Механизм повышения скорости проходки в горячих сухих породах при совместном воздействии ударной нагрузки и снятия всестороннего давления

Глубинные геотермальные ресурсы являются экологически безопасными и представляют собой высококонкурентный вид чистой энергии. Однако низкая энергия разрушения породы в сочетании с высокой прочностью породы приводит к низкой скорости проходки (ROP), что существенно ограничивает эффективное использование геотермальных ресурсов. Предыдущие исследования показали, что разрушение породы в основном вызывается касательными напряжениями. Поэтому целью настоящей работы является повышение уровня касательных напряжений за счет увеличения ударной нагрузки и снятия всестороннего давления, что позволяет повысить скорость проходки. В частности, проанализирована эффективность разрушения породы при совместном воздействии ударной нагрузки и снятия всестороннего давления для выявления влияния снятия всестороннего давления на касательные напряжения. Кроме того, разработана модель разрушения породы, а для верификации предложенной модели использован генератор ударной нагрузки, что позволило оценить эффективность разрушения породы при совместном действии ударной нагрузки и снятия всестороннего давления. Результаты показывают, что отношение касательного напряжения к I₁ определяет процесс разрушения породы. При низком значении этого отношения порода стремится оставаться в сжатом состоянии, эффект гидростатического давления усиливается, влияние касательных напряжений относительно ослабевает, а эффективность разрушения породы снижается. Совместное воздействие ударной нагрузки и снятия всестороннего давления обеспечивает эффективное разрушение породы при относительно низкой осевой нагрузке на долото в глубоких скважинах, тем самым создавая теоретическую основу для повышения эффективности разрушения породы при освоении геотермальных ресурсов горячих сухих пород.