основные выводы и рекомендации отражают обобщенные результаты исследований, выполненных в соответствии с целью, идеей и поставленными задачами.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю - профессору Н.Е. Бобину, заведующему кафедрой Технологии и техники бурения скважин, профессору Н.И. Васильеву, сотрудникам кафедры - профессору В.П. Онищину и профессору Ю.Т. Морозову. Автор особо благодарит доцента кафедры Разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений А.Т. Карманского за помощь в проведении экспериментальных исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ОТРАЖЕНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЯХ

1.Интенсивность процесса охлаждения сжатого воздуха в керноприёмной трубе за счёт сублимации твёрдого хладагента при бурении с продувкой пропорциональна величине поверхности теплообмена, что позволяет задавать требуемое значение температуры очистного агента, подводимого к забою скважины, в соответствии с конструктивными особенностями забойной компоновки, регулируя поверхность теплообмена.

Для вычисления времени сублимации хладагента, необходимого для охлаждения воздуха в колонковой трубе до заданной температуры, использовался метод тепловых балансов, получивший широкое практическое применение при определении параметров тепло- и массопереноса.

Количество тепла, которым обладает поток воздуха, определялось, исходя из заданного его расхода, начальной температуры и теплоёмкости. Изменение количества тепла в потоке воздуха при прохождении его через слой гранул «сухой» углекислоты определялось на основе коэффициента теплопередачи, рассчитываемого по уравнению Ранца-Маршала для теплообмена в пористых средах. Массовый расход газообразного очистного агента на выходе из гранулированного слоя определялся с учётом количества сублимировавшейся углекислоты, которое рассчитывалось по удельной теплоте сублимации. Температура на выходе определялась по остаточному количеству тепла, которым обладает очистной агент на выходе, его расходу и теплоёмкости.

Изменение массового расхода диоксида углерода от объёмного расхода воздуха при различных его температурах на входе (рис. 1) определяется как теплопереносом в системе воздух-гранула, так и общим количеством тепла, отводимым потоком.

Рис. 1. Зависимость массового расхода диоксида углерода различного гранулометрического состава от объёмного расхода воздуха при его температурах на входе:

-Е)со2 = 8 мм (Тв = 203 К) — - -Г)со2 = 10 мм (Тв = 203 К)

-1>со2 = 20 мм (Тв = 203 К) - - - Е>со2 =20 мм (Тв = 233 К)

Расход гранулированного диоксида углерода зависит не только от расхода и температуры подаваемого в скважину воздуха, но и от диаметра гранул хладагента, определяющих общую площадь теплообмена.

При сравнении экспериментальных данных с результатами теоретических исследований (рис. 2) подтверждено влияние крупности гранул хладагента на скорость его сублимации при постоянных параметрах очистного агента.

Рис. 2. Сопоставление экспериментальных и теоретических исследований зависимости расхода диоксида углерода различного гранулометрического состава:

■ ■ Dco2 = 0,008 м (апр. эксп.) -Dco2 = 0,008 м (расчет)

- - - -Dco2 = 0,012 м (апр. эксп.) Dco2 =0,012 м (расчет)

Dco2 = 0,008 м (эксперимент) ▲ Dco2 = 0,012 м (эксперимент)

При увеличении значений расхода воздуха снижается уровень сходимости результатов исследования (см. рис. 2). Данное расхождение вызвано выносом мелких, не успевших сублимироваться частичек хладагента из под торца коронки. Эти гранулы, сублимируясь в движении, распадаются на отдельные кристаллики, которые образуют «белый дым» (пар, туман).

Для практического использования полученных теоретических выводов необходимо учитывать количество выносимой потоком воздуха твёрдой углекислоты, определяемое из следующего выражения:

Ссо2 = * • С в> кг/мин, (1)

где к = 0,26 - эмпирический коэффициент; Св - заданный расход воздуха, м3/мин.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что интенсивность теплообмена в слое гранул твёрдой углекислоты зависит как от массового расхода и температуры очистного агента, так и от суммарной площади гранул хладагента, определяемой крупностью и количеством гранул в керноприёмной трубе. Принимая во внимание, что значения первых двух факторов зависят от геолого-технических условий бурения, наиболее целесообразным для практических расчётов теплоотдачи в гранулированном слое является метод обобщения при отнесении всех физических свойств очистного агента к температуре потока и скорости его течения применительно к рассматриваемым условиям. Таковым методом является определение теплоотдачи в слое по критериальному выражению Ранца-Маршала:

ЛГиэ= 2 + (2)

где Яеэ - критерий Рейнольдса для очистного агента в эквивалентном диаметре, образованного слоем диоксида углерода; Рг - критерий Прандтля для очистного агента.

Полученные экспериментальные данные позволяют определить критерий, характеризующий связь между интенсивностью теплоотдачи и температурным полем в пограничном слое для заданных условий исследования (критерий Нуссельта):

Ыиэ = {а-с1э)/А, (3)

где А - теплопроводность газообразного очистного агента, Вт/(м-К)\ а - коэффициент теплоотдачи в слое твёрдой углекислоты, Вт/(м2-К), определяемый зависимостью:

Рп,С02 'М^сФсО,

•а^-г.)-in

Т

субл

Т -Т

QÓ» * вЫХ

(4)

где Gcoi - массовый расход твёрдой углекислоты, кг/с; ALcyfaca - удельная теплота сублимации, кДж/кг; Sea - площадь поверхности теплообмена (суммарная площадь поверхности гранул

углекислоты углерода), л<2; Твых - температура очистного агента на выходе из слоя, К; Тт - температура очистного агента на входе в слой, К; ТсубЛ - температура сублимации твёрдой углекислоты, Т^, = 194,5 К

Сравнительный расчёт экспериментальных данных (рис. 3) по зависимости Ыиэ(Рг, Яе) для условий продувки при неглубоком бурении с отбором керна (внутренний диаметр и длина колонковой трубы Бен = 45 мм, Ь = I м, расход и начальная температура воздуха Св = 0,2 -г 0,6 м3/мин\ Тв = 303 К\ диаметр гранул и масса хладагента с1С02 = 0,008 ч- 0,02 л/, тСог = 0,8 кг) показал удовлетворительную сходимость результатов полученных по выражениям (3-4) и (2).

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Рис. 3. Результаты расчёта эксперимента по сублимации гранул диоксида углерода в газ: ♦ Си = 0,17 м'/мин я 0в = 0,3 м'/лпш А ва = 0,6 м'/мин - №/э=2+0,6-рЛке£

При увеличении расхода очистного агента (после Иеэ = 3300) происходит разрушение статического слоя атмосферы (см. рис. 3), образованной сублимацией гранул, в слое диоксида углерода.

Полученные результаты для различных областей изменения Кеэ описываются следующими зависимостями:

Re3 < 2000;

2000<Re3<3000;

Re3 > 3000;

Система уравнений (5) позволяет определять условия теплопередачи при охлаждении сжатого воздуха до необходимых температур сублимирующимися гранулами диоксида углерода при их условном диаметре dCo: = 0,008 -г 0,012 м.

Таким образом, необходимую площадь теплообмена для получения требуемой температуры очистного агента в призабойной зоне скважины можно определить с помощью выражений (4), (3) и (5).

2. Применение продувки сжатым воздухом, охлаждаемым в процессе бурения за счёт сублимации твёрдого хладагента в призабойной зоне, обеспечивает необходимую устойчивость стенок скважины и сохранность керна при проходке неглубоких скважин в мёрзлых слабосцементированных отложениях, а также высокую работоспособность алмазного породоразрушающего инструмента.

При колонковом бурении с продувкой в мёрзлых породах важнейшим условием получения качественного керна и сохранения устойчивости стенок скважины является снижение температуры очистного агента до температуры буримых пород и ниже (JI.K. Горшков, Б.Б. Кудряшов). При этом необходимо достигнуть компенсации тепла, выделяющегося на забое в результате трения коронки о породу и тепла, которое несёт газообразный очистной агент.

Для обеспечения этого условия предлагается способ поддержания рационального температурного режима призабойной зоны с использованием гранулированного хладагента - твёрдой углекислоты, которым заполняют внутреннее пространство колонкового набора, через который продувается воздух, при этом каждая из гранул участвует в процессе теплообмена (рис. 4).

Размещение хладагента в колонковой трубе позволяет охлаждать газообразный очистной агент на минимальном расстоянии от призабойной зоны и тем самым снизить потери тепла

Nu3= 2 + 0,58 -Pr^-Re0/ Nu3 = 2+0,16 • Pr^ • Re^6 •. №i3=2 + 2,61-Pr^-Re0/

в процессе доставки охлаждённого воздуха в призабойную зону. При этом необходимо соблюдение условия, обеспечивающего равенство текущего значения скорости бурения и скорости изменения высоты слоя гранулированного диоксида углерода в керноприёмной трубе:

ДАЫ = Ст ¡{рС01 • (1 - 8)Ртр ), м/с, (6)

где рсо2 - плотность гранул углекислоты, кг/м3\ е - пористость слоя хладагента, доли ед.; Ртр - площадь поперечного сечения трубы, м2.

Рис. 4. Схема бурения неглубоких скважин с использованием твёрдой углекислоты: 1 - бурильная штанга; 2 - переходник; 3 - колонковая труба; 4 - гранулированный хладагент; 5 - буровая коронка

Для упрощения оперативных расчётов необходимого расхода хладагента при конкретных условиях бурения целесообразно использовать номограмму баланса энергии призабойной зоны (рис. 5), полученную методом тепловых балансов.

Рис. 5. Номограмма баланса энергии призабойной зонц буримой скважины от массового

расхода хладагента.

— 'Шк=О;Тв=303К

- - ■\Ук=3,5 кВт (СМ5=112мм; С«4,5 кН; п-450 об/мин) -\Ук=2,4 кВт (М5=93мм; С=4кН; 1Г-400 об/мин)

Забойную мощность, выделяющуюся в результате работы породоразрушающего инструмента, можно определить по методике С.Н. Тарканова:

-Ю-5, кВт, (7)

60

где /4 - коэффициент трения; С - осевая нагрузка, даН; В - средний диаметр коронки, лш; п - частота вращения, мин1.

Энергия, приносимая воздухом и расходуемая на растепление мёрзлой породы, определяется из следующего выражения:

в„щГ1)=От(аГср-{Тв-Т„), кВт, (8)

где С„,(,) - массовый расход воздуха, кг/мин; ср - теплоёмкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(кг'К)\ Т„ - температура воздуха, К; Т„ - температура буримых пород, К.

Для проверки полученных данных были проведены стендовые испытания путём бурения по искусственным блокам мёрзлых пород различного гранулометрического состава с температурой от 270 до 260 К и льдистостью до 45 % типовыми твердосплавными коронками (М5 и СМ4 диаметрами 93 и 76 мм) с помощью станка ЗИФ-ЗОО. Результаты экспериментального исследования представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты опытного бурения мёрзлых пород_

Параметры процесса бурения

к о о. о Забойная мощность Частота вращения Осевая нагрузка Расход воздуха Темп, воздуха Давление воздуха Расход хладагекга Скорость бурения Выход

Ьч с н IV/,, кВт п, мин1 С,кН 11 м3/мин Тноздуха* К ^воздуха) МПа Ссоъ кг/мин керна, %

чо сч 1,7 300 4 0,4 6 - 5,4 40

1,2 250 3,5 0,4 303 6 - 5 50

2,0 350 4 0,5 10 - 5,6 30

С") СТч 1,1 200 4 - - - - 4,9 60

чо гч 1 1,2 250 3,5 • - - - 5,0 70

0,4 150 2 - - - - 4,0 60

о-, гч 1,7 300 4 0,4 9 0,25 5,2 90

2,3 400 4 0,4 223 9 0,27 5,7 100

1,7 350 3,5 0,3 7 0,14 5,4 100

1,4 300 4 - - - - 4,0 70

сч 1,2 250 4 - - - - 4,1 60

ЧО г- 1,4 300 4 - - - - 4,3 50

о\ чо <4 2,1 400 4,5 0,3 6 - 4,6 30

чС 1,4 300 4 0,3 298 6 - 5,3 30

и 2,3 400 5 0,35 6.6 - 5,5 20

00 ЧО сч 1,6 350 4 0,2 7 0,12 5,1 100

2,1 400 4,5 0,3 223 8 0,15 5,3 90

2,3 400 5 0,3 8,2 0,17 5,7 100

Экспериментальное бурение мёрзлых пород с продувкой воздухом, охлаждаемым при сублимации твёрдой углекислоты непосредственно в колонковой трубе, велось без растепления, а

получаемый керн сохранял своё естественное состояние. Увеличение расходных характеристик хладагента от требуемых (см. рис. 5), вызывало замораживание проходимых пород.

При алмазном бурении твёрдых пород с продувкой необходимо поддерживать наиболее целесообразный температурный режим призабойной зоны, который позволит обеспечить рациональные режимные параметры работы инструмента. Главная теплоэнергетическая характеристика рациональной технологии алмазного бурения - величина забойной мощности. Отправным пунктом для её определения является вывод количества и параметров очистного агента, обеспечивающего как надлежащую очистку, так и охлаждение породоразрушающего инструмента.

Влияние технологических параметров режима бурения на температуру алмазов на торце коронки по методике Л.К. Горшкова учитывается количеством тепла, поступившего в коронку за единицу времени:

й = «а-1р)К0,Вт, (9)

где - температура буровых алмазов, К\ гр - температура очистного агента охлаждающего коронку, К; К0 - показатель интенсивности теплообмена (зависит от масштабных и теплофизических характеристик породоразрушающего инструмента), Вт/К.

При постоянных значениях показателя интенсивности теплообмена К0 количество тепла, воспринимаемое породоразрушающим инструментом в процессе бурения, зависит от температуры очистного агента, поступающего на забой. Соответственно снижение этой температуры позволяет увеличить забойную мощность, исходя из следующего выражения:

МПР = а/к н-10Вт, (10)

где к„ - коэффициент нагрева коронки (кн = 0,9); ИПр - предельная забойная мощность.

Значения величины предельной забойной мощности с использованием хладагентов целесообразно определять по номограмме соотношения удельной забойной мощности и параметров газообразного очистного агента (рис. 6) для вычисления расходных характеристик хладагента. Удельная забойная мощность позволяет

оценивать правильность выбора режимов бурения, обеспечивающих непревышение значения величины предельной забойной мощности инструмента (Л.К. Горшков):

= Н„р/М, кВт! кар, (11)

где М- масса объёмных алмазов, кар.

_|_4 |_|_^тсод кг/мин

01 0,2 03 (¿со2 = Юлш ;Ге =233 К)

Рис. 6. Номограмма зависимости величины удельной забойной мощности для коронок диаметром 59 лш от расходных характеристик воздуха и хладагента при различной крупности алмазов

Приведённая номограмма (см. рис. 6) показывает, что охлаждение очистного агента сублимацией гранул диоксида углерода в колонковой трубе обеспечивает увеличение значений величины удельной забойной мощности, что обусловливает расширение диапазона рациональных режимных параметров типового породоразрушающего инструмента.

Основные выводы и рекомендации В диссертации как научно квалификационной работе изложены научно обоснованные технические и технологические разработки

автора, направленные на решение актуальной задачи обеспечения рационального температурного режима в призабойной зоне при бурении неглубоких скважин с продувкой, имеющей существенное значение для геологоразведочной отрасли.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы:

1. Анализ практических и теоретических данных колонкового бурения неглубоких скважин с очисткой забоя газообразными очистными агентами показывает, что выполнение всех технических и организационных требований по регулированию температурного режима в призабойной зоне не всегда обеспечивает получение кондиционного керна в мёрзлых рыхлых породах и достаточную производительность алмазного бурения в твёрдых породах.

2. Оптимальный температурный режим на забое скважины непосредственно в процессе бурения может быть обеспечен использованием быстроиспаряющихся хладагентов (например, твёрдой углекислоты), что позволяет избежать растепления стенок скважины и керна, а также увеличить механическую скорость бурения без использования крупногабаритного и энергозатратного холодильного и компрессорного оборудования.

3. Проведенные исследования показали техническую возможность и целесообразность использования хладагентов для регулирования температурного режима призабойной зоны при колонковом бурении с продувкой, при этом перспективным представляется применение хладагентов при бурении техногенных и мёрзлых слабо сцементированных льдом пород с отбором керна в условиях плотной городской застройки.

4. Предложенная и экспериментально подтверждённая математическая модель расчёта тепло- и массообменных процессов на забое скважины при колонковом бурении с продувкой воздухом, охлаждаемым сублимирующимися гранулами хладагента в призабойной зоне, позволяет с достаточной для прогнозирования конечного результата бурения точностью учитывать влияние основных режимных параметров бурения, тип бурового инструмента, вид и расход хладагента.

5. Исследование возможного способа регулирования температурного режима призабойной зоны охлаждением очистного агента гранулами хладагента при бурении с продувкой показало, что основными факторами, влияющими на эффективность этого процесса, являются количество хладагента, загружаемого в колонковую трубу перед рейсом, и гранулометрический состав хладагента.

6. Эффективность колонкового бурения с использованием хладагентов для охлаждения газообразного очистного агента в призабойной зоне может быть обеспечена соответствием текущей механической скорости бурения и изменения высоты гранулированного слоя хладагента во внутреннем пространстве керноприёмной трубы.

7. Для дальнейшего использования хладагентов в бурении с отбором керна необходимо определить рациональные области их применения, разработать и внедрить в производство соответствующие технические средства, отработать технологию их использования в конкретных геолого-технических условиях.

Основные идеи диссертации отражены в следующих печатных работах:

1. Беляев A.C. Энергоресурсосбережение в области бурения с применением экологически безопасного способа бурения [Текст] / A.C. Беляев // Материалы конференций политехнического симпозиума, 2006. - С. 9-10.

2. Беляев A.C. Основы экологически безопасного способа очистки забоя при бурении инженерно-геологических скважин [Текст] / A.C. Беляев // Горный информационно-аналитический бюллетень №3 2007. - С. 37-41.

3. Беляев A.C. Новый способ бурения инженерно-геологических скважин [Текст] / A.C. Беляев II Горный информационно-аналитический бюллетень №3 2007. - С. 68-71.

4. Пат. 2276248 РФ, МПК7 Е 21 В 10/46. Алмазная буровая коронка [Текст] / Толстунов С.А., Мозер С.П., Беляев A.C.; заявитель и патентообладатель СПГГИ - № 2004138407/03; заявл. 27.12.04; опубл. 15.05.06, Бюл. № 13 (I ч.). -5с.: ил.

5. Пат. № 2276717 РФ, МПК7 Е 21 В 10/46. Алмазная буровая коронка [Текст] / Толстунов С.А., Мозер С.П., Беляев A.C.; заявитель и патентообладатель СПГГИ - № 2005100577/03; заявл. 11.01.05; опубл. 20.05.2006 бюл. № 14. (I ч.). - 6 с.: ил.

6. Пат. № 2315165 РФ, МПК7 Е 21 В 7/00. Способ бурения горных пород и устройство для его осуществления [Текст] / Горшков Л.К., Гореликов В.Г., Бобин Н.Е., Беляев A.C.; заявитель и патентообладатель СПГГИ - № 2006123172/03; заявл. 29.06.06; опубл. 20.01.2008 бюл. № 2.. (I ч.). -6с.: ил.

РИЦ СПГГИ. 24.11.2008. 3.519. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Беляев, Алексей Степанович

Введение.

1. Анализ технологии очистки забоя газообразными очистными агентами и регулирования температурного режима призабойной зоны при буренин неглубоких скважин.

1.1 Области применения колонкового способа бурения неглубоких скважин.

1.2 Станки и инструмент для неглубокого бурения.

1.3 Очистка забоя газообразными очистными агентами и их влияние на температурный режим призабойной зоны.

1.3.1 Применение пенообразующих составов.

1.3.2 Бурение с очисткой забоя сжатым воздухом.

1.4 Влияние температуры циркулирующей среды на эффективность колонкового бурения.

1.5 Цели и задачи исследования.

Выводы по главе 1.

2. Исследование температурного режима призабойной зоны при бурении с продувкой с использованием хладагентов.

2.1 Регулирование температурного режима призабойной зоны скважины хладагентами.

2.2 Методика исследований.

2.3 Постановка и решение задачи регулирования температурного режима призабойной зоны при бурении с продувкой и использованием хладагентов.

2.3.1 Математическая модель сублимации единичной гранулы угольного ангидрида.

2.3.2 Математическая модель процесса охлаждения призабойной зоны за счёт сублимации угольного ангидрида при бурении с продувкой.

2.5 Вычислительный эксперимент регулирования температурного режима призабойной зоны скважины хладагентами.

2.6 Определение расхода хладагента при бурении с продувкой.

Выводы по главе 2.

3. Экспериментальные исследования регулирования температурного режима призабойной зоны при бурении с продувкой воздухом, охлаждаемым гранулами угольного ангидрида.

3.1 Экспериментальная оценка массового расхода угольного ангидрида и степени охлаждения газообразного очистного агента.

3.1.1 Методика лабораторных исследований.

3.1.2 Проведение эксперимента и обработка опытных данных определения расхода хладагента и степени охлаждения газообразного очистного агента.

3.2 Бурение мёрзлых пород с продувкой воздухом, охлаждаемым гранулами угольного ангидрида.

3.2.1 Методика экспериментальных исследований при бурении мёрзлых пород.

3.2.2 Проведение эксперимента и обработка опытных данных по выходу керна в мёрзлых породах.

3.3 Алмазное бурение с продувкой охлаждаемой гранулами угольного ангидрида.

3.3.1 Методика экспериментальных исследований алмазного бурения с продувкой воздухом, охлаждаемым гранулами угольного ангидрида.

3.3.2 Проведение эксперимента и обработка опытных данных.

Выводы по главе 3.

4. Технология бурения неглубоких скважин с продувкой и использованием хладагентов.

4.1 Управление теплообменным процессом в гранулированном слое угольного ангидрида.

4.2 Технология алмазного бурения с использованием хладагентов

4.2.1 Расход и температура очистного агента.

4.2.2 Осевая нагрузка на алмазную коронку.

4.2.3 Частота вращения снаряда.

4.2.4 Прогнозирование механической скорости бурения.

4.3 Технология бурения скважин в условиях многолетней мерзлоты с использованием хладагентов.

4.3.1 Расход, температура и роль очистного агента при бурении мёрзлых пород.

4.3.2 Технологические параметры бурения мёрзлых пород.

4.4 Области рационального применения и технические средства способа регулирования температурного режима призабойной зоны твёрдыми хладагентами.

4.5 Оценка экономической целесообразности предлагаемых решений.

Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-практическое обоснование рациональной технологии колонкового бурения неглубоких скважин с использованием хладагентов"

Актуальность темы. Бурение неглубоких скважин с отбором керна используется для решения широкого круга задач, связанных с проведением геолого-поисковых, геофизических, геохимических, инженерно-геологических и многих других исследований. В современной практике проведения такого рода исследований первоочередной задачей является получение качественных образцов изучаемого объекта (горная порода, строительный материал и др.). Значительную роль здесь играет природа очистного агента. Наибольшую производительность и качество бурения в данных условиях может обеспечить очистка забоя сжатым воздухом.

При колонковом бурении твёрдых пород алмазный породоразрушающий инструмент подвергается воздействию высоких контактных температур, возникающих в результате трения коронки о породу, что влечёт необратимые последствия (деформация матриц, разрушение алмазов, зашлифования и засаливания их рабочих поверхностей, снижение твёрдости алмазов). Основные осложнения бурения в мёрзлых, слабосцементированных льдом породах связаны с нарушением их агрегатного состояния, вызванного растеплением, причиной которого чаще всего является высокая температура очистного агента в призабойной зоне.

Таким образом, сравнительно низкие значения теплоёмкости и теплопроводности воздуха как очистного агента обусловливают необходимость учёта действия температурного фактора, который влияет как на качество отбираемых проб в мёрзлых породах, так и на производительность алмазного бурения.

Значительный вклад в исследование температурных процессов в призабойной зоне скважины и в породоразрушающем инструменте внесли Афанасьев И.С., Будюков Ю.Е., Гореликов В.Г., Горшков JI.K., Касаточкин А.В., Климов В.Я., Кудряшов Б.Б., Магурдумов A.M., Марамзин А.В., Соловьёв Н.В., Яковлев А.А. и многие другие отечественные и зарубежные учёные. В результате разработана технология проведения работ, обеспечивающая высокие показатели бурения с учётом действия температурного фактора. Разработанная технология подразумевает использование специального оборудования и ряда технических средств для подготовки и доставки очистного агента к забою буримой скважины, применение которых ограничено в условиях мегаполиса, когда работы должны проводиться в стеснённых условиях плотной городской застройки с соблюдением санитарно-экологических норм.

Учитывая простоту реализации на практике, а также отсутствие необходимости использования дополнительного оборудования и приспособлений, актуальна разработка способа нормализации температурного режима призабойной зоны при бурении с продувкой и одновременным использованием широко распространённого экологически безвредного хладагента - твёрдой углекислоты.

Актуальность темы диссертационной работы подтверждается её включением в план НИР кафедры Технологии и техники бурения скважин Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета): 6.30.001 «Совершенствование технологий бурения и освоения скважин в сложных геолого-технических условиях» (2008 г.).

Цель диссертационной работы - повышение эффективности и качества колонкового бурения неглубоких скважин с продувкой сжатым воздухом, охлаждаемым непосредственно в призабойной зоне.

Идея работы заключается в использовании твёрдого хладагента при колонковом бурении неглубоких скважин с продувкой, обеспечивающем рациональный температурный режим на забое скважины и качественный отбор проб в мёрзлых слабосцементированных породах за счёт сублимации хладагента в керноприёмной трубе.

Задачи исследования:

- анализ существующих способов нормализации температурного режима в призабойной зоне неглубоких скважин и его влияния на качество и производительность колонкового бурения с продувкой;

- разработка и апробация теплофизической модели нормализации температурного режима в призабойной зоне скважины при бурении с продувкой и использованием хладагентов;

- выбор рациональных технологических параметров бурения неглубоких скважин;

- оценка технико-экономической эффективности бурения неглубоких скважин с использованием твёрдых хладагентов.

Методика исследований включает в себя обзор, анализ и обобщение научных исследований в области нормализации температурного режима призабойной зоны неглубоких скважин, экспериментально-аналитические исследования, разработку соответствующих рекомендаций.

Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей изменения температурного режима породоразрушающего инструмента и призабойной зоны неглубоких скважин при колонковом бурении с продувкой сжатым воздухом, охлаждаемым за счёт сублимации твёрдого хладагента, например, «сухой» углекислоты, в керноприёмной трубе, что создаёт основу для выбора режимных параметров бурения с учётом действия температурного фактора.

Практическая значимость состоит в разработке:

- методики оценки теплообменных процессов в призабойной зоне неглубокой скважины при бурении с продувкой и использованием быстроиспаряющихся твёрдых хладагентов, размещённых во внутреннем пространстве керноприёмной трубы;

- методики выбора технологических параметров колонкового бурения неглубоких скважин с продувкой охлаждённым воздухом.

Защищаемые научные положения;

7. Интенсивность процесса охлаждения сжатого воздуха в керноприёмной трубе за счёт сублимации твёрдого хладагента при бурении с продувкой пропорциональна величине поверхности теплообмена, что позволяет задавать требуемое значение температуры очистного агента, подводимого к забою скважины, в соответствии с конструктивными особенностями забойной компоновки, регулируя поверхность теплообмена.

2. Применение продувки сжатым воздухом, охлаждаемым в процессе бурения за счёт сублимации твёрдого хладагента в призабойной зоне, обеспечивает необходимую устойчивость стенок скважины и сохранность керна при проходке неглубоких скважин в мёрзлых слабосцементированных отложениях, а также работоспособность алмазного породоразрушающего инструмента.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объёмом теоретических и экспериментальных исследований, а также удовлетворительной сходимостью расчётных и экспериментальных данных.

Апробация работы

Основные результаты исследования докладывались на трёх конференциях молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение» в СПГГИ(ТУ) в 2005-08 гг., а также на научном симпозиуме «Молодые учёные - промышленности Северо-Западного региона» в СПбГПУ в 2006 г.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований, разработке теплофизической модели охлаждения очистного агента и призабойной зоны, проведении теоретических и экспериментальных исследований, определении технологических параметров и температурного режима призабойной зоны при бурении неглубоких скважин с отбором керна.

Публикации. По теме диссертации опубликованы три научные работы (из них две в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ) и получено три патента РФ.

Заключение Диссертация по теме "Технология и техника геологоразведочных работ", Беляев, Алексей Степанович

Выводы по главе 4

1. При вычислении требуемых условий теплопередачи для охлаждения в колонковой трубе газообразного очистного агента до необходимых температур гранулами угольного ангидрида, необходимо учитывать основные технологические факторы бурения (глубина и диаметр бурения, свойства буримых пород и др.).

2. Оптимальные режимные параметры колонкового бурения мерзлых и слабо-мёрзлых пород с продувкой, охлаждаемой гранулами хладагента, необходимо определять исходя из требуемой температуры очистного агента, зависящего от температуры и категории по буримости проходимых пород.

3. При соблюдении оптимальных режимных параметров бурения мёрзлых, слабо-мёрзлых и твёрдых породах использование хладагентов (твёрдая фаза угольного ангидрита) для охлаждения в керноприёмной трубе очистного агента позволяет получать ненарушенные образцы пород.

4. Увеличение значений величины предельной забойной мощности за счёт снижения температуры газообразного очистного агента в призабойной зоне позволяет увеличить механическую скорость алмазного бурения.

5. Охлаждение очистного агента гранулами хладагента в керноприёмной трубе позволяет отказаться от использования крупногабаритного и энергопотребляемого холодильного оборудования на объекте проведения работ.

6. Значение показателя чистого дисконтированного дохода колонкового бурения разведочных скважин с продувкой, охлаждаемой гранулами хладагента в керноприёмной трубе не отрицательно и определяется на уровне 4285,9 тыс. руб, срок окупаемости предлагаемых мероприятий составляет 3,8 года.

Заключение

В диссертации как научно квалификационной работе изложены научно обоснованные технические и технологические разработки автора, направленные на решение актуальной задачи обеспечения рационального температурного режима в призабойной зоне при бурении неглубоких скважин с продувкой, имеющей существенное значение для геологоразведочной отрасли.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы:

1. Анализ практических и теоретических данных колонкового бурения неглубоких скважин с очисткой забоя газообразными очистными агентами показывает, что выполнение всех технических и организационных требований по регулированию температурного режима в призабойной зоне не всегда обеспечивает получение кондиционного керна в мёрзлых рыхлых породах и достаточную производительность алмазного бурения в твёрдых породах.

2. Оптимальный температурный режим на забое скважины непосредственно в процессе бурения может быть обеспечен использованием быстроиспаряющихся хладагентов (например, твёрдой углекислоты), что позволяет избежать растепления стенок скважины и керна, а также увеличить механическую скорость бурения без использования крупногабаритного и энергозатратного холодильного и компрессорного оборудования.

3. Проведенные исследования показали техническую возможность и целесообразность использования хладагентов для регулирования температурного режима призабойной зоны при колонковом бурении с продувкой, при этом перспективным представляется применение хладагентов при бурении техногенных и мёрзлых слабо сцементированных льдом пород с отбором керна в условиях плотной городской застройки.

4. Предложенная и экспериментально подтверждённая математическая модель расчёта тепло- и массообменных процессов на забое скважины при колонковом бурении с продувкой воздухом, охлаждаемым сублимирующимися гранулами хладагента в призабойной зоне, позволяет с достаточной для прогнозирования конечного результата бурения точностью учитывать влияние основных режимных параметров бурения, тип бурового инструмента, вид и расход хладагента.

5. Исследование возможного способа регулирования температурного режима призабойной зоны охлаждением очистного агента гранулами хладагента при бурении с продувкой показало, что основными факторами, влияющими на эффективность этого процесса, являются количество хладагента, загружаемого в колонковую трубу перед рейсом, и гранулометрический состав хладагента.

6. Эффективность колонкового бурения с использованием хладагентов для охлаждения газообразного очистного агента в призабойной зоне может быть обеспечена соответствием текущей механической скорости бурения и изменения высоты гранулированного слоя хладагента во внутреннем пространстве керноприёмной трубы.

7. Для дальнейшего использования хладагентов в бурении с отбором керна необходимо определить рациональные области их применения, -разработать и внедрить в производство соответствующие технические средства, отработать технологию их использования в конкретных геолого-технических условиях.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Беляев, Алексей Степанович, Санкт-Петербург

1. Аверин Е.К. Теплоотдача при кипении воды в условиях вынужденной циркуляции. Теплопередача и тепловое моделирование / Аверин Е.К., Кружилин Г.Н. // М.: Издательство академии наук СССР, 1959 г.

2. Архипов А.Г. Механизм разрушения при алмазном бурении и его акустико-спектральная характеристика // СПб.: ВИТР, 2000 г.

3. Аснин Я.И. Тепловое подобие, конвективный теплообмен и энтропия // Харьков, 1962 г.

4. Афанасьев А.А. Возведение зданий и сооружений из монолитного железобетона//М.: Стройиздат, 1990 г.

5. Афанасьев И.С. Техника и технология отбора проб при разведке месторождения фосфоритов / Афанасьев И.С., Дроздик В.Д. // ВИЭМС № 20, Л., 1975 г.

6. Баскаков А.П. Теплотехника. Учебник для ВУЗов. // М: Энергоатомиздат 1991 г.

7. Беляев А.С. Перспективы использования пены в качестве охлаждающего агента при бурении бетона / Беляев А.С., Феллер В.В. // Издательство Санкт-Петербургского политехнического университета. Машиностроение, 2006 г.

8. Беляев А.С. Энергоресурсосбережение в области бурения с применением экологически безопасного способа бурения // Материалы конференций политехнического симпозиума, 2006 г.

9. Беляев А.С. Основы экологически безопасного способа очистки забоя при бурении инженерно-геологических скважин. // Горный информационно-аналитический бюллетень №3 2007 г.

10. Беляев А.С. Новый способ бурения инженерно-геологических скважин. // Горный информационно-аналитический бюллетень №3 2007 г.

11. Бессчастный А.В. Технология алмазного сверления железобетона / Бессчастный А.В., Касаточкин А.В. // М.: Стройиздат, 1980 г.

12. Блинов Г. А. Справочник по алмазному бурению геологоразведочных скважин / Блинов Г.А., Васильев В.И., Головин О.С. // Л.: Недра, 1975 г.

13. Бондарик Г.К. Методика инженерно-геологических исследований // М.: Недра, 1986 г.

14. Будюков Ю.Е. Научные основы создания специального алмазного инструмента их применение в конструкциях и технологии бурения геологоразведочных скважин. // Тезисы докладов IV Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» Т.З. -М, МГГА, 1999 г.

15. Булатов А.И. Справочник инженера по бурению / Булатов А.И., Аветисов А .Г.// М.: Недра, 1993 г., Книга 2.

16. Быченков Е.И. О повышении ресурса алмазных буровых коронок / Быченков Е.И., Тихонов Н.Е. // Тр. ЛГИ, 1982, т. 93.

17. Вилемас Ю. Теплоотдача в газоохлаждаемых кольцевых каналах / Вилемас Ю., Чесна Б., Сурвила В. // Вильнус: Мокслас, 1977 г.

18. Власюк В.И. Алмазное бурение скважин различной пространственной ориентации из подземных горных выработок. Техника, технология и организация геологоразведочных работ // М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1996 г.

19. Гиндсбург И.М. Исследование износа алмазных коронок В кн.: Совершенствование технических средств ССК и повышение эффективности их оснащения. / Гиндсбург И.М., Быченков Е.И. // Л., ВИТР, 1987 г.

20. Горбушин А.П. Алмазное бурение с применением эмульсионных промывочных жидкостей // Экспресс информация. Техника и технология геологоразведочных работ; организация производства, №139 М.: ВИЭМС, 1970 г.

21. Горшков Л.К. Особенности технологии алмазного бурения с пеной / Горшков Л.К., Кирсанов А.И. // М.: ВПО "Союзгеотехника", 1984 г.,

22. В сб.: "Разработка и применение новых технических средств при геологоразведочном бурении"

23. Горшков JI.K. Бурение скважин большого диаметра с применением газожидкостных смесей/ Горшков Л.К., Яковлев А.А. // Тезисы докладов 4-ого Международного симпозиума по бурению скважин в осложнённых условиях, СПб., 8-12.06.98, СПГГИ(ТУ), СПб.: 1998 г.

24. Горшков Л.К. Температурный фактор в алмазном бурении // М.: ВНИТИ, 1977 г. Деп. № 1560-77.

25. Горшков Л.К. Температурные режимы алмазного бурения / Горшков Л.К., Гореликов В.Г. // М. Недра, 1992 г.

26. Горшков Л.К. Оценка особенностей процесса алмазного бурения с промывкой пеной (в стендовых условиях) / Горшков Л.К., Климов В.Я., Яковлев А.А. // Изв. Вузов. Геология и разведка, 1986 г., № 3.

27. Горшков Л.К. Температурные напряжения как один из факторов разрушения керна при бурении с продувкой. / Горшков Л.К., Будюков Ю.Е., Касаточкин А.В. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых №6, 1971 г.

28. Горшков Л.К. Особенности технологии бурения с продувкой однослойными коронками с различными насыщенностью и зернистостью алмазов / Горшков Л.К., Будюков Ю.Е. // Научно-технический реферативный сборник: Алмазы, Вып. 11. М., НИИМАШ, 1971 г.

29. Горшков Л.К. Опыт бурения специальными алмазными коронками МЦП с продувкой воздухом / Горшков Л.К., Будюков Ю.Е. // Научно-технический реферативный сборник: Алмазы, Вып. 4. М., НИИМАШ, 1975 г.

30. Гухман А.А. Основы учения о теплообмене при течении газа с большой скоростью / Гухман А.А., Илюхин Н.В. // М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1951 г.

31. Давыдов И.М. Бурение и опробование гидрогеологических и инженерно-геологических скважин // Издательство Ростовского университета, 1984 г.

32. Джонсон. Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента / Джонсон. Н., Лион Ф. // М.: Мир, 1981 г.

33. Елманов И.П. Бурение геологоразведочных скважин с продувкой воздухом в многолетнемёрзлых породах // Недра, 1965 г.

34. Жадановский Б.В. Поверхностно-активные вещества в жидкостях охлаждающих алмазный инструмент // М.: Промышленное и гражданское строительство, 2002 г., № 4.

35. Жадановский Б.В. Технология алмазной механической обработки строительных материалов и конструкций // М.: Стройиздат, 2004 г.

36. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин // Л.: Наука, 1968 г.

37. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений // Л.: Наука, 1968 г.

38. Калинин А.Г. Разведочное бурение / Калинин А.Г., Ошкордин О.В., Питерский В.М. // М.: Недра, 2000 г.

39. Калинин А.Г. Технология бурения разведочных скважин / Калинин А.Г., Власюк В.И., Ошкордин О.В. и др. // М.: Техника, 2004 г.

40. Кардыш В.Г. Бурение неглубоких скважин / Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В., Окмянский А.С. // М.: Недра, 1971 г.

41. Кейс В.М. Конвективный тепло- и массообмен. // М.: Энергия, 1972 г.

42. Киреев, В. И. Численное моделирование газодинамических течений / Киреев, В. И., Войновский, А. С. // М.:Изд-во МАИ, 1991 г.

43. Кирсанов А.И. Рекомендации по бурению с продувкой воздухом в многолетнемёрзлых породах / Кирсанов А.И., Кудряшов Б.Б. // Якутск, 1960 г.

44. Кирсанов А.И. Определение потребных параметров сжатого воздуха при бурении скважин с продувкой / Кирсанов А.И., Кудряшов Б.Б. // Л.: ВИТР, 1964 г

45. Кирсанов А.И. Влияние параметров режимов бурения на сохранность керна монолитных пород средней твёрдости. / Кирсанов А.И., Боголюбский А.К. // Изв. Вузов. Геология и разведка, 1976 г. №6.

46. Коваленко В.И. Исследование температурного режима керна мёрзлых пород // Зап. ЛГИ, т. 66, вып. 1, 1973 г.

47. Коваленко В.И. Бурение скважин с промывкой пеной / Коваленко В.И., Климов В.Я., Яковлев А.А. // М.: ВИЭМС, 1986 г.

48. Конаков П.К. Теория подобия и её применение в теплотехнике // М.: Госэнергоиздат, 1959 г.

49. Корнилов Н.И. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин. Справочник. / Корнилов Н.И., Травкин B.C., Берестень Л.К., Коган Д.И. // М.: Недра, 1979 г.

50. Коссов В.В. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов / Коссов В.В., Лившиц В.Н., Шахназаров А.Г. // Москва, 2000 г.

51. Крагельский И.В. Узлы трения машин / Крагельский И.В., Михин Н.М. // М., Машиностроение, 1984 г.

52. Кудряшов Б.Б. Анализ и расчёт температурного поля в теле алмазной коронки. / Кудряшов Б.Б., Яковлев А.А. // Л.: Зап. ЛГИ, т. 105, 1985 г.

53. Кудряшов Б.Б. Бурение скважин в мёрзлых породах / Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. // М.: Недра 1983 г.

54. Кудряшов Б.Б. Бурение скважин в осложнённых условиях / Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. // М.: Недра 1987 г.

55. Кузнецов A.M. Влияние геометрических параметров синтетических алмазных зёрен на их режущие свойства/ Кузнецов A.M., Голосов П.И.// «Станки и инструмент», 1964 г. №12.

56. Кулиев С.М. Температурный режим бурящихся скважин / Кулиев С.М., Есьман Б.И., Габузов Г.Г. // М.: Недра, 1968 г.

57. Кутасов И.М. «К определению скорости конвективного теплового потока в скважинах». Тепло- и массообмен в мёрзлых толщах земной коры. // М.: Сб. Академии Наук СССР, 1963 г.

58. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. // М.: Энергоатомиздат, 1990 г.

59. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена // М.: АТОМИЗДАТ, 1979 г.

60. Крейт Ф. Основы теплопередачи. / Крейт Ф., Блек У. // М.: Мир,1983 г.

61. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений // Л.: Энергия, 1967 г.

62. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента // М.: Машиностроение 1982 г.

63. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. // М.: Энергия, 1972 г.

64. Магомедов К.М. Сеточно-характеристические численные методы / Магомедов К.М., Холодов А.С. // М.: Наука, 1988 г.

65. Магурдумов A.M. Разведочное бурение с продувкой забоя воздухом // М.: Недра, 1970 г.

66. Макаров Л.Н. Применение ПАВ при алмазном бурении // М.: ВИЭМС, 1971.

67. Малахов Г.М. Выпуск руды из обрушенных блоков // М.: Металлургия, 1952 г.

68. Мальгина Е.В. Холодильные машины и установки / Мальгина Е.В., Мальгин Ю.В. // М.: Пищевая промышленность, 1973 г.

69. Марамзин А.В. Бурение разведочных скважин в районах распространения многолетнемёрзлых пород / Марамзин А.В., Рязанов А.А. // М., Недра 1971 г.

70. Марамзин А.В. Технические средства для алмазного бурения / Марамзин А.В., Блинов Г.А., Галиопа А.А. // JL Недра, 1982 г.

71. Мурзаков Б.В. Технические средства для бурения инженерно-геологических скважин за рубежом / Окмянский А.С., Ребрик О.Б. // М.: ВИЭМС, 1985 г.

72. Ортега Дж. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений / Ортега Дж., Пул У. // Наука, 1986 г.

73. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости // М.: Энергоатомиздат, 1984 г.

74. Полежаев В.И. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье-Стокса / Полежаев В.И., Бунэ А.В., Верезуб Н.А. и др. // М. Недра, 1987 г.

75. Пономарёв П.П. Инструмент для алмазного бурения геологоразведочных скважин / Пономарёв П.П., Оношко Ю.А., Бухарев Н.Н. // Л., Недра, 1981 г.

76. Поскачей А.А. Оптико-электронные системы измерения температуры / Поскачей А.А., Чубаров Е.П. // М.: Энергоатомиздат, 1988 г.

77. Протодьяконов М.М. Давление горных пород и рудничное крепление// М.: ГОНТИ, 1931 г.

78. Протодьяконов М.М. Методика рационального планирования экспериментов / Протодьяконов М.М., Тедер Р.И. // М.: Наука, 1970 г.

79. Прыкин Б.В. Повышение эффективности мобильных строительных организаций / Прыкин Б.В., Дибцов Г.Н. // М.: Стройиздат, 1988 г.

80. Пудовкин М.А. Задачи теплообмена в приложении к теории бурения скважин / Пудовкин М.А., Чугунов В.А., Саламатин А.Н. // Издательство Казанского университета, 1977 г.

81. Ребрик Б.М. Бурение инженерно-геологических скважин: Справочник. // М.: Недра, 1990 г.

82. Сахаров А.В. Управляемое тепло в бурении // СПб.: ООО «Недра», 2006 Г.-134 с.

83. Сердюк Н.И. Бурение скважин различного назначения / Сердюк Н.И., Куликов В.В., Тунгусов А.А. и др. // М.: РГГРУ, 2006 г.

84. Слюсарев Н.И. Технология и техника бурения геологоразведочных скважин с промывкой пеной / Слюсарев Н.И., Козловский А.Е., Лоскутов Ю.Н. // СПб.: Недра, 1996 г.

85. Соловьёв Н.В. Ресурсосберегающая технология алмазного бурения в сложных геологических условиях / Соловьёв Н.В., Чихоткин В.Ф., Богданов Р.К., Закора А.П. // М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 1997 г.

86. Солодухин М.А. Инженерно-геологические изыскания для промышленного и гражданского строительства// М.: «Недра», 1985 г.

87. Степанов П.М. Повышение эффективности алмазного бурения с продувкой воздухом / Степанов П.М., Суманеев Н.Н., Будюков Ю.Е., Романов В.П. // Научно-технический реферативный сборник: Алмазы, вып. 3. М„ НИИМАШ, 1970 г.

88. Телегин А.С. Термодинамика и тепломассоперенос / Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко В.Г. // М.: Металлургия, 1980 г.

89. Топчий В.Д. Реконструкция промышленных предприятий / Топчий В.Д., Жадановский Б.В. // Справочник строителя. М.: Стройиздат 1990 г. Том 1 и 2.

90. Фиалков Б.С. Управление истечением сыпучих материалов / Фиалков Б.С., Плицын В.Т., Максимов Е.В. // Алма-Ата: Наука КазССР, 1981 г.

91. Шамшев Ф.А. Технология и техника разведочного бурения / Шамшев Ф.А., Тараканов С.Н., Кудряшов Б.Б. и др. // М.: Недра, 1973 г.

92. Яковлев А.А. Совершенствование технологии алмазного бурения с очисткой скважин пеной/ Яковлев А.А., Козлов А.В. // М.: 1989 г.

93. Яковлев A.M. Бурение скважин с пеной на твёрдые полезные ископаемые / Яковлев A.M., Коваленко В.И. // Д.: Недра, 1987 г.

94. Патент РФ 2268283, МПК С09К8/38. Пенообразующий состав для бурения / Толстунов С.А., Беляев А.С., Мозер С.П. № 2004127601/03; опубл. 20.01.2006 бюл. № 02.

95. Патент РФ № 2276179 МПК С09К8/16. Буровой раствор / Толстунов С.А., Мозер С.П., Беляев А.С. № 2004135782/03; опубл.1005.2006 бюл. № 13.

96. Патент РФ № 2276248 МПК Е21В10/46. Алмазная буровая коронка/ Толстунов С.А., Мозер С.П., Беляев А.С. № 2004138407/03; опубл. 15.05.2006 бюл. № 13.

97. Патент РФ № 2276717 МПК Е21В10/46. Алмазная буровая коронка/ Толстунов С.А., Мозер С.П., Беляев А.С. № 2005100577/03; опубл. 20.05.2006 бюл. № 14.

98. Патент РФ № 2300548 МПК С09К8/10. Буровой раствор / Толстунов С.А., Мозер С.П., Беляев А.С. № 20061000208/03; опубл.1006.2007 бюл. № 16.

99. Патент РФ № 2314150 МПК B01F5/00. Пеногенератор / Мураев Ю.Д., Беляев А.С. № 2006124687/15; опубл. 10.01.2008 бюл. № 1.

100. Патент РФ № 2315165 МПК Е21В7/00. Способ бурения горных пород и устройство для его осуществления / Горшков Л.К., Гореликов В.Г., Бобин Н.Е., Беляев А.С. № 2006123172/03; опубл. 20.01.2008 бюл. № 2.

101. Криогенный бластинг. Очистка поверхностей сухим льдом // www.cryoblasting.ru

102. Bogere М. N. Application of Multiphase-Multicomponent Theory to Fluidized-Bed Sublimation, Ph.D. Diss., Akron The University of Akron, 1993.

103. Ergun S. Fluid Flow through Packed Columns. Chem. Eng. Prog., 48(2):89-94, 1952.

104. Fedors R. F. and Landell R. F. An Empirical Method of Estimating the Void Fraction in Mixtures of Uniform Particles of Different Size. Powder Technology, 23.

105. Gidaspow D., Bezburuah R., and Ding J. Hydrodynamics of Circulating Fluidized Beds, Kinetic Theory Approach. In Fluidization VII, Proceedings of the 7th Engineering Foundation Conference on Fluidization, pages 75-82, 1992.

106. Gunn D. J. Transfer of Heat or Mass to Particles in Fixed and Fluidized Beds. Int. J. Heat Mass Transfer, 21:467-476, 1978.

107. Launder В. E. and Spalding D. B. Lectures in Mathematical Models of Turbulence. Academic Press, London, England, 1972.

108. Ranz W. E. and Marshall W. R., Jr. Evaporation from Drops, Part I. Chem. Eng. Prog., 48(3): 141-146, March 1952.

109. Ranz E. and Marshall W. R., Jr. Evaporation from Drops, Part II. Chem. Eng. Prog., 48(4), April 1952.

110. Rao C.N.R. and Rao K.J. Phase Transitions in Solids. New York, McGraw-Hill, 1978.1. Г>С