Математическая модель колебаний бурильного инструмента с долотом режуще-скалывающего типа

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:

И.И.Чудык, доктор технических наук, профессор, orcid.org/0000-0002-7402-6962, Национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

П.М.Райтер, доктор технических наук, профессор, orcid.org/0000-0002-3437-2844, Национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Я.С.Гриджук, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0002-1429-8640, Национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Л.Р.Юрыч,orcid.org/0000-0002-2435-9785, Национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 повний текст / full article



Abstract:

Цель. Установление причинно-следственных связей между параметрами нестационарных продольных и крутильных колебаний бурильного инструмента и разработка математической модели для исследования их свойств.

Методика. Решение поставленной задачи базируется на одном из основных принципов аналитической механики ‒ принципе Лагранжа. Составление уравнений движения исследуемой стержневой механической системы с четырьмя степенями свободы осуществляется с применением уравнения Лагранжа второго рода, что является одним из очередных этапов ее динамического анализа.

Результаты. В ходе решения поставленной задачи на основе промышленных данных проведен анализ функций осевой нагрузки, угловой скорости вращения и крутящего момента бурильного инструмента на предмет их нестационарности. Частота смены указанных нестационарных функций режимных параметров бурения установлена путем численного кратковременного преобразования Фурье.

Научная новизна. Впервые получены аналитические зависимости для определения силовых факторов резания и трения на долоте от вторых производных независимых обобщенных координат механической системы по времени, а также взаимосвязи между обобщенными ускорениями поступательного и вращательного движений тел механической системы.

Практическая значимость. Практической ценностью работы являются уравнения движения системы с учетом полученных частотных составов режимных параметров бурения до их дальнейшего численного решения. Результаты решения поставленной задачи в дальнейшем будут способствовать выбору оптимальных режимов динамической нагрузки бурильного инструмента с целью повышения его энергоэффективности и надежности работы. Анализ зависимостей частот изменения нестационарных функций режимных параметров бурения позволит осуществлять оценку уровня износа породоразрушающего инструмента, а также прогнозировать долговечность элементов бурильной колонны.

References.

1. Kapitaniak, M., Hamaneh Vaziri, V., Pa´ez Cha´vez, J., & Wiercigroch, M. (2015). Unveiling Complexity of Drill-String Vibrations: Experiments and Modelling. International Journal of Mechanical Sciences, 101-102, 324-337. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.07.008.

2. Xiaohua, Z., Liping, Т., & Qiming, Y. (2015). A Literature Review of Approaches for Stick-Slip Vibration Suppression in Oilwell Drillstring Advances in Mechanical Engineering2014, 1-17. https://doi.org/10.1155/2014/967952.

3. Dreus, A., Sudakov, А.К., Lysenko, K., & Коzhevnikov, А.А. (2016). Investigation of heating of the drilling bits and definition of the energy efficient drilling modes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Technologies3(7(81), 41-46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.71995.

4. Ghasemloonia, A., Rideout, D. G., & Butt, S. D. (2015). A review of drillstring vibration modeling and suppression methods Journal of Petroleum Science and Engineering131, 150-164. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2015.04.030.

5. Pryhorovska, T. (2018). Rock heterogeneity numerical simulation as a factor of drill bit instability. Engineering Solid Mechanics., 6, 315-330. https://doi.org/10.5267/j.esm.2018.8.002.

6. Chudyk, I., Grydzhuk, Ja., Velychkovych, A., & Andru­syak, А. (2019). Аnalytical evaluation of inercial properties of the range of the drill string in its rotation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7(97)), 6-14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154827.

7. Royzman, V. P. (2015). About the possibility of creating resonant structures, non-critical rotors and rods, which do not lose stability in compression. Vibration in technology and technology, 3(79), 38-43.

8. Velichkovich, A. S., & Dalyak, T. M. (2015). Assessment of stressed state and performance characteristics of jacketed spring with a cut for drill shock absorber Chemical and Petroleum Engineering51(3), 188-193. https://doi.org/10.1007/s10556-015-0022-3.

9. Dutkiewicz, M., Gołębiowska, I., Shatskyi, I., Shopa, V., & Velychkovych, A. (2018). Some aspects of design and application of inertial dampers. MATEC Web of Conferences178, 06010. https://doi.org/10.1051/matecconf/201817806010.

10. Popadyuk, І. Yo., Shats’kyi, І. P., Shopa, V. М., & Velychkovych, A. S. (2016). Frictional interaction of a cylindrical shell with deformable filler under nonmonotonic loading. Journal of Mathematical Sciences, 215(2), 243-253. https://doi.org/10.1007/s10958-016-2834-x.

11. Panevnik, D. A., & Velichkovich, A. S. (2017). Assessment of the stressed state of the casing of the above-bit hydroelevator. Neftyanoe Khozyaystvo – Oil Industry, 1, 70-73.

12. Dreus, A. J., Sudakov, А. К., Коzhevnikov, А. А., & Vahalin, J. M. (2016). Study on thermal strength reduction of rock formation in the diamond core drilling process using pulse flushing mode. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (3), 5-9.

13. Levchuk, K. G. (2018). Engineering tools and technologies of freeing of the stuck metal drilling string Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 40(1), 45-137. https://doi.org/10.15407/mfint.40.01.0045.

14. Moisyshyn, V., & Levchuk, K. (2016). The impact of vibration mechanism installation place on the process of retrieving stuck drill pipe. Mining of Mineral Deposits, 10(3), 65-76.

15. Kozhevnykov, A. O., Dreus, А. Yu., Baochang, Liu, & Sudakov, A.K. (2018). Drilling fluid circulation rate infuence on the contact temperature during borehole drilling. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 35-43. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-1/14.

16. Wiercigroch, M., Nandakumar, K., Pei, L., Kapitaniak, M., & Vaziri, V. (2017). State dependent delayed drill-string vibration: Theory, experiments and new model. Procedia IUTAM, 22, 39-50.

17. Andrusyak, А., Grydzhuk, Ja., Dzhus, А., & Steliga, І. (2017). Developing a method for the assessment of axial load in arbitrary crosssections of the column of pumping rods. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1/7(85), 32-37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.92860.

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3122794
Сегодня
За месяц
Всего
191
3975
3122794

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Авторам и читателям рубрики журнала RusCat Архив журнала 2020 Содержание №1 2020 Математическая модель колебаний бурильного инструмента с долотом режуще-скалывающего типа