Визначення впливу стану породоруйнівного інструменту на силу різання породи
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.195355Ключові слова:
руйнування гірської породи при бурінні, буріння свердловин, долота PDC, сила різанняАнотація
На сьогодні найуживанішим при проведенні бурових робіт є породоруйнівний інструмент, оснащений ріжучими елементами з полікристалічних алмазів (PDC) та алмазно-твердосплавними пластинами (АТП). Для нього є актуальними дослідження впливу ступеню зношення ріжучих елементів на силові та енергетичні параметри процесу руйнування гірської породи. З метою визначення цього впливу, в лабораторних умовах проведено експериментальні дослідження процесу різання одиничним різцем. Визначено середні значення складових сили різання (колової (Рz) та нормальної (Рy)) при глибинах різання 0,5; 1,0; 1,5; та 2,0 мм за різного ступеню зношення ріжучого елемента (лиска 0, 5,0 та 8,0 мм). Встановлено величину роботи різання та питомої енергії руйнування гірської породи. При глибині різання 0,5 мм зі збільшенням ступеню зношення ріжучого елемента (від 0 до 8 мм) величина роботи зростає від 0,06376 до 0,121 Н×м. При глибині різання 2,0 мм – величина роботи зростає від 0,624 до 3,603 Н×м. Енергоємність процесу руйнування породи при збільшенні глибини різання з 0,5 до 2,0 мм для гострого різця зростає з 3,88 кДж/м2 до 11,66 кДж/м2. За результатами досліджень побудовані графічні залежності усереднених значень складових сили різання та її нормальної складової (Ру) від глибини різання та ступеню зношення ріжучого елемента. Одержані результати показали суттєвий вплив розміру лиски зношування на зростання силових параметрів процесу, що є підставою для регламентування ступеню зношення ріжучих елементів в процесі буріння. Визначена тенденція зростання результуючої сили та питомої роботи різання гірської породи ріжучим елементом зі збільшенням ступеню зношення. Це дає можливість за показниками коливань миттєвих значень сили при бурінні свердловин або за зміною потужності визначати ступінь зношення ріжучих елементів та передбачати ймовірність їх руйнування
Посилання
- Beaudoin, Y. C., Dallimore, S. R., Boswell, R. (Eds.) (2014). Frozen Heat: A UNEP Global Outlook on Methane Gas Hydrates. Vol. 2. United Nations Environment Programme, GRID-Arendal.
- Organization of the Petroleum Exporting Countries (2017). OPEC. Annual Statistical Bulletin. Available at: https://www.opec.org/opec_web/static_files_project/media/downloads/publications/ASB2017_13062017.pdf
- Enerhetychna stratehiya Ukrainy na period do 2035 roku Bezpeka, enerhoefektyvnist, konkurentospromozhnist. Kabinet Ministriv Ukrainy. Available at: https://www.kmu.gov.ua/ua/npas/250250456
- Ivasiv, V. M., Rachkevych, R. V., Yurych, A. R., Kozlov, A. A., Yurych, L. R. (2016). The use of elastic elements for wellbore trajectory management. Neftyanoe hozyaystvo, 2, 36–37.
- Grydzhuk, J., Chudyk, I., Velychkovych, A., Andrusyak, A. (2019). Analytical estimation of inertial properties of the curved rotating section in a drill string. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (97)), 6–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154827
- Rachkevich, R. V. (2014). In-Plane Bending of a Drill String During its Compression in a Horizontal Borehole. Strength of Materials, 46 (6), 843–847. doi: https://doi.org/10.1007/s11223-014-9618-7
- Biletsky, V., Vitryk, V., Mishchuk, Y., Fyk, M., Dzhus, A., Kovalchuk, J. et. al. (2018). Examining the current of drilling mud in a power section of the screw downhole motor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (92)), 41–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126230
- Che, D., Han, P., Guo, P., Ehmann, K. (2012). Issues in Polycrystalline Diamond Compact Cutter–Rock Interaction From a Metal Machining Point of View – Part I: Temperature, Stresses, and Forces. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 134 (6). doi: https://doi.org/10.1115/1.4007468
- Che, D., Han, P., Guo, P., Ehmann, K. (2012). Issues in Polycrystalline Diamond Compact Cutter–Rock Interaction From a Metal Machining Point of View – Part II: Bit Performance and Rock Cutting Mechanics. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 134 (6). doi: https://doi.org/10.1115/1.4007623
- Zaitsev, V., Karpikov, A., Osipov, V. (2016). PDC bits application in the fields of Eastern and Western Siberia. Proceedings of the Siberian Department of the Section of Earth Sciences, Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Prospecting and Exploration of Ore Deposits, 4, 62–69. doi: https://doi.org/10.21285/0130-108x-2016-57-4-62-69
- Neskoromnykh, V. V., Borisov, K. I., Pushmin, P. S. (2013). Analytical studies of steady-state depth of cutting and shearing under rock destruction by PDC cutters. Proceedings of the Siberian Department of the Section of Earth Sciences, Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Prospecting and Exploration of Ore Deposits, 2, 78–85.
- Zaitsev, V. I., Karpikov, A. V., Che, V. V. (2014). Application efficiency of PDС bits. Proceedings of the Siberian Department of the Section of Earth Sciences, Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Prospecting and Exploration of Ore Deposits, 5 (48), 58–66.
- Xiao, H., Liu, S., Tan, K. (2019). Experimental Investigation of Force Response, Efficiency, and Wear Behaviors of Polycrystalline Diamond Rock Cutters. Applied Sciences, 9 (15), 3059. doi: https://doi.org/10.3390/app9153059
- Liu, J., Zheng, H., Kuang, Y., Xie, H., Qin, C. (2019). 3D Numerical Simulation of Rock Cutting of an Innovative Non-Planar Face PDC Cutter and Experimental Verification. Applied Sciences, 9 (20), 4372. doi: https://doi.org/10.3390/app9204372
- Maistrenko, A. L., Vyrovets, L. M., Skliarov, E. D., Zabolotnyi, S. D., Svieshnikov, I. A. (2005). Pat. No. 11407 UA. Device for measuring the components of a cutting force. No. u2005506696; declareted: 08.07.2005; published: 15.12.2005, Bul. No. 12.
- Zhukovskyi, O. M., Kryzhanivskyi, Ye. I., Rybchych, I. Y., Novikov, M. V., Bondarenko, M. O., Mechnyk, V. A. (2003). Pat. No. 63469 UA. Diamond-hard-alloy plate. No. u2003043732; declareted: 23.04.2003; published: 16.01.2006. Bul. No. 1.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Vasil Ivasiv, Andriy Yurych, Sergii Zabolotnyi, Lidiia Yurych, Vasyl Bui, Orest Ivasiv
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
