Технология и техника бурения в 2 частях Часть Горные породы

Разрушение пород без специальных 
породоразрушающих забойных 
инструментов
Разрушение пород без специальных породоразрушающих ин-
струментов включает большую группу 
бездолотных способов: 
гидравлические, взрывной, акустический, термические, электриче-
ские, разрушение пород растворением.
К гидравлическим способам относятся: гидромониторный, ги-
дроимпульсный, гидровакуумный и электрогидравлический.
Г и д р о м о н и т о р н ы й с п о с о б известен давно. Он заклю-
чается в разрушении породы высоконапорной струей жидкости, 
движущейся с большой скоростью. При этом происходит механи-
ческое разделение породы на частицы, выносимые из скважины по-
током жидкости.
Г и д р о и м п у л ь с н ы й с п о с о б разрушения осуществляется 
при кратковременных воздействиях на породу импульсными струя-
ми жидкости сверхвысокого давления (несколько тысяч кГ/см
2
). Под 
действием импульсных струй однородная твердая порода скалыва-
ется с образованием конусообразных углублений; в сравнительно 
мягких породах образуются отверстия цилиндрической формы за 
счет уплотнения и отрыва мелких частиц.
Г и д р о в а к у у м н ы й с п о с о б разрушения пород осущест-
вляется действием гидравлических ударов при смыкании вакуум-
ных полостей, возникающих в жидкости, заполняющей скважину. 
Для проведения гидравлического удара в скважины подаются спе-
циальные ампулы-оболочки, из которых предварительно удаляет-
ся воздух. Встречаясь с забоем, ампула разрушается и происходит 
самыкание (захлопывание) вакуумной полости с образованием 
гидравлического удара (импульса высокого давления). При непо-
6.3.

---

148 
II. Способы разрушения горных пород при бурении скважин
средственном контакте вакуумной полости с породой вследствие 
мгновенной разгрузки поверхности забоя в зоне контакта поро-
да разрушается под действием внутренних напряжений (горного 
давления) в некотором объеме. Последовательным разрушением 
ампул осуществляют углубление скважин. Этот эффект известен 
в технике и называется кавитацией жидкости (кавитационная 
эрозия). Разрушается порода при этом способе дроблением и от-
рыванием частиц.
Э л е к т р о г и д р а в л и ч е с к и й с п о с о б разрушения пород 
основан на эффекте Юткина, сущность которого сводится к транс-
формации электрической энергии в механическую в жидкости. 
Так, если к электродам, помещенным в жидкость, подвести очень 
кратковременный, но достаточно мощный электрический импульс 
высокого напряжения, то произойдет разряд электрического тока. 
Согласно теории Леба, в момент развития разряда происходят соу-
дарения отдельных ионов с нейтральными молекулами, в результа-
те чего энергия электрического поля преобразуется в кинетическую 
энергию молекул и в канале разряда резко возрастает давление. 
Жидкости, соприкасающейся с каналом разряда, сообщаются 
огромные радиальные ускорения, благодаря чему по пути следова-
ния разряда происходит разрыв толщи жидкости с образованием и 
последующим смыканием полости. Этот процесс сопровождается 
образованием ударных волн (высоких импульсных давлений типа 
кавитации — аналогично гидровакуумному способу разрушения 
пород). В результате действия мощных гидравлических ударов 
происходит механическое разрушение породы, находящейся в кон-
такте с жидкостью вблизи разряда, вследствие возникновения на-
пряжений, превышающих предел прочности породы.
Взрывной способ заключается в разрушении пород действием 
взрывной волны. Осуществляется с помощью управляемого взры-
ва. Проходка скважины достигается путем серии последователь-
ных взрывов зарядов ВВ. При этом применяются кумулятивные 
заряды твердых ВВ направленного действия, ампулы с жидким ВВ 
или специальные дозаторы, вводящие периодически на забой пор-
ции ВВ и инициирующего вещества.
Акустический, или ультразвуковой, способ разрушения горных 
пород осуществляется за счет действия ультразвуковых волн, рас-

---

6. Способы разрушения горных пород при бурении 
149
пространяющихся непосредственно в породе и нарушающих связь 
между ее частицами. Предполагают, что разрушение происходит в 
момент прохождения волны растяжения, поскольку сопротивле-
ние пород при разрыве меньше, чем при сжатии (интенсивность 
ультразвуковых волн должна достигать тысяч Вт/см
2
). Разруше-
ние породы в конечном итоге будет сводиться к механическому