Метою роботи є підвищення ефективності поглиблення свердловин роторним способом на основі аналізу результатів стендових експериментальних досліджень впливу жорсткості та демпфування бурильного інструменту на механічну швидкість та енергоємність процесу руйнування породи. Основні задачі дослідження: 1.Аналіз впливу жорсткості та демпфування бурильного інструменту на механічну швидкість та енергоємність руйнування гірської породи за результатами огляду літератури. 2. Удосконалення методики обробки записів поглиблення свердловин шарошковими долотами та розроблення методики визначення енергоємності процесу руйнування гірської породи. 3. Встановлення на основі аналізу результатів стендових експериментальних досліджень впливу жорсткості та демпфування бурильного інструменту на механічну швидкість і енергоємність поглиблення вибою свердловини. 4. Розроблення багатофакторних емпіричних моделей механічної швидкості та енергоємності буріння свердловини на основі результатів планованого експерименту. 5. Адаптація результатів стендових експериментальних досліджень до промислових умов буріння свердловин шарошковими долотами. Об'єкт дослідження - процес поглиблення вибою свердловини шарошковими долотами на стенді з урахуванням жорсткості та демпфування наддолотних пристроїв. Предмет дослідження - вплив жорсткості та демпфування бурильного інструменту на механічну швидкість буріння та енергоємність процесу руйнування гірської породи. ЗМІСТ ВСТУП 4 РОЗДІЛ 1 СУЧАСНИЙ СТАН ДОСЛІДЖЕНЬ ВПЛИВУ ЖОРСТКОСТІ ТА ДЕМПФУВАННЯ БУРИЛЬНОГО ІНСТРУМЕНТУ НА ПОКАЗНИКИ БУРІННЯ ТА ЕНЕРГОЄМНІСТЬ РУЙНУВАННЯ ПОРОДИ 9 1.1 Огляд впливу жорсткості та демпфування бурильного інструменту на проходку на долото і механічну швидкість буріння 9 1.2 Огляд досліджень енергоємності процесу руйнування гірської породи 17 Висновки до першого розділу 28 РОЗДІЛ 2 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ТА ОБРОБКИ СТЕНДОВИХ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ 29 2.1 Буровий стенд і пристрої для зміни параметрів бурильного інструменту 29 2.2 Методика проведення експериментальних досліджень 35 2.3 Методика обробки результатів експериментальних досліджень 40 Висновки до другого розділу 57 РОЗДІЛ 3 ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ БУРИЛЬНОГО ІНСТРУМЕНТУ НА МЕХАНІЧНУ ШВИДКІСТЬ ПРОХОДКИ 58 3.1 Оцінка впливу жорсткості та демпфування бурильного інструменту на механічну швидкість буріння 58 3.2 Емпіричні залежності механічної швидкості буріння від осьового навантаження та частоти обертання долота 63 3.3 Емпіричні залежності механічної механічної швидкості буріння від жорсткості та демпфування бурильного інструменту 82 Висновки до третього розділу 91 РОЗДІЛ 4 ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ БУРИЛЬНОГО ІНСТРУМЕНТУ НА ЕНЕРГОЄМНІСТЬ ПРОЦЕСУ РУЙНУВАННЯ ГІРСЬКОЇ ПОРОДИ 92 4.1 Оцінка впливу жорсткості та демпфування бурильного інструменту на енергоємність процесу руйнування гірської породи 92 4.2 Емпіричні залежності енергоємності від осьового навантаження та частоти обертання долота 97 4.3 Емпіричні залежності енергоємності від параметрів бурильного інструменту 108 Висновки до четвертого розділу 117 РОЗДІЛ 5 ЕМПІРИЧНІ МОДЕЛІ МЕХАНІЧНОЇ ШВИДКОСТІ ТА ЕНЕРГОЄМНОСТІ ПРОЦЕСУ РУЙНУВАННЯ ГІРСЬКИХ ПОРІД 120 5.1 Емпіричні моделі механічної швидкості проходки (за результатами стендових досліджень) 120 5.2 Емпіричні моделі енергоємності процесу руйнування гірської породи 136 5.3 Адаптація результатів стендових досліджень до промислових умов 148 Висновки до п'ятого розділу 151 ВИСНОВКИ 154 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 156 ДОДАТКИ 167