Drilling Cost per Unit Volume of Removed Rock - a Criterium of Optimization of Drilling

An approach to the optimization of drilling tools which is based on the analysis of dependence of drilling cost on the tool shape is presented. The effect of tool shape on the energy consumption in rotatory drilling and on the lifetime of tool is studied analytically. It is shown that the main part of drilling energy is consumed not for the rock removal, but rather by the microfracture, shearing and crushing of rock in the zone of high hydrostatic pressure under the tool/rock contact surface. RÉSUMÉR: Une approche a l'optimisation des outils de forage qui est basee sur une analyse de la dependance du forage coute sur la forme d'outil est presentee. L'effet de la forme d'outil sur la consommation d'energie dans le forage rotatoire et la vie de l'outil est etudie analytiquement. On montre que la partie principale d'energie de forage est consommee pas pour le deplacement de roche, mais plutot par la microfissuration, cisaillant et ecrasement de la roche dans la zone de la pression hydrostatique elevee sous la surface de contact. ZUSAMMENFASSUNG: Die sich auf der Analyse von der Abhängigkeit Kosten des Bohrens von der Konstruktion des Werkzeuges gründete Methode der Bohrwerkzeugsoptimierung, wird dargestellt. Der Einfluss der Werkzeugskonstruktion auf Energieverbrauch beim Drehbohren und auf die Lebensdauer des Werkzeuges wird theoretisch untersucht. Es wird gezeigt, dass das Hauptteil der Energie bei der Bohrung für Sherungen und die Zerkleinerung des Gesteins in der Zone der höchen Dreiaxigkeit unter dem Kontaktoberfläche verbraucht wird.