Технология и техника бурения в 2 частях Часть Горные породы

Комбинированный метод разрушения 
горных пород
На практике иногда преднамеренно прибегают к комбинации 
различных способов разрушения горных пород, что в ряде случаев 
повышает эффективность и расширяет область применения того 
или иного способа. Действительно, эффективность разрушения по-
6.4.

---

152 
II. Способы разрушения горных пород при бурении скважин
род забойными инструментами может существенно возрасти при 
действии высокой температуры, электромагнитного поля высокой 
частоты, струи жидкости. Такие способы разрушения могут быть 
отнесены к группе комбинированных.
Эрозионный, или пескоструйный, способ разрушения пород 
заключается в действии высоконапорной струи жидкости и песча-
ных частиц, бомбардирующих поверхность забоя. В результате от 
породы отрываются частицы, удаляемые потоком жидкости.
Вибро-эрозионно-гидравлический способ осуществляется ви-
брацией забойного инструмента и импульсами высокого давления 
жидкости. 
Этот способ обычно называют ультразвуковым бурением, что, 
однако, не отражает его сущности. Установлено, что при этом спо-
собе разрушение породы происходит вследствие колебаний с ча-
стотой ультразвука частиц абразивного материала, возникающих 
в результате возвратно-поступательных движений, специального 
инструмента-стержня в жидкости. Частицы абразивного материала 
бомбардируют поверхность твердого образца и вклиниваются меж-
ду зернами породы. В результате от поверхности образца отрыва-
ются мельчайшие частицы породы. При этом подача инструмента 
осуществляется с небольшим усилием и происходит его незначи-
тельный износ. Однако некоторые исследователи считают, что раз-
рушение породы в этом случае происходит за счет кавитационного 
эффекта, возникающего в жидкости при определенной частоте и 
интенсивности колебаний специального инструмента. Известно, 
что в жидкости при прохождении интенсивных ультразвуковых ко-
лебаний возникают волны сжатия и растяжения, частота которых 
равна частоте колебаний вибратора. С этим связаны периодиче-
ски возникающие импульсы сдавливания и растяжения жидкости 
с частотой колебания вибратора. Падение давления жидкости до 
критической величины может вызвать разрыв ее сплошности и об-
разование большого количества пузырьков (пустот). При действии 
волны сжатия пузырьки сжимаются до полного схлопывания. В 
момент исчезновения пузырьков, образующихся на границе жид-
кости и твердого тела, возникают мощные гидравлические удары, 
концентрирующиеся на очень малых площадках. Частое повто-
рение этих ударов и приводит к разрушению твердого материала. 

---

6. Способы разрушения горных пород при бурении 
153
При этом вначале наблюдается разрушение более мягкой части 
породы, потом появляются микротрещины между отдельными зер-
нами и кристаллами, которые затем скалываются с образованием 
мелкодисперсных частиц.