Науковий вісник НГУ

Математична модель коливань бурильного інструмента з долотом ріжучо-сколюючого типу

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2020

Останнє оновлення: 11 березня 2020

Опубліковано: 11 березня 2020

Перегляди: 2743

Authors:

І.І.Чудик, доктор технічних наук, професор, orcid.org/0000-0002-7402-6962, Національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

П.М.Райтер, доктор технічних наук, професор, orcid.org/0000-0002-3437-2844, Національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Я.С.Гриджук, кандидат технічних наук, доцент, orcid.org/0000-0002-1429-8640, Національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Л.Р.Юрич, orcid.org/0000-0002-2435-9785, Національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 повний текст / full article

Мета.Встановлення причинно-наслідкових зв’язків між параметрами нестаціонарних поздовжніх і крутильних коливань бурильного інструменту та розроблення математичної моделі для дослідження їх властивостей.

Методика. Вирішення поставленої задачі базується на одному з основних принципів аналітичної механіки – принципі Лагранжа. Складання рівнянь руху досліджуваної стержневої механічної системи з чотирма ступенями вільності здійснюється із застосуванням рівняння Лагранжа ІІ роду, що є одним із чергових етапів її динамічного аналізу.

Результати.У ході вирішення поставленої задачі на основі промислових даних проведено аналіз функцій осьового навантаження, кутової швидкості обертання та крутного моменту бурильного інструменту на предмет їх нестаціонарності. Частота зміни зазначених нестаціонарних функцій режимних параметрів буріння встановлена шляхом швидкого перетворення Фур’є.

Наукова новизна.Уперше отримані аналітичні залежності для визначення силових факторів різання й тертя на долоті від других похідних незалежних узагальнених координат механічної системи за часом, а також взаємозв’язку між узагальненими прискореннями поступального та обертального рухів тіл механічної системи.

Практична значимість. Практичною цінністю роботи є рівняння руху системи з урахуванням отриманих частотних складів режимних параметрів буріння до їх подальшого чисельного розв’язку. Результати вирішення поставленої задачі в подальшому сприятимуть вибору оптимальних режимів динамічного навантаження бурильного інструменту з метою підвищення його енергоефективності та надійності роботи. Аналіз залежностей частот зміни нестаціонарних функцій режимних параметрів буріння надасть змогу здійснювати оцінювання рівня зношування породоруйнуючого інструменту, а також прогнозувати довговічність елементів бурильної колони.

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 Engineering, 2014, 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. Technologies, 3(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 Engineering, 131, 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 Engineering, 51(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 Conferences, 178, 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.

• < Попередня
• Наступна >