Науковий вісник НГУ

Вплив витрати промивальної рідини на контактну температуру при бурінні свердловин

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Розробка родовищ корисних копалин

Останнє оновлення: 14 березня 2018

Опубліковано: 14 березня 2018

Перегляди: 3318

Authors:

A.O. Кожевников, доктор технічних наук, професор, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, професор кафедри техніки розвідки родовищ корисних копалин, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., orcid.org/0000–0002–2708–8917

A.Ю. Дреус, кандидат технічних наук, доцент,Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, доцент кафедри аерогідромеханіки та енергомасопереносу, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., orcid.org/0000-0003-0598-9287

Баочанг Лю, професор, Будівельний коледж Цзилінського університету, професор кафедри буріння, м. Чанчунь, Китай, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

A.K. Судаков, доктор технічних наук, професор, Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет“, професор кафедри техніки розвідки родовищ корисних копалин, м. Дніпро, Україна, orcid.org/0000–0003–2881–2855

Abstract:

Мета. Встановити вплив витрати промивальної рідини на контактну температуру під час обертового алмазного буріння імпрегнованою коронкою, верифікація математичної моделі процесу нагрівання алмазної коронки під час буріння свердловин.

Методика. Стендові експериментальні дослідження й теоретичний аналіз з використанням методів математичного моделювання.

Результати. У результаті стендових експериментів отримані дані щодо впливу витрати промивальної рідини на контактну температуру при бурінні імпрегнованою алмазною буровою коронкою діаметром 59 мм. Представлена математична модель нагрівання бурової коронки при бурінні зі змінною витратою промивальної рідини, що ґрунтується на системі диференціальних рівнянь теплопередачі. Проведено порівняльний аналіз експериментальних і розрахункових даних, результати якого підтверджують достовірність математичного моделювання процесів теплопередачі у свердловині при бурінні.

Наукова новизна. Запропонована методика експериментального дослідження контактної температури під час стендового експерименту з буріння свердловини з використанням датчиків опору. Отримані нові експериментальні дані, що дозволили встановити закономірність зміни контактної температури від зміни подачі промивальної рідини до вибою. Доведена адекватність запропонованої математичної моделі, що дозволяє прогнозувати температурний режим на вибої свердловини під час буріння. Результати роботи дозволяють обґрунтувати ефект підвищення продуктивності алмазного буріння при переході від постійних параметрів роботи до змінних у часі.

Практична значимість. Встановлені закономірності впливу витрати промивальної рідини на контактну температуру системи „інструмент ‒ вибій“ під час буріння свердловини. Виконані дослідження підтвердили можливість управління тепловим режимом буріння за рахунок зміни витрати промивальної рідини. Таким чином, підвищення продуктивності алмазного буріння можливе завдяки збільшенню термічного впливу на гірську породу. Розроблена математична модель дозволяє прогнозувати контактну температуру під час буріння свердловини для різних значень витрат промивальної рідини. Використання цієї моделі дає змогу визначити припустиме зменшення витрати промивальної рідини для запобігання аномальному теплофізичному зношенню коронки.

References.

1. Bondarenko, V., Svietkina, O. and Sai, K., 2017. Studyof the formation mechanism of gas hydrates of methane in the presence of surface-active substances. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5–6(89), pp. 48–55. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.112313.

2. Zhang, W., Sun, Q., Hao, S., Geng, J. and Lv, C., 2016.Experimental study on the variation of physical andmechanical properties of rock after high temperature treatment. Applied Thermal Engineering, 98, рр. 1297‒1304.

3. Khomenko, O. Ye. and Maltsev, D. V., 2013. Laboratory research of influence of face area dimensions on the state of uranium ore layers being broken. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, рр. 31–37.

4. Khomenko, O. Ye., 2012. Implementation of energy method in study of zonal disintegration of rocks. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 4, рр. 44–54.

5. Hillson, S. D. and Tester, J. W. 2015. Heat TransferProperties and Dissolution Behavior of Barre Granite as Applied to Hydrothermal Jet Drilling with Chemical Enhancement Sean. Proceedings, Fortieth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, January, рр. 26‒28, SGP-TR-2041.

6. Kant, M. A., Rossi, E., Madonna, C., Höser, D. and P. Rudolf von Rohr, 2017. A theory on thermal spalling of rocks with a focus on thermal spallation drilling, J. Geophys. Res. Solid Earth, 122, pp. 1805–1815. DOI: 10.1002/2016JB013800.

7. Kocis, I., Kristofic, T., Gajdos, M., Horvath, G. and Jankovic, S., 2015. Utilization of electrical plasma for hard rock drilling and casing milling. In:SPE/IADC Drilling Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers. DOI: 10.2118/173016-MS.

8. Dreus, A. Yu., Sudakov, A. K., Kozhevnykov, A. A. andVakhalin, Yu. N., 2016. Study of thermal strength reduction of rock formation in the diamond core drilling process using pulse flushing mode. Naukovyi Visnyk NatsionalnohoHirnychoho Universytetu, 3, рр. 5‒10.

9. Kryshtopa, S., Petryna, D., Bogatchuk, I., Prunko, I. and Melnyk, V., 2017. Surface Hardening of 40KH Steel by Electric-Spark Alloying. Materials Science, 53(3), pp. 351–358.

10. Pivnyak, G., Bondarenko, V., Kovalevs’ka I., and Illiashov, M., 2013. Mining of Mineral Deposits. London: CRC Press, Taylor & Francis Group. DOI: 10.1201/b16354.

11. Dreus, A., Kozhevnikov, A., Lysenko, K. and Sudakov, A., 2016. Investigation of heating of the drilling bits and definition of the energy efficient drilling modes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7(81)), рр. 41–46.

12. Juraev, R. U. and Merkulov, M. V., 2016. Experimentalstudy of heat power of the downhole at drilling a well usingair. Mining information analytical bulletin, 1, pp. 288‒293.

13. Li, J., Guo, B., Yang, S. and Liu, G., 2014. The complexityof thermal effect on rock failure in gas-drilling shale-gas wells. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 21, рр. 255‒259.

14. Gorman, J. M., Abraham, J. P. and Sparrow, E. M., 2014. A novel, comprehensive numerical simulation for predicting temperatures within boreholes and the adjoining rock bed. Geothermics, 50, рр. 213‒219.

15. Kryshtopa, S., Kryshtopa, L., Bogatchuk, I., Prunko,I.and Melnyk, V., 2017. Examining the effect of triboelectric phenomena on wear-friction properties of metal-polymeric frictional couples. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies, 1(5), рр. 40‒45.

16. Yevtushenko, A. A., Kuciej, M. and Yevtushenko, O.,2015. Modelling of the frictional heating in brake system with thermal resistance on a contact surface and convective cooling on a free surface of a pad. International Journal of Heat and Mass Transfer, 81, рр. 915‒923.

17. Dreus, A., Lysenko, K., Kozhevnykov, A. and Liu, B., 2017. Modeling hydrodynamics of the flushing fluid intermittent flow in the hydraulic system of the diamond bit. Mining of Mineral Deposits, 11(2), pp. 84–90. DOI:  10.15407/mining11.02.084.

18. Sunden, B., 2012. Introduction to heat transfer. Southhampton:WITpress.

 повний текст / full article

• < Попередня