Актуальные проблемы в машиностроении №2 2015

103 / 460

Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2 Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
103
УДК 622.01
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА «ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ СФЕР» ДЛЯ РАСЧЁТА
ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
А.К. ДАНИЛОВ, канд. техн. наук, доцент
Р.С. ПРИВАЛИХИН, инженер
Е.А. СОЛОВЬЁВ, канд. техн. наук, доцент
В.В. БУХТОЯРОВ, канд. техн. наук, доцент
(ИНиГ СФУ, г. Красноярск)
Данилов А.К. – 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82, ст. 6,
Институт нефти и газа Сибирского федерального университета
e-mail:
В данной работе предлагается реологическая многофакторная среда для
математического анализа процессов разрушения горных пород, отвечающая параметрам
залегания породы, на основе скелетного объёма заполненного элементарными сферами.
Предполагается, что сферы взаимодействуют между собой по законам механики грунта, а
пустоты заполнены жидкой и газовой составляющими, работающими по законам
гидродинамики.
Ключевые слова: глубокое бурение, элементарная сфера, динамическая
многофакторная, реологическая модель породы, метод «дифференциальных сфер».
Введение
Моделирование технологий глубокого бурения, изучение динамических процессов
при воздействии на породу технологическими инструментами для определения
рациональных параметров увеличения дебета скважины или снижения энергоёмкости
бурения требуют большого объёма аналитических экспериментальных и значительных
материальных и временных затрат. В основе всех исследований лежит среда, на которую мы
воздействуем. Создание искусственной среды на основе математической модели отвечающей
всем требованиям породы естественного залегания на определённом уровне и содержащую
нефти и газоносные слои требует коренного изменения в моделировании её реологической
основы.
Для разработки метода использовалась теория контакта и законы механики грунта. В
основе метода использовалось положение о том, что определение действия давлений по
площадке контакта, геометрических размеров пятна контакта и величины сближения
контактирующих тел образуют связь различных сфер обладающих разными свойствами.
Совмещение различных систем расчёта позволит создать математическую модель среды,
описывающую процессы бурения и воздействия на породу для изменения её свойств.
Метод «дифференциальных сфер» для расчёта процессов разрушения горных
пород
Спецификой взаимодействия элементарных сфер является контактная связь через
площадки контакта, имеющие форму окружности в случае начального точечного контакта
[1]. Поэтому задача сводится к расчету напряжений в месте соприкосновения
контактирующих тел имитирующих элементарные сферы данного материала или породы.