On control and telemetry systems of borehole core drilling in glaciers and subglacial rocks with electromechanical cable-suspended drills

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the research is to study and systematize relevant scientific works on monitoring and telemetry systems for operating parameters of borehole core drilling in glaciers and subglacial rocks with electromechanical cable-suspended drills. The study includes a review of monitoring and telemetry systems for operational parameters of core drilling with electromechanical cable-suspended drills, which are used by domestic and foreign specialists when drilling wells in ice and subglacial rocks on islands in the Arctic and Antarctica. Based on the results obtained, a unified concept of the considered systems is defined and their features are outlined. A functional block diagram of a monitoring and telemetry system for operating parameters of core drilling with electromechanical cable-suspended drills is proposed. Taking into account the identified features and applied technical solutions in the monitoring and telemetry systems created by domestic and foreign specialists, the authors of the article formulate the requirements for the monitoring and telemetry system of the core drilling of rocks using a reciprocating rotary method. These requirements will be taken into account when developing a system for monitoring and telemetry of the reciprocating rotary method of drilling boreholes in subglacial rocks, which is one of the stages of the research conducted as a part of development and justification of the technology of subglacial rock core sampling in Antarctica by a dynamically balanced cable-suspended drill.

About the authors

V. S. Shadrin

Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University

Email: Shadrin_VS@pers.spmi.ru
ORCID iD: 0009-0002-2329-3435

A. V. Bolshunov

Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University

Email: Bolshunov_AV@pers.spmi.ru
ORCID iD: 0000-0002-3879-7380

V. Ya. Klimov

Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University

Email: Klimov_VYa@pers.spmi.ru
ORCID iD: 0009-0000-9023-9397

References

  1. Михальский Е.В., Каменев Е.Н., Михальская А.С. Геологическое изучение Антарктиды: исторические аспекты и современное состояние // Проблемы Арктики и Антарктики. 2011. № 2. С. 97–112. EDN: NYHDPH.
  2. Wu G., Ferraccioli F., Zhou W., Yuan Y., Gao J., Tian G. Tectonic implications for the Gamburtsev Subglacial Mountains, East Antarctica, from airborne gravity and magnetic data // Remote Sensing. 2023. Vol. 15. Iss. 2. P. 306. https://doi.org/10.3390/rs15020306.
  3. Шадрин В.С., Климов В.Я., Большунов А.В. Современное состояние технологий колонкового бурения подледниковых горных пород // Науки о Земле и недропользование. 2024. Т. 47. № 3. С. 342–355. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2024-47-3-342-355. EDN: NDJVMD.
  4. Литвиненко В.С. Уникальные техника и технология бурения скважин во льдах Антарктиды // Записки Горного института. 2014. Т. 210. С. 5–10. EDN: TGNKOH.
  5. Litvinenko V. Foreword: sixty-year Russian history of Antarctic sub-glacial lake exploration and Antarctic natural resource development // Chemie Der Erde – Geochemistry. 2020. Vol. 80. Iss. 3. P. 125652. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2020.125652.
  6. Большунов А.В., Васильев Д.А., Дмитриев А.Н., Игнатьев С.А., Кадочников В.Г., Крикун Н.С.. Результаты комплексных экспериментальных исследований на станции Восток в Антарктиде // Записки Горного института. 2023. Т. 263. С. 724–741. EDN: WQNJET.
  7. Игнатьев С.А., Васильев Д.А., Большунов А.В., Васильева М.А., Ожигин А.Ю. Экспериментальные исследования переноса ледяного шлама воздухом при бурении снежно-фирновой толщи // Лёд и Снег. 2023. Т. 63. № 1. C. 141–152. https://doi.org/10.31857/S2076673423010076. EDN: MABFEO.
  8. Сербин Д.В., Дмитриев А.Н. Экспериментальные исследования теплового способа бурения плавлением скважины в ледовом массиве с одновременным контролируемым расширением ее диаметра // Записки Горного института. 2022. Т. 257. С. 833–842. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.82. EDN: PLQDJW.
  9. Сербин Д.В., Кадочников В.Г., Большунов А.В., Дмитриев А.Н., Горелик В.Г. Экспериментальные исследования процесса образования призабойной кольцевой циркуляции теплоносителя // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2024. № 1. С. 16–22. EDN: XZVQNT.
  10. Шишкин Е.В., Большунов А.В., Тимофеев И.П., Авдеев А.М., Ракитин И.В. Модель шагающего пробоотборника для исследования донной поверхности подледникового озера Восток // Записки Горного института. 2022. T. 257. С. 853–864. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.53. EDN: UMVLXQ.
  11. Васильев Н.И. Лейченков Г.Л. Загривный Э.А. Перспективы получения образцов донных отложений подледникового озера Восток // Записки Горного института. 2017. Т. 224. С. 199–208. https://doi.org/10.18454/PMI.2017.2.199. EDN: YLMZAH.
  12. Загривный Э.А., Поддубный Д.А. Динамически уравновешенный буровой снаряд на грузонесущем кабеле для взятия донных отложений подледниковых озер в Антарктиде // Проблема механики современных машин: материалы VII Междунар. науч. конф. (г. Улан-Удэ, 25–30 июня 2018 г.). Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2018. Т. 1. С. 197–201. EDN:YQRMJN.
  13. Shturmakov A.J., Lebar D.A., Mason W.P., Bentley C.R. A new 122 mm electromechanical drill for deep ice-sheet coring (DISC): 1. Design concepts // Annals of Glaciology. 2007. Vol. 47. P. 28–34. https://doi.org/10.3189/172756407786857811.
  14. Mason W.P., Shturmakov A.J., Johnson J.A., Haman S. A new 122 mm electromechanical drill for deep ice-sheet coring (DISC): 2. Mechanicak design // Annals of Glaciology. 2007. Vol. 47. P. 35–40.https://doi.org/10.3189/172756407786857640.
  15. Mortensen N.B., Sendelbach P.J., Shturmakov A.J. A new 122 mm electromechanical drill for deep ice-sheet coring (DISC): 3. Control, electrical and electronics design // Annals of Glaciology. 2007. Vol. 47. P. 41–50. https://doi.org/10.3189/172756407786857668.
  16. Shturmakov A.J., Sendelbach P.J. A new 122 mm electromechanical drill for deep ice-sheet coring (DISC): 4. Drill cable // Annals of Glaciology. 2007. Vol. 47. P. 51–53. https://doi.org/10.3189/172756407786857802.
  17. Talalay P., Sun Y., Fan X., Zhang N., Cao P., Wang R., et al. Antarctic subglacial drilling rig. Part I: General concept and drilling shelter structure // Annals of Glaciology. 2020. Vol. 62. Iss. 84. P. 1–11. https://doi.org/10.1017/aog.2020.37.
  18. Talalay P., Li X., Zhang N., Fan X., Sun Y., Cao P., et al. Antarctic subglacial drilling rig. Part II: Ice and Bedrock Electromechanical Drill (IBED) // Annals of Glaciology. 2021. Vol. 62. Iss. 84. P. 12–22. https://doi.org/10.1017/aog.2020.38.
  19. Zhang N., Talalay P., Liu J., Fan X., Kong Q., Yu H., et al. Antarctic subglacial drilling rig. Part IV: Electrical and electronic control system // Annals of Glaciology. 2020. Vol. 62. Iss. 84. P. 34–45. https://doi.org/10.1017/aog.2020.40.
  20. Fan X., Talalay P., Sun Yo., Li X., Zhang N., Markov A., et al. Antarctic subglacial drilling rig: Part III. Drilling auxiliaries and environment measures // Annals of Glaciology. 2020. Vol. 62. Iss. 84. P. 24–33.https://doi.org/10.1017/aog.2020.39

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).