- Конструкция бурильной колонны с ниппельными соединениями закрытого типа позволяет передавать к ПРИ порядка 70 % энергии волны деформации на глубину 40 м. Теоретически и экспериментально определены условия эффективной передачи импульсов силы в буровом инструменте. Установлено, что передача амплитуды и энергии волн деформаций по колонне с ниппельными соединениями закрытого типа осуществляется с меньшими потерями энергии за счет:
- применения бурильных труб с бóльшей относительной толщиной стенки;
- повышения жесткости резьбовых участков бурильных труб, жесткости контактного взаимодействия рабочих поверхностей витков резьбы бурильных труб и ниппеля, а также снижения жесткости ниппеля;
- уменьшения в элементах ниппельных соединений закрытого типа тангенциальных напряжений.
- Безбойковая гидромеханическая система, включающая упругий элемент с нелинейной зависимостью давления от объема жидкости, вытесняемой плунжером в замкнутую полость упругого элемента, может быть использована вместо ударных механизмов буровых установок ударно-вращательного действия, а так же как дополнительный компоновочный элемент, приводящий к интенсификации вращательного бурения, путем формирования направленных, высокоэнергетических силовых импульсов.
- Закономерности изменения энергоемкости разрушения горной породы от параметров ударной системы определяются особенностями взаимодействия им пульсов силы в бурильной колонне с горной породой:
- при равной энергии удара для штыревой коронки импульс силы с более продолжительным передним фронтом обеспечивает меньшую энергоемкость разрушения за счет выкола крупных фракций; для долотчатой и крестовой коронок отмечается обратная зависимость;
- при энергии удара более 60 Дж и скорости приложения ударной нагрузки 5 м/с штыревая коронка формирует частицы шлама бóльшей крупности по сравнению с долотчатой и крестовой коронками. При скорости удара 7 м/с показатели фракционного состава шлама приближаются к значениям для долотчатой и крестовой коронок.
- Разработанная модель работы бурового агрегата, методика расчета и обоснования его рациональных параметров для бурения скважин из подземных горных выработок позволяет на этапе проектирования оценить их ресурсоэффективность на основе таких технико-экономических показателей, как производительность, удельные приведенные затраты, себестоимость метра пробуренной скважины, материалоемкость станка и бурового инструмента и т.д.
1.Шадрина А.В. Теоретические и экспериментальные исследования волновых процессов в бурильной колонне при ударно-вращательном бурении скважин малого диаметра из подземных горных выработок / А.В. Шадрина. – Томск: Изд-во ТПУ, 2014. – 160 с.
2.Шадрина А.В. Динамические процессы в колонне труб при вращательно-ударном бурении скважин малого диаметра из подземных горных выработок / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 175 с.
3.Шадрина А.В. Закономерности распространения силовых импульсов по колонне труб к породоразрушающему инструменту / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – 115 с.
Статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ:
4.Авдеева А.И. «Исследование влияния геометрических параметров бурильных труб на эффективность передачи энергии волны деформации при её распространении по участкам постоянного сечения» / А.И. Авдеева, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: Изд-во «Горная книга», 2014. – № 5. – С. 231–238.
5.Авдеева А.И. «Разработка методики расчета распространения продольных волн деформаций по буровому инструменту» / А.И. Авдеева, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: Изд-во «Горная книга», 2014. – № 5. – С. 239–246.
6.Колодин А.П. Определение области рационального использования станков с различными типами приводов для бурения скважин из подземных горных выработок / А.П. Колодин, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – № 1. – Т. 319. – С. 191 – 195.
7.Саруев Л.А. Исследования распространения упругих волн в колонне буровых штанг при ударно-вращательном бурении скважин в лабораторных условиях / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2006. – № 6. – Т. 309. – С. 140 – 144.
8.Саруев Л.А. Экспериментальная оценка напряжений в ниппельных соединениях бурильных труб при вращательно-ударном нагружении / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина, А.Л. Саруев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – Т.317 – № 2. – C. 78–83.
9.Федин Д.В. Оценка эффективности передачи силовых импульсов на разрушаемый гранит при вращательно-ударном способе бурения скважин малого диаметра / Д.В. Федин, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – Т. 323. – № 1. – С. 179– 183.
10.Федин Д.В. Экспериментальные исследования механизма формирования гидравлических импульсов для разрушения горных пород при бурении / Д.В. Федин, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – Т. 321, № 1. – С. 175–178.
11.Шадрина А.В. Исследование влияния массы бойка на формирование силовых импульсов в колонне бурильных труб / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Актуальные вопросы транспорта углеводородов: Горный информационно-аналитический бюллетень. Специальный выпуск. – М.: Изд-во «Горная книга», 2013. – С. 30–34.
12.Шадрина А.В. Исследование влияния распространения волн деформаций по бурильной колонне и параметров буровых агрегатов на производительность вращательно-ударного бурения скважин малого диаметра из подземных горных выработок / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев, А.А. Казанцев // Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). – М.: Изд-во «Горная книга», 2010. – № 11. – С. 232–238.
13.Шадрина А.В. Исследование возможностей вращательно-ударного способа бурения для разведочных скважин малого диаметра из подземных горных выработок / А.В. Шадрина, Л.A. Саруев // Известия вузов. Геология и разведка. – М.: РГГРУ, 2012. – № 5. – С. 62–66.
14.Шадрина А.В. Исследование гранулометрического состава шлама и оценка эффективности буровых коронок различного типа / А.В. Шадрина, В.Г. Крец // Актуальные вопросы надежности горного и нефтегазового оборудования: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). – М.: Изд-во «Горная книга», 2013. – С. 18–21.
15.Шадрина А.В. Исследование эффективности передачи силовых импульсов по колонне бурильных труб к разрушаемой горной породе (на примере гранита) / А.В. Шадрина // Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). Отдельный выпуск № 3. Горное машиностроение. – М.: Изд-во «Горная книга» – 2012. – № 3. – С. 443–449.
16.Шадрина А.В. Исследование процессов циклической деформации резьбовых соединений бурильных труб / А.В. Шадрина, Л.A. Саруев // Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). Отдельный выпуск. Горное машиностроение. – М.: Изд-во «Горная книга», 2012. – № 3. – С. 450–459.
17.Шадрина А.В. Исследование разрушения твердой горной породы энергией удара / А.В. Шадрина, Т.В. Кабанова // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: Изд-во «Горная книга», 2014. – № 6. – С. 381–385.
18.Шадрина А.В. Методика расчета и обоснования параметров станков для бурения скважин из подземных горных выработок для оптимизации их проектирования / А.В. Шадрина, А.П. Колодин, Л.А. Саруев // Известия вузов. Горный журнал. – Екатеринбург: Изд-во Уральского государственного горного университета, 2010. – № 6.
19.Шадрина А.В. Оценка эффективности применения различных типов приводов станков для бурения геолого-разведочных скважин из подземных горных выработок / А.В. Шадрина, Д.В. Федин // Известия вузов. Геология и разведка. – М.: РГГРУ, 2013. – № 3. – С. 57–62.
20.Шадрина А.В. Разработка новой конструкции резьбового соединения бурильных труб / А.В. Шадрина, А.Л. Саруев, Л.А. Саруев, А.П. Колодин //Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – Т. 316. – № 1. – C. 157–160.
21.Шадрина А.В. Разработка новых соединений труб для бурения опережающих скважин при проходке тоннелей и прокладке в них газонефтепроводов / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев // Нефтяное хозяйство. – М. – 2011. – № 2. – С. 36 – 37.
22.Шадрина А.В. Экспериментальное исследование влияния параметров ударной системы на разрушение гранита / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Актуальные вопросы транспорта углеводородов: Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск. – М.: Изд-во «Горная книга», 2013. – С. 34–38.
23.Шадрина А.В. Энергетическая эффективность ударных импульсов, переданных на разрушаемый гранит по колонне бурильных труб длиной 50 м / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев // Горное оборудование и электромеханика. – М.: Новые технологии, 2009. – № 10. – С. 15 – 18.
24.Shadrina A. Exploration and determination of the principles of rotary-percussive underground slimhole drilling / A. Shadrina, L. Saruev // International Journal of Mining Science and Technology, 2014, 24(2): 245–249.
Статьи в научных тематических сборниках:
25.Саруев Л.А. Исследование напряжений в ниппельных соединениях бурильных труб при вращательно-ударном нагружении / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина, А.Л. Саруев // Вестник Российской академии естественных наук. ЗападноСибирское отделение. – Кемерово, 2011. – Вып. 13. – С. 82–90.
26.Саруев Л.А. Исследования распространения упругих волн в колонне буровых штанг при ударно-вращательном бурении скважин в лабораторных условиях / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина // Вестник Российской академии естественных наук. Западно-Сибирское отделение. – Кемерово, 2009. – С. 27 – 31.
27.Саруев Л.А. Разработка методики оценки технико-экономической эффективности машин для бурения скважин малых диаметров из подземных горных выработок / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина, А.П. Колодин // Вестник Российской академии естественных наук. Западно-Сибирское отделение. – Кемерово, 2009. – С. 32 – 39.
28.Саруев Л.А. Разработка методики расчета максимальных напряжений в элементах резьбовых соединений труб при вращательно-ударном бурении скважин малого диаметра / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина, А.Л. Саруев // Вестник Российской академии естественных наук. Западно-Сибирское отделение. – Кемерово, 2010. – Вып. 12. – С. 11–15.
29.Шадрина А.В. Исследование процессов циклической деформации резьбовых соединений бурильных труб как упруго-фрикционной системы / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – № 1. – Т. 312. – С. 51 – 54.
30.Шадрина А.В. Методика исследования технико-экономической эффективности машин для бурения подземных скважин малых диаметров / А.В. Шадрина, А.Л. Саруев, Л.А. Саруев, А.А. Казанцев // Известия Томского политехнического университета; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – № 1. – Т. 312. – С. 55 – 58.
Материалы, опубликованные в трудах научных конференций:
31.Ефремова Н.А. Волны в вязкоупругих деформированных средах / Н.А. Ефремова, А.Л. Саруев, А.В. Крец (А.В. Шадрина) // Проблемы геологии и освоения недр: Труды II международной научной конференции студентов и аспирантов. – Томск, 1998. – Ч. 2. – С. 91 – 92.
32.Колодин А.П. Исследование и разработка методики обоснования рациональных параметров станков для бурения скважин малого диаметра из подземных горных выработок / А.П. Колодин, А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды XIII Международного симпозиума студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова. 6–11 апреля 2009; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – С. 549–551.
33.Колодин А.П. Исследования зависимости времени операций при бурении веера подземных скважин малого диаметра от параметров станков и их приводов / А.П. Колодин, А.В. Шадрина // Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин: Труды Всероссийской научно-технической конференции; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – С. 177–183.
34.Саруев Л.А. Динамическая модель резьбовых соединений буровых штанг и оценка потерь энергии при прохождении силовых импульсов / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина // Современные техника и технологии – 2003: Труды IX международной научно-практической конференции; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета. – Томск, 2003. – С. 228 – 229.
35.Саруев Л.А. Распространение силовых импульсов по буровым штангам постоянного сечения / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина // Динамика и прочность горных машин: Сборник трудов II международной конференции. – Новосибирск, 2003. – С. 64 – 69.
36.Саруев Л.А. Распространение силовых импульсов через муфтовые соединения буровых штанг / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина // Современные техника и технологии – 2003: Труды IX международной научно-практической конференции; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2003. – С. 227– 228.
37.Саруев Л.А. Результаты исследований передачи энергии ударных импульсов по колоннам штанг при бурении подземных скважин малого диаметра / Л.А. Саруев, А.В. Шадрина // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС – 12 – 2006): Сборник докладов 12 международной научно-практической конференции. – Тюмень, 2006. – С. 173 – 176.
38.Шадрина А.В. Динамические процессы при вращательно-ударном бурении скважин малого диаметра из подземных горных выработок / А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды XV Международного симпозиума им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – Т. 2 – C. 406–409.
39.Шадрина А.В. Закономерности распространения силовых импульсов по колонне буровых штанг при ударно-вращательном бурении скважин / А.В. Шадрина // Наука и инновации XXI века: Материалы VI открытой окружной конференции молодых ученых. Сургут: Изд-во СурГУ, 2005. – С. 92 – 93.
40.Шадрина А.В. Исследование динамики и разработка новых конструкций колонн бурильных труб для повышения безопасности работы угольных шахт бурением дегазационных скважин из подземных горных выработок / А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды XI международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых учёных; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – С. 555–556.
41.Шадрина А.В. Исследование потерь энергии силового импульса в соединениях буровых штанг /А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды VIII международного научного симпозиума; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2004. – С. 681–682.
42.Шадрина А.В. Методика эксплуатационной разведки ртутных месторождений бурением вееров скважин из подземных выработок / А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды VII Международного научного симпозиума; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2003. – С. 544 – 545.
43.Шадрина А.В. Проблема передачи мощности выносных бурильных головок ударного действия по ставу штанг к породоразрушающему инструменту / А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды IX Международного научного симпозиума студентов и молодых ученых; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2005. – С. 573 – 575.
44.Шадрина А.В. Распространение силовых импульсов по колоннам буровых штанг, помещенным в горизонтальные искусственные скважины / А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды VII Международного научного симпозиума; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2003. – С. 545 – 546.
45.Шадрина А.В. Силы упругого и неупругого сопротивления при циклическом нагружении резьбовых соединений штанг / А.В. Шадрина // Проблемы геологии и освоения недр: Труды X международного научного симпозиума; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2006. - С. 488 - 490.
46.Шадрина А.В. Экспериментальная оценка передачи энергии силовых импульсов по колоннам буровых штанг с использованием искусственных скважин / А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Проблемы научно-технического прогресса в бурении скважин: Сборник докладов международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию кафедры бурения ИГНД ТПУ; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2004. - С. 207-211.
47.Shadrina A.V. Analysis of energy loss on friction in carving connection of rods using of hysteresis diagrams / A.V. Shadrina, L.A. Saruev // Наука и технология KO-RUS-2003: Материалы 7-го Корейско-Русского международного симпозиума. -Ульсан, 2003. - С. 118 - 122.
48.Shadrina A.V. Experimental researches methods and results of impact impulse parameters in real rods columns // A.V. Shadrina, L.A. Saruev // Наука и технология KORUS-2005: Материалы 9-го Корейско-Русского международного симпозиума. - Новосибирск, 2005. - С. 525 - 527.
Патенты:
49.Пат. 69135 Российская Федерация. Буровой станок для проходки скважин в подземных условиях / А.В. Шадрина, А.А. Казанцев, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев // Бюл. № 34. - 2008.
50.Пат. 71369 Российская Федерация. Буровой станок для проходки скважин в подземных условиях / А.В. Шадрина, А.А. Казанцев, А.Л. Саруев, Л.А. Саруев // Бюл. № 7. - 2008 .
51.Пат. 79923 Российская Федерация. Ударный узел станка ударно-вращательного бурения / А.А. Казанцев, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев // Бюл. № 2. - 2009.
52.Пат. 79924 Российская Федерация. Ударный узел установки ударно-вращательного бурения / А.А. Казанцев, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев // Бюл. № 2. - 2009.
53.Пат. 79926 Российская Федерация. Ниппельное соединение буровых штанг / А.В. Шадрина, А.А. Казанцев, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев // Бюл. № 2. -2009.
54.Пат. 95731 Российская Федерация. Ниппельное соединение буровых штанг / А.П. Колодин, А.В. Шадрина, А.А. Казанцев, Л.А. Саруев, А.Л. Саруев // Бюл. № 19. - 2010.
55.Пат. 124298 Российская Федерация. Устройство для регулирования энергии импульса гидроимпульсного механизма бурового станка / Д.В. Федин, А.В. Шадрина, Л.А. Саруев // Бюл. № 2. - 2013.