Потапчук І. Ю. Обґрунтування параметрів процесу плазмового розширення наскрізних низхідних свердловин

Дисертація спрямована на вирішення актуального наукового завдання, що полягає в обґрунтуванні параметрів процесу плазмового розширення наскрізних низхідних свердловин на основі встановлених закономірностей зміни енергоємності, термогазодинамічних параметрів плазмоутворюючого газу та геометричних параметрів свердловини і теплофізичних параметрів гірського масиву, що має суттєве значення для видобутку корисних копалин. В роботі вперше розроблено математичну модель, що складається з диференціальних рівнянь збереження маси, кількості руху і енергії та рівнянь залежності термічного руйнування гірської породи, в якій враховано взаємозв’язок між газодинамічними параметрами високотемпературного теплоносія і термонапруженим станом гірського масиву та залежності фізичних властивостей теплоносія і гірської породи від температури. Рівняння математичної моделі замикаються відповідними крайовими умовами. Отримана система рівнянь математичної моделі розв’язуються чисельним методом. Розроблено методику та створено обладнання для моделювали процесів нагрівання та термічного руйнування внутрішньої поверхні свердловини. Вперше встановлено закономірність для градієнту температур на бокової поверхні свердловини від теплогазодинамічних параметрів плазмоутворюючого газу та геометричних параметрів свердловини і теплофізичних властивостей гірського масиву. Вперше встановлено раціональне значення тривалості термічної обробки внутрішньої поверхні свердловини, що відповідає мінімальній енергоємності процесу термічного руйнування та визначається температурою та теплофізичними властивостями плазмоутворюючого газу. При розширенні свердловини плазмовим термоінструментом вперше визначено, що розташування максимального значення температури на її поверхні, якому відповідає координата початку руйнування гірської породи, віддаляється від зрізу сопла плазмотрона зі збільшенням часу нагрівання. Вперше встановлено зв’язок мінімуму питомих витрат енергії на розширення свердловин з початковою температурою та витратою плазмоутворюючого газу, а також кінцевим діаметром свердловини. При однакових значеннях теплової потужності плазми застосування кутового плазмотрона дозволяє зменшити час лущення гірської породи в порівнянні з осьовим, що, в свою чергу, призводить до підвищення продуктивності процесу руйнування породи та суттєвого зменшення енергоємності. Результати теоретичних та експериментальних досліджень покладено в основу «Методичних рекомендацій по вибору і обґрунтуванню параметрів процесу плазмового розширення наскрізних низхідних свердловин» з економічним ефектом від впровадження в процес розширення наскрізних низхідних свердловин 1617 грн на метр свердловини.