Науковий вісник НГУ

Результати випробувань і моделювання системи «буровий снаряд з гідровібратором ‒ гірська порода»

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2020

Останнє оновлення: 11 березня 2020

Опубліковано: 11 березня 2020

Перегляди: 2869

Authors:

Ю.О.Жулай, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, 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, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, 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

Перспективним пристроєм, що підвищує ефективність буріння свердловин у міцних і більше від міцних породах, є буровий снаряд із кавітаційним гідровібратором. У ньому, унаслідок періодичного зростання, відриву та схлопування кавітаційних порожнин, реалізуються ударні коливання тиску бурового розчину. Вони трансформуються в поздовжні вібрації породоруйнівного інструменту з частотами 1‒20 кГц і значеннями віброприскорень від 500 до 3200 g. При багаторазовому впливі силових імпульсів породоруйнівного інструменту руйнування гірської породи приймає втомний характер. Унаслідок резонансних процесів у системі «буровий снаряд із гідровібратором ‒ гірська порода» й розвитку в породі мережі мікротріщин порушення сплошности гірничого масиву відбувається за напружень менших межі міцності породи. Це призводить до підвищення швидкості буріння, зносостійкості бурового інструменту, поліпшення стабілізації та стійкості функціонування бурової колони

Мета. Визначення поздовжніх віброприскорень бурового інструменту при його контакті із породою, що руйнується, з урахуванням сил, що діють в осьовому напрямку на конструкцію бурового снаряда.

Методика. Заснована на експериментальному й теоретичному досліджені динамічної взаємодії поздовжніх коливань породоруйнівного інструменту бурового снаряда з гірською породою.

Результати. Представлені у вигляді розрахункових залежностей розмахів коливань тиску рідини та віброприскорень породоруйнівного інструменту від значення параметра кавітації та їх зіставлення з експериментальними даними.

Наукова новизна. Встановлено, що:

- урахування контакту бурового інструменту з руйнованою породою і сил, що діють в осьовому напрямі на конструкцію бурового снаряда, в математичній моделі подовжніх коливань бурового снарядадозволяє отримати задовільне узгодження розрахункових та експериментальних параметрів коливань тисків рідини і віброприскорень в перетині породоруйнівного інструменту;

- для наведеної конструкції гідровібратора визначені раціональні режими його роботи (по залежності розмаху віброприскорень від параметра кавітації) і довжина бурового снаряди (з розподілу розмахів віброприскорень по осьовій довжині бурового снаряда).

Практична значимість. Полягає в тому, що математична модель системи «буровийснаряд ‒ гірська порода» дозволяє на стадії проектування встановити раціональний режим роботи кавітаційного гідровібратора для реалізації достатніх рівнів віброприскорення на породоруйнівному інструменті.

References.

1. Melamed, Ju. A. (2002). Method of drilling with submersible hydroshock and reflector-synchronizer of hydroshock. Patent No. 2192534. Russian Federation.

2. Pilipenko, V. V., Zadontsev, V. A., Manko, I. K., Dovgotko, N. I., & Drozd, V. A. (1976). Generator of water pressure oscillations. Author’s certificate No.504444. USSR.

3. Pilipenko, V. V., Gavrilenko, N. M., Zadontsev, V. A., Man­ko, I. K., Dzoz, N. A., Davidenko, A. N., Drozd, V. A., … & Melamed, Yu. A. (1991). Method of drilling wells and device for its implementation. Author’s certificate No 1496351. USSR.

4. Manko, I. K., Kozlovskyi, Ye. Ye., Kozlovskyi, M. Ye., Semkiv, O. L., & Aleksashyna, N. I. (2014). The drilling rig for the well drilling. Patent No. 105937. Ukraine.

5. 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, 1-6. Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/ARMA-2014-7465.

6. 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, 28 June – 1 July, San Francisco, California, (pp. 1-7).Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/ARMA-2015-474/.

7. 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, 26–29 June, Houston, Texas, (pp. 1-7).Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/ARMA-2016-451.

8. 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, 1–4 June, Minneapolis, Minnesota, (pp. 1-6). Retrieved from https://www.onepetro.org/conference-paper/ARMA-2014-7751.

9. Shi, Huaizhong, Li, Gensheng, Huang, Zhongwei, & Shi, Shuaishuai (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/s12182-014-0354-1.

10. Martin, E. Cobern & Mark, E. Wassell (2005). Laboratory Testing of an Active Drilling Vibration Monitoring & Control System. National Technical Conference and Exhibition, held at the Wyndam Greenspoint in Houston, Texas, (pp. 1-14). Retrieved from https://www.aps-tech.com/site/assets/files/1301/aps-aade-05-ntce-025.pdf.

11. Manko, I. K., & Nikolayev, O. D. (2004). Mathematical modeling of longitudinal vibrations of a drilling tool with high-frequency cavitation hydrovibrator. Naukovyi Vіsnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (11), 65-73.

12. Manko, I. K., & Nikolayev, O. D. (2004). The mechanism of transformation of high-frequency oscillations of drilling mud into longitudinal vibrational oscillations of a rock drilling tool with a cavitation hydrovibrator.Naukovyi Vіsnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (10), 124-136.

• < Попередня
• Наступна >