Подледниковое озеро Восток в Антарктиде является уникальным природным объектом, всестороннее исследование которого предполагает отбор проб воды и пород донной поверхности. Для дальнейшего изучения озера необходимо бурение новой скважины доступа и разработка экологически безопасных технологий его исследования. В статье рассмотрены реализованные, а также находящиеся в стадии разработки технологии отбора проб пород донной поверхности подледниковых озер. Все рассмотренные технологии соответствуют требованиям экологической безопасности ведения работ и обеспечивают отбор проб. Авторами предложена альтернативная технология, основанная на использовании шагающего устройства и благодаря своей мобильности позволяющая произвести селективный отбор проб пород с большой площади, используя при этом только одну скважину доступа. Рассмотрены основные задачи, которые необходимо решить для реализации предложенной технологии. Материалы представлены коллективом авторов, имеющих многолетний опыт буровых работ на станции «Восток» в Антарктиде и опытно-конструкторских работ по проектированию оборудования и нестандартных средств механизации для сложных горно-геологических и климатических условий.
В статье обосновывается актуальность отбора и исследования донных отложений подледникового озера Восток. Рассмотрен прогнозный геологический разрез озера Восток, информативность донных отложений. Жесткие требования по обеспечению экологической безопасности работ при исследовании озера и взятии проб донных отложений исключают использование обычной технологии бурения, так как при этом вода озера будет загрязнена заливочной жидкостью из скважины. Для отбора проб донных отложений подледникового озера предлагается использовать динамически уравновешенный буровой снаряд, который позволяет выполнять вращательное бурение без опоры на стенки скважины для восприятия реактивного момента. Проведен теоретический анализ работы бурового снаряда, представляющего собой двухмассовую колебательную электромеханическую систему возвратно-вращательного движения (ВВД) с двумя степенями свободы.
Приводятся сведения о результатах и особенностях бурения глубокой скважины 5Г в ледниковом массиве на российской станции «Восток». Установлены основные закономерности изменения по глубине структурных и физических свойств антарктического ледникового покрова, определяющих механические и реологические свойства ледяной породы, которые влияют на проходку скважины и поддержание ее в рабочем состоянии, создание безопасных и конкурентоспособных технологий бурения мощных ледовых толщ и экологически безопасной технологии вскрытия подледниковых водоемов. Приводятся результаты исследований кернов льда и построения палеоклиматических рядов, реконструированных по результатам изучения ледяного керна со станции «Восток», сопоставленные со сводной изотопной кривой, характеризующей колебания уровня Мирового океана.
В статье приводятся результаты экспериментальных исследований процесса резания льда коронками резцового типа. Приведен анализ работы резца и приведены диапазоны рациональных значений углов заточки резцов и механической скорости бурения. На основе анализа бурения скважин на станции Восток и на Dom C определены причины вызывающие осложнения при бурении скважин во льду глубже 3000 м и показаны пути их преодоления.
Направленное бурение скважин в ледниковых покровах может применяться для получения дополнительного кернового материала и обхода аварийных снарядов. Экспериментальные работы, проведенные в глубокой скважине на станции Восток в Антарктиде, по забуриванию нового ствола 5Г-2 показали высокую эффективность технологии направленного бурения без применения специальных технических средств для выполнения отклонения.
Одним из основных факторов загрязнения окружающей среды на предприятиях газовой промышленности являются сточные воды. Для улучшения экологической обстановки при эксплуатации газовых месторождений предлагается совместная очистка, обработка и нагнетание попутных, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод в поглощающие истощенные горизонты, формируемые при извлечении углеводородов из недр.
Анализ современного состояния технологии бурения скважин в ледниках свидетельствует о высокой аварийности при проходке глубоких горизонтов ледниковых покровов, для которых характерно увеличение размеров кристаллов и наличие температур, близких к точке плавления льда под давлением. Общепринятых рекомендаций по выбору рациональных параметров бурения такого льда на сегодняшний момент не существует. Недостаточная надежность процесса бурения нередко приводила к тяжелым авариям в скважине – прихватам буровых снарядов. Эффективная ликвидация прихватов обеспечивается растворением льда в аварийной зоне путем доставки в эту зону органического растворителя, активного ко льду, например, этиленгликоля или его водного раствора.
Рассмотрены особенности проектирования технических средств, предназначенных для бурения скважин в ледниках. Полярные и высокогорные районы Земли характеризуются неповторимым сочетанием неблагоприятных для практической деятельности условий, поэтому, кроме общих требований при проектировании технических средств, к ним предъявляются особые требования по массе и габаритам, энергопотреблению и эксплуатационным характеристикам используемых материалов. Приведены конкретные технические решения конструкций буровых помещений, средств проведения спуско-подъемных и вспомогательных операций, а также мероприятий, направленных на снижение материало- и энергоемкости буровых работ на ледниках.
Для проходки «сухих» скважин в снежно-фирновых и ледовых толщах на кафедре технологии и техники бурения скважин СПГГИ (ТУ) разрабатывается технология механического бурения с обратной призабойной циркуляцией воздуха для выноса шлама. Электромеханический буровой снаряд для бурения с призабойной продувкой воздухом аналогичен ранее разработанному буровому снаряду КЭМС-112* для бурения глубоких скважин, заполненных заливочной жидкостью.
Для экологически безопасного проникновения в подледниковое озеро Восток, обнару- кенное в толще Восточной Антарктиды на глубине 3700 м (площадь более 10 тыс. км 2 , гипотетически пресноводное и содержащее реликтовые формы жизни), требуется разработка новых методов, технологий и технических средств бурения ...
Изложены основные результаты научных исследований и разработок кафедры технологии и техники бурения скважин, выполненных или завершенных в 2000 г. В области глубокого бурения во льдах Антарктиды главный результат состоит в разработке проекта экологически безопасного вскрытия подледникового озера Восток - уникального природного образования, комплексное изучение которого вызывает исключительный интерес мировой научной общественности. На леднике Академии наук (арх. Северная Земля) в рамках международной экологической программы PEGAIS пробурена с полным отбором керна скважина глубиной 505 м, в ней выполнены геофизические измерения. Создан новый способ беструбного крепления и изоляции осложненных интервалов скважин с помощью легкоплавких связующих материалов и теплового тампонирующего пенетратора. Разработаны основы теории и технологии ликвидационного тампонирования гидрогеологических скважин с экономически и экологически эффективным применением в составе тампонажных смесей дешевых минеральных отходов горного производства. Результативно продолжены исследования и опытно-конструкторские разработки по комбинированному тепловому и гидродинамическому воздействию на низкодебитные продуктивные горизонты для повышения дебита эксплуатационных скважин на нефть и газ. Уточнены закономерности гидро- и пенотранспорта керна, в последнем случае по одинарной бурильной колонне разработаны новые программы для ЭВМ, позволившие расширить область и повысить достоверность расчетов по регулированию и нормализации циркуляционных и теплообменных процессов при бурении и освоении скважин.
Глубокое буренИе ледовых отложений в Арктике и Антарктике осуществляется, в основном, электромеханическими к электротермическими буровыми снарядами на грузонесущем кабеле ...
Большую роль при исследованиях ледниковых покровов в полярных областях и высокогорных районах играет бурение скважин, проводимое в основном при помощи тепловых и электромеханических буровых снарядов на грузонесу щем кабеле ...
В практике проектирования зубчатых передач все больше внимания уделяется современным методам оценки качественных характеристик зацепления. Получает распространение автоматизация сложных расчетов геометрии, кинематики и особенно трудоемких расчетов на прочность зубчатых пар ...
В большинстве современных машин зубчатые передачи являются основными узлами, влияющими на работоспособность, надежность и стоимость машин. В проектировании зубчатых передач важное значение имеют расчеты их на прочность ...
