Національний гірничий університет — відповідність Часу

Основні школи

Починаючи з 1932 року до теперішнього часу на кафедрі проводяться науково-дослідні роботи.

Основними сферами наукової та практичної діяльності співробітників кафедри та її випускників є геологія, будівництво, гірничо-видобувна та нафтогазовидобувна промисловості, водопостачання.

Основні напрямки наукової школи, створеної засновниками кафедри – провідними вченими професорами А.Я.Гімельфарбом та Є.Ф.Епштейном були різноманітні та далекоглядні і знаходять своє підтвердження в наукових працях учнів – продовжувачів їхньої справи на протязі багатьох років.

Професором А.Я.Гімельфарбом були розроблені теоретичні основи конструкції породоруйнівного інструменту із застосуванням надтвердих матеріалів.

Під керівництвом доцента Є.Ф.Епштейна (1934–1937 рр.), за участю доцента П.Г.Нестеренко, доцента П.М.Шилова, доцента Н.В.Пічахчі, інженера А.К.Сидоренко, інженера В.А.Лазаряна та інженера Н.П.Гришкової в 1934–1938 рр. вперше були проведені теоретичні і експериментальні дослідження руйнування гірських порід при ударному, ударно-обертальному бурінні, які отримали широке визнання як ґрунтовні в області механічних способів буріння. На кафедрі був запропонований метод вивчення механічних властивостей гірських порід шляхом занурення в них штампу, розвинений в подальшому в роботах професора Л.А.Шрейнера та його учнів. Професором Є.Ф.Епштейном встановлено взаємозв’язок між механічними характеристиками та анізотропією гірських порід.

В цей же період професором Є.Ф.Епштейном за участю к.т.н. В.Н.Бакуля, інженера М.Г.Кравцова і доцента Н.В.Пічахчі виконані дослідження процесів зношування твердосплавних інструментів, результати яких постали підґрунтям для широкого впровадження твердих сплавів у гірничу промисловість. На базі результатів цих досліджень Є.Ф.Епштейн розробив основи теорії обертального та ударно-обертального буріння гірських порід твердосплавним породоруйнівним інструментом і запропонував формули для розрахунку механічної швидкості буріння. Для оцінки доцільного часу буріння за один рейс твердосплавним інструментом, що тупиться, професором Є.Ф.Епштейном, доцентом Г.П.Поповим і асистентом О.С.Філіповою запропоновано в якості критерію оптимізації використовувати рейсову швидкість буріння.

Починаючи з середини 50-х років за ініціативою кафедри були роз-початі роботи по дослідженню і розробці гідроударних машин для буріння ударно-обертальним способом глибоких розвідувальних свердловин. Перші зразки гідроударних бурових машин демонструвалися у 1962 році на Міжнародних виставках в Югославії та Японії. В наступні роки до цих робіт підключилися ІГС ім. А.А.Скочинського, ЦКБ міністерства геології СРСР, ВНДІБТ, МинХ і ГП ім.. Губкіна та інші. В роботах по дослідженню технічних засобів і технології ударно-обертального буріння приймали участь професори Є.Ф.Епштейн і В.Г.Ясов, д.т.н. Г.В.Арцимович, к.т.н. Ю.Д.Безсонов, В.Ф.Сірик, Л.С.Баханович, А.А.Кожевніков і Ю.Г.Д’яченко. Теоретичні і експериментальні дослідження в області ударно-обертального буріння глибоких свердловин і передачі енергії ударом були використані в практичних розробках ряду гідро ударних машин.

Створені кафедрою сумісно з СКБ ВПО "Союзгеотехніка" відбивачі гідравлічних хвиль дали змогу розширити область застосування гідроудар-ників до глибини 2000 метрів.

Професором Ф.І.Кучерявим і доцентом Д.І.Фішелевичем в 50-х роках проведені дослідження процесів руйнування гірських порід при бурінні свердловин твердосплавним породоруйнівним інструментом з застосуванням швидкісної зйомки та тензометрування.

На кафедрі виконані теоретичні і експериментальні дослідження обертального силового буріння свердловин і шпурів (проф. С.Я.Сологуб, к.т.н. В.М.Ткаченко, доц. А.О.Кожевніков, інж. В.А.Попков). Розроблені та впроваджені нові конструкції породоруйнівного інструменту для буріння свердловин без відбору керну і з відбором його.

До другого важливого напрямку наукової діяльності співробітників кафедри слід віднести розробку та дослідження комплексного впливу рідин на процеси руйнування гірських порід при бурінні свердловин. Використання поверхнево-активних добавок до промивальних рідин дозволяє майже в 1,5 рази підвищити ефективність обертального та ударно-обертального буріння. З початку 50-х років до теперішнього часу на кафедрі проводяться дослідження по розробці рецептур нових промивних рідин і технології буріння свердловин в складних геологічних умовах з їх застосуванням, а також способів і засобів ізоляції зон поглинання за допомогою ШСС і інших тампонажних сумішей (проф. В.Г.Ясов, Є.Ф.Епштейн, доц. А.М.Бражененко). Розроблені і впроваджені силікатні та силікатно-гумінові промивальні рідини (проф. Є.Ф.Епштейн, доц.. Л.В.Корчагін). Досліджено вплив поверхнево-активних речовин (ПАР) на ефективність руйнування гірських порід і розроблено технологію їх застосування при бурінні свердловин (проф. Є.Ф.Епштейн, М.А.Дудля, О.М.Давиденко, доц. Н.М.Гавриленко, А.В.Вареник та інші).

Третім науковим напрямком діяльності співробітників кафедри є технологія та технічні засоби руйнування гірських порід на вибої свердловини.

Виконані раніше під керівництвом професора Є.Ф.Епштейна теоретичні та експериментальні дослідження процесів руйнування гірських порід при обертальному та ударно-обертальному буріння стали ґрунтовними в нашій країні та за кордоном. В 60-х роках в великому обсязі проводилися дослідження по розробці нових методів руйнування гірських порід з застосуванням електро-гідравлічного ефекту і струму високої частоти (проф. Є.Ф.Епштейн, інж. Е.І.Арш, Г.К.Віторт).

Розвитком цих робіт стали дослідження професора С.Я.Сологуба по обертально-силовому бурінні гірських порід під час проведення свердловин та шпурів цільним вибоєм. Ці ж дослідження покладені А.О.Кожевніковим в основу розробки нових технічних засобів для колонкового буріння – коронок ТКД.

Починаючи з кінця 70-х років на кафедрі (проф. Є.Ф.Епштейн, доц. Ю.Д.Безсонов, к.т.н. А.І.Шепель, інж. Ю.В.Водолазький) сумісно з Тульським відділенням ЕД ЦНДГРІ та НПО "Тулачермет" розвивався науковий напрямок по використанню нових демпфуючих матеріалів в корпусах алмазних коронок і розширювачів. Роботи було завершено створенням і передачею до серійного виробництва ефективної алмазної коронки 01А3-ЖМ.

На кафедрі вирішена техніко-економічна задача вибору найвигіднішої висоти бурової вежі (проф.. Є.Ф.Епштейн, ст. викл. О.С.Філіпова).

На основі прямих вимірів зусилля на вибої свердловини, показані практичні шляхи підвищення ефективності передачі осьового навантаження на породоруйнівний інструмент (доц.. А.М.Бражененко).

Розробці основ технології і технічних засобів термомеханічного способу буріння свердловин присвячені роботи проф. Є.Ф.Епщтейна та доцента П.П.Вирвінського, а також проф. А.О.Кожевнікова.

Оригінальна методика розрахунку бурильних труб була запропонована на кафедрі в 1978 році (проф. Є.Ф.Епштейн та інші). В ті ж 70-ті роки на кафедрі проведені дослідження хвильових процесів в бурильній колоні та їх вплив на міцностні характеристики, а також розроблені технічні засоби віброгашення (к.т.н. А.І.Шепель).

Виконані дослідження в області буріння свердловин на воду і розроблені основи теорії роботи віброустановок для руйнування м'яких гірських порід бортів кар’єрів (доц. П.Ф.Пальянов, к.т.н. В.А.Остапенко).

На кафедрі також виконані теоретичні дослідження технології алмазного буріння геологорозвідувальних свердловин при умовах раціональної передачі енергії породоруйнівному інструменту без порушення цілісності бурильної колони (доценти І.М.Пахомов, Ю.Л.Кузін), а також теоретичні та експериментальні дослідження закономірностей розподілу напруг при руйнуванні анізотропних гірських порід на вибої свердловини з застосу-ванням поляризаційно-оптичного методу і методу моделювання (проф. С.Я.Сологуб, к.т.н. С.Г.Годяєв).

Для контролю направлення траси свердловини на кафедрі розроблено телеінклінометр, який не поступається ліпшим зарубіжним зразкам (доц. І.М.Пахомов, інж. В.А.Папіж). З 1991 року він випускається державним науково-виробничим малим підприємством "БИСИП" (директор В.А.Папіж).

Протягом останніх років на кафедрі проводилися і проводяться теоретичні і експериментальні дослідження під керівництвом доктора технічних наук, професора А.О.Кожевнікова за такими напрямками:

  • нові методи руйнування гірських порід;
  • раціональні компоновки бурильних колон для геологорозвідувального буріння;
  • техніка і технологія буріння гідрогеологічних свердловин;
  • імпульсні технології буріння свердловин.

  • Галузева науково-дослідна лабораторія

    Наприкінці 50-х початку 60-х років XX століття на кафедрі техніки розвідки родовищ корисних копалин Дніпропетровського гірничого інституту під керівництвом доктора технічних наук, професора Євгена Федоровича Епштейна широкий розвиток отримали дослідження пов’язані з розробкою ефективної технології буріння глибоких розвідувальних свердловин. Виникла гостра необхідність в організації наукового підрозділу при кафедрі техніки розвідки РКК, результати діяльності якого були б направлені для надання допомоги при проведенні геологорозвідувальних робіт в одному з вуглевидобувних районів України – Донбасі.

    Підготовча робота, проведена кафедрою техніки розвідки РКК привела до того, що сумісним наказом Міністерства геології і Міністерства вищої і середньої спеціальної освіти України в складі науково-дослідного сектора Дніпропетровського гірничого інституту в липні 1965 року була заснована галузева науково-дослідна лабораторія технології буріння глибоких розвідувальних свердловин в умовах Донбасу.

    На лабораторію було покладено виконання науково-дослідних і експериментальних робіт в слідуючи основних напрямках:

  • дослідження і розробка породоруйнівного інструменту для колонкового буріння розвідувальних свердловин в умовах району треста "Луганськгеологія" з метою підвищення механічної і рейсової швидкості буріння;
  • розробка методів вимірювання зусиль і способів їх збільшення з метою підвищення механічних і рейсових швидкостей буріння.
  • Наукове керівництво лабораторією з 1965 по 1973 рр. виконував професор Є.Ф.Епштейн. Обов’язки завідуючого лабораторією з 1965 по 1968 рр. виконував інженер Є.В.Бєлофастов.

    З 1983 року і до 1990 року науковим керівником лабораторією був завідувач кафедри ТРРКК, доктор технічних наук, професор Стефан Якович Сологуб. В цей час відбулася зміна завідуючого лабораторією – замість Віктора Федоровича Сірика, кандидата технічних наук, який очолював лабораторію з 1968 по 1980 рік, на посаду завідуючого був вибраний Олександр Миколайович Давиденко, кандидат технічних наук.

    Після розвалу Радянського Союзу і утворення незалежної України відбулися істотні зміни в структурі геологічної галузі. Ліквідували Міністерство геології України а потім і Державний комітет з геології. Зменшилися обсяги фінансування на проведення науково-дослідних робіт і тому в період 1994–2000 рр. намітився визначений спад в роботах лабораторії.

    В подальшому науково-дослідні роботи проводилися на кафедрі по тематиці, яку викладачі заключали з власної ініціативи.

    За період існування галузевої лабораторії було досягнуто значних результатів по наступним напрямкам:

  • Розроблені різні конструкції обважених бурильних труб, які забезпечували ефективну боротьбу з викривленнями свердловин (квадратного перерізу, фігурного профілю). З метою підвищення жорсткості з’єднань обважених бурильних труб з колонковим набором і зниження викривлення свердловин розроблено буровий запобіжний перехідник (авт. свід. СРСР №589361). Авторами розробки є д.т.н. Є.Ф.Епштейн, к.т.н. А.М.Бражененко, В.Ф.Сірик та інж. Є.В.Бєлофастов.
  • Розроблено технологію і техніку безкернового буріння розвідувальних свердловин на підвищених осьових навантаженнях. Розроблено породоруйнівний інструмент обертально-силового різання для буріння свердловин діаметрами 76 і 93 мм на підвищених осьових навантаженнях по глинистим і піщаним сланцям, малоабразивним пісковикам і вапнякам. Форма і геометрія ріжучих елементів, переривистість леза долота забезпе-чують передачу високих питомих навантажень на вибій свердловини. Запропоновано різці з твердого сплаву до складу яких входять кубічний нітрид бору, кобальт і карбід вольфраму. Лабораторні дослідження підтвердили, що зносостійкість різців з такого сплаву в 2–3 рази вища ніж різців зі сплаву ВК. Різці і твердосплавні вставки можуть бути виготовлені різної форми і розмірів у відповідності з гірничо-геологічними умовами і технічними вимогами. Розроблено конструкцію твердосплавної коронки ТКД, яка призначена для буріння обертальним і ударно-обертальним способами свердловин в породах VI–VIII категорій. Авторами розробки є д.т.н. С.Я.Сологуб, д.т.н. А.О.Кожевников, к.т.н. В.В.Попков, С.Г.Годяєв та інж. М.Д.Яценко.
  • Розроблено технологію та інструмент із композиційного матеріалу для алмазного буріння свердловин. Запропонований породоруйнівний ін-струмент, що складається з виготовленого із віброгасячого матеріалу Д30-МП і зносостійких породоруйнівних елементів. В процесі буріння запропонованим інструментом за рахунок розсіювання в його корпусі хвильової енергії коливань підсилюється демпфуючий (віброгасячий) ефект, в при вибійній зоні генерується значна кількість тепла, в результаті підвищується стійкість та породоруйнуюча здатність інструмента. Авторами розробки являються д.т.н. Є.Ф.Епштейн, к.т.н. Ю.Д.Безсонов, А.І.Шепель, О.М.Давиденко і А.О.Кожевников.
  • Розроблені та досліджені нові способи буріння свердловин. Теоретичні та експериментальні дослідження показали, що якщо до породоруйнівного інструменту підводиться необхідна для руйнування гірських порід потужність, то процес віброударного буріння характеризується високою інтенсивністю, підвищенням стійкості породоруйнівного інструменту та зниженням енергоємності. Для реалізації таких умов в свердловині розро-блено вибійний віброударний механізм, який використовує резонансу стержневу систему, що коливається в режимі стоячої хвилі в діапазоні 200–2000 с-1, названий звуковим буром, що відрізняється від звичайних ударних і віброударних механізмів здатністю запасати в 3–4 рази більше граничної енергії при однакових масах. Авторами розробки є д.т.н. Є.Ф.Епштейн, к.т.н А.І.Шепель, О.М.Давиденко і Ю.Д.Безсонов.
  • Розроблено технологію буріння геологорозвідувальних свердловин з використанням поверхнево-активних і антифрикційних добавок. В результаті проведених теоретичних та експериментальних досліджень установлено, що ПААД, які вводяться до складу промивних рідин забезпечують зниження енергоємності процесу руйнування гірських порід, витрат потужності на буріння, підвищують зносостійкість породоруйнівного інструмента. Авторами розробки є д.т.н. Є.Ф.Епштейн, к.т.н. О.М.Давиденко, М.А.Дудля, А.В.Вареник.
  • Велика увага приділялася дослідженням процесів у свердловинах. Встановлено, що кількість енергії, яка передається через бурильний вал в значній мірі залежить від його взаємодії зі стінками свердловини і сил гідравлічного підпору. Доказано, що втрати зусилля подачі можуть складати 40–60% від величини зусилля виміряного поверхневими приладами. Розроблено метод визначення безпосередніми вимірюваннями в свердловині і шляхом підрахунку величини втрат, які дозволяють оцінити і вибрати раціональні компоновки нижньої частини бурильного валу для забезпечення високої механічної швидкості. Авторами розробки є д.т.н. Є.Ф.Епштейн, к.т.н. А.М.Бражененко і В.Ф.Сірик.

    © 2006-2017 НГУ Інформація про сайт