Науковий вісник НГУ

Оцінка гідравлічної потужності бурового снаряду з кавітаційнім гідровібратором

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2021

Останнє оновлення: 25 червня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 3382

Authors:

Ю. О. Жулай, orcid.org/0000-0001-7477-2028, Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. Д. Ніколаєв, orcid.org/0000-0003-0163-0891, Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (3): 031 - 037

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-3/031

Abstract:

Мета. Розробка методу оцінки гідравлічної енергоефективності бурового снаряду на підставі математичної моделі системи «буровий снаряд з гідровібратором – гірська порода» з урахуванням впливу амплітуди коливань елемента на дисипативні втрати.

Методика. Заснована на експериментальному й теоретичному дослідженні динамічних параметрів бурового снаряду та ефективності перетворення стаціонарного течії рідини в пульсуючий потік.

Результати. Представлені у вигляді розрахункових і експериментальних залежностей тиску, об’ємної витрати, віброприскорень і гідравлічної коливальної потужності в перетині породоруйнівного інструменту від параметра кавітації t.

Наукова новизна. Облік впливу амплітуди коливань елемента на дисипативні втрати, запропонований у даній роботі, дозволив отримати прийнятне узгодження з експериментальними даними та:

- визначити пікові (від 43,5 до 9,8 кВт) і середні (від 9,8 до 2,35 кВт) значення гідравлічної потужності в діапазоні зміни параметра кавітації   0,12–0,475;

- встановити ефективність перетворення потужності стаціонарного потоку промивної рідини на вході до гідровібратора в коливальну потужність у перерізі породоруйнівного інструменту. У досліджуваному діапазоні зміни значення параметра кавітації розрахункове значення ефективності в розглянутому випадку становило приблизно 76 % при значенні параметра кавітації t рівному 0,16, а мінімальне 19 % при t  0,475.

Практична значимість. Практична значимість отриманих результатів полягає в тому, що скоригована математична модель системи «бурової снаряд – гірська порода» дозволяє на стадії проектування встановити раціональний режим роботи кавітаційного гідровібратора для реалізації прийнятних рівнів гідравлічної потужності на породоруйнівному інструменті.

Ключові слова: математичне моделювання, буровий снаряд, кавітаційний гідровібратор, породоруйнівний інструмент, гідравлічна потужність

References.

1. Smolyanitsky, B.N., Repin, A.A., & Danilov, B.B. (2013). Improving the efficiency and durability of pulse machines for the construction of extended wells in rock massifs. Novosibirsk: Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Retrieved from https://rucont.ru/efd/279649.

2. Gorodilov, L.V. (2018). Analysis of the dynamics and characteristics of the main classes of volume type self-oscillating hydroshock systems. Problems of Mechanical Engineering and Machine Reliability, (1), 22-30.

3. Gorodilov, L.V., Kudryavtsev, V.G., & Pashina, O.A. (2016). Spreader of hydraulic shock devices. (Russian Patent No. 165144).

4. Wittig, V., Bracke, R., & Hyun-Ick, Yo. (2015). Hydraulic DTH Fluid/Mud Hammers with Recirculation Capabilities to Improve ROP and Hole Cleaning For Deep, Hard Rock Geothermal Drilling. Proceedings World Geothermal Congress Melbourne, 1-9.

5. Keskiniva, M., Piispanen, J., & Esko, M. (2015). Percussion device (USA Pat. 9108311). USA. Sandvik Mining and Construction (Finland).

6. Nikolayev, O., Zhulay, Yu., Kvasha, Yu., & Dzoz, N. (2020). Evaluation of the vibration accelerations of drill bit for the well rotative-vibration drilling using the cavitation hydrovibrator. International Journal of Mining and Mineral Engineering (IJMME), 11(2), 102-120. https://doi.org/10.1504/IJMME.2020.108643.

7. Khorshidian, H., Butt, S.D., & Arvani, F. (2014). Influence of High Velocity Jet on Drilling Performance of PDC Bit under Pressurized Condition. American Rock Mechanics Association. 48 ^th U.S. Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, 1–4 June, Minneapolis, Minnesota, (p. 6). Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/ARMA-20147465.

8. Xiao, Y., Zhong, J., Hurich, C., & Butt, S.D. (2015). Micro-Seismic Monitoring of PDC Bit Drilling Performance during Vibration Assisted Rotational Drilling. American Rock Mechanics Association, 49 ^th U.S. Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, (pp. 1-7). San Francisco, California. Retrieved from https://www.onepetro.org/confer-ence-paper/ARMA-2015-474/.

9. Thorp, N.J., Hareland, G., Elbing, B.R., & Nygaard, R. (2016). Modelling of a Drill Bit Blaster. American Rock Mechanics Association, 50^th U.S. Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, (pp. 1-7). Houston, Texas. Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/ARMA-2016451.

10. Babapour, S., & Butt, S.D. (2014). Investigation of Enhancing Drill cuttings Cleaning and Penetration Rate Using Cavitating Pressure Pulses. American Rock Mechanics Association. 48^th U.S. Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, (pp. 1-6). Minneapolis, Minnesota. Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/ARMA-20147751.

11. Liu, Sh., Li, G., Tian, Sh., & Zhao, X. (2015). Application of Hydraulic Pulsed Jet Generator for ROP Enhancement in Shale Gas Well. Offshore Mediterranean Conference and Exhibition, (p. 7). Ravenna, Italy, Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/OMC-2015-394.

12. Gensheng Li, Huaizhong Shi, Jilei Niu, Zhongwei Huang, Shonceng Tian, & Xianzhi Song (2010). Hydraulic Pulsed Cavitating Jet Assisted Deep Drilling: An Approach to Improve Rate of Penetration Society of Petroleum Engineers. International Oil and Gas Conference and Exhibition in China, Beijing, China. https://doi.org/10.2118/130829-MS.

13. Huaizhong, Sh., Gensheng, L., Zhongwei, H., & Shuaishuai, Sh. (2014). Properties and testing of a hydraulic pulse jet and its application in offshore drilling. Petroleum Science, 11(3), 401-407. https://doi.org/10.1007/sl2182-014-0354-l.

14. Cao, X., Kozhevnykov, A., Dreus, A., & Liu, B.-Ch. (2019). Diamond core drilling process using intermittent flushing mode. Arabian Journal of Geosciences, 12, https://doi.org/10.1007/s12517-019-4287-2.

15. Dreus, A., Kozhevnikov, A., Lysenko, K., & 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)), 41-46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.71995.

16. Nikolaev, O. D., Khoryak, N. V., Serenko, V. A., Klimenko, D. V., Khodorenko, V. F., & Bashliy, I. D. (2016). Considering dissipative forces for mathematical modeling longitudinal vibrations of liquid launch vehicle body. Technical Mechanics, (2), 16-31.

17. Chen, X., Yang, J., & Gao-Drilling, D. (2018). Drilling Performance Optimization Based on Mechanical Specific Energy Technologies. https://doi.org/10.5772/intechopen.75827.

18. Minghui, W., Gensheng, L., Huaizhong, Sh., Shuaishuai, Sh., Zhaokun, L., & Yi, Zh. (2016). Theories and Applications of Pulsed-Jet Drilling With Mechanical Specific Energy. Society of Petroleum Engineers, 21, 8. https://doi.org/10.2118/174550-PA.

• < Попередня
• Наступна >