Влияние расхода промывочной жидкости на контактную температуру при бурении скважин

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:

A.А.Кожевников, доктор технических наук, профессор,Государственное высшее учебное заведение „Национальный горный университет“, профессор кафедры техники разведки месторождений полезных ископаемых, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., orcid.org/0000–0002–2708–8917

A.Ю. Дреус, кандидат технических наук, доцент, Днепровский национальный университет имени Олеся Гончара, доцент кафедры аэрогидромеханики и энергомассопереноса, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., orcid.org/0000-0003-0598-9287

Баочанг Лю, профессор, Строительный колледж Цзилиньского университета, профессор кафедры бурения, г. Чанчунь, Китай, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

A.K. Судаков, доктор технических наук, профессор,Государственное высшее учебное заведение „Национальный горный университет“, профессор кафедры техники разведки месторождений полезных ископаемых, г. Днепр, Украина, orcid.org/0000–0003–2881–2855

Abstract:

Цель.Определение влияния расхода промывочной жидкости на контактную температуру при вращательном алмазном бурении импрегнированной коронкой, верификация математической модели процесса нагрева коронкипри бурении.

Методика.Стендовые экспериментальные исследования, теоретический анализ с использованием методов математического моделирования.

Результаты.В результате стендовых исследований получены экспериментальные данные по влиянию расхода промывочной жидкости на контактную температуру при бурении импрегнированной коронкой диаметром 59 мм по граниту. Представлена математическая модель нагрева буровой коронки при изменяющемся расходе промывочной жидкости, которая основана на системе дифференциальных уравнений теплопереноса. Выполнен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных данных, результаты которого подтверждают достоверность математического моделирования процесса теплообмена на забое при бурении скважин.

Научная новизна.Предложена методика экспериментального измерения контактной температуры при стендовом бурении скважин с использованием датчиков сопротивления. Получены новые экспериментальные данные, позволившие установить закономерность изменения контактной температуры от изменения подачи промывочной жидкости на забой. Доказана адекватность предлагаемой математической модели, которая позволяет прогнозировать температурный режим на забое при бурении скважины. Результаты работы позволяют обосновать эффект повышения производительности алмазного бурения при переходе от постоянных во времени режимных параметров к переменным.

Практическая значимость.Установлены закономерности влияния расхода промывочной жидкости на контактную температуру системы „инструмент ‒ забой“ при бурении скважин. Выполненные исследования подтвердили возможность управления температурным режимом бурения за счет изменения расхода промывочной жидкости. Таким образом, повышение производительности алмазного бурения возможно за счет увеличения теплового воздействия на горную породу. Разработанная математическая модель позволяет прогнозировать контактную температуру при бурении для различных значений расхода промывочной жидкости. Использование данной модели дает возможность определить допустимое снижение расхода промывочной жидкости для предотвращения аномального теплофизического износа буровой 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



Посетители

3612707
Сегодня
За месяц
Всего
126
34778
3612707

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 Архив журнала по выпускам 2018 Содержание №1 2018 Разработка месторождений полезных ископаемых Влияние расхода промывочной жидкости на контактную температуру при бурении скважин