Перспективи використання термоінструмента з дуговим електричним розрядом в процесі руйнування гірських порід

Abstract

Метою роботи є аналіз перспективи та обґрунтування доцільності використання темоінструментів з дуговим електричним розрядом в процесах термічного розширення свердловин. Для цього на основі аналізу літературних джерел виконано порівняльний аналіз застосування різних термоінструментів для руйнування гірських порід, виявлено їхні переваги та недоліки. Визначено, що в порівнянні з іншими способами термічного руйнування гірських порід, руйнування породи за допомогою струмини низькотемпературної плазми відрізняється розповсюдженням тріщин в породі на значну глибину, високими значеннями коефіцієнта тепловіддачі та питомого теплового потоку, компактністю устаткування. Виконано аналіз існуючих розв’язків інженерного моделювання термічного руйнування гірських порід. Визначено основні напрями удосконалення існуючих темоінструментів з дуговим електричним розрядом та технології термічного розширення свердловин. Отримані результати можуть бути використані для аналізу ефективності застосування темоінструментів з дуговим електричним розрядом в інших технологіях термічної обробки та руйнування матеріалів.

Целью работы является анализ перспектив и обоснование целесообразности использования термоинструментов с дуговым электрическим разрядом в процессах термического расширения скважин. Для этого на основании анализа литературных источников выполнен сравнительный анализ применения различных термоинструментов для разрушения горных пород, определены их преимущества и недостатки. Определено, что по сравнению с другими способами термического разрушения горных пород, разрушение породы с помощью струи низкотемпературной плазмы отличается распространением трещин в породе на значительную глубину, большими значениями коэффициента теплоотдачи и удельного теплового потока, компактностью оборудования. Выполнен анализ известных решений инженерного моделирования термического разрушения горных пород. Определены основные направления усовершенствования существующих термоинструментов с дуговым электрическим разрядом и технологии термического расширения скважин. Полученные результаты могут быть использованы для анализа эффективности применения термоинструментов с дуговым электрическим разрядом в других технологиях термической обработки и разрушения материалов.

Objective of this study was to analyze prospects and expediency of using thermal tools with the arc electric discharge in processes of thermal reaming of boreholes. To this effect, and on the basis of analyzed literature, various thermal tools used for the rock breaking, their advantages and drawbacks were compared. It is determined, that, if to compare with other methods of rock thermal breaking, rock breaking by the jet of low-temperature plasma differs by fractures propagation into significant depth, greater values of convective heat transfer coefficient and specific heat flow, and compactness of the equipment. The known engineering models of the rock thermal breaking were analyzed. The key trends of improving the existing thermal tools with arc electric discharge and technologies of thermal reaming of boreholes are described. The obtained results can be used for analyzing efficiency of application of thermal tools with the arc electric discharge in other technologies of thermal treatment and destruction of materials.