Оцінювання оснащеності бурових доліт

It is offered the estimation procedure of drill bits cutting structure with a help of determination their “specific equipment”. This procedure may be used for estimation of already existing drilling bits and while their designing. In first case it gives possibility to determine poor zone in future...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Дата:	2010
Автори:	Волобуєв, А.І., Коцкулич, Я.С., Слепко, М.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2010
Теми:	Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23410
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оцінювання оснащеності бурових доліт / А.І. Волобуєв, Я.С. Коцкулич, М.М. Слепко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 127-131. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23410
record_format	dspace
spelling	Волобуєв, А.І. Коцкулич, Я.С. Слепко, М.М. 2011-07-04T14:02:21Z 2011-07-04T14:02:21Z 2010 Оцінювання оснащеності бурових доліт / А.І. Волобуєв, Я.С. Коцкулич, М.М. Слепко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 127-131. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23410 622.24 It is offered the estimation procedure of drill bits cutting structure with a help of determination their “specific equipment”. This procedure may be used for estimation of already existing drilling bits and while their designing. In first case it gives possibility to determine poor zone in future where we may expect irregular abrasion. In second case – we can create drilling bits with uniform distribution specific equipment by radius. It may be useful for specialists that are working in the area of creating and exploitation drilling bits. uk Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Оцінювання оснащеності бурових доліт Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Оцінювання оснащеності бурових доліт
spellingShingle	Оцінювання оснащеності бурових доліт Волобуєв, А.І. Коцкулич, Я.С. Слепко, М.М. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
title_short	Оцінювання оснащеності бурових доліт
title_full	Оцінювання оснащеності бурових доліт
title_fullStr	Оцінювання оснащеності бурових доліт
title_full_unstemmed	Оцінювання оснащеності бурових доліт
title_sort	оцінювання оснащеності бурових доліт
author	Волобуєв, А.І. Коцкулич, Я.С. Слепко, М.М.
author_facet	Волобуєв, А.І. Коцкулич, Я.С. Слепко, М.М.
topic	Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
topic_facet	Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
publishDate	2010
language	Ukrainian
container_title	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
format	Article
description	It is offered the estimation procedure of drill bits cutting structure with a help of determination their “specific equipment”. This procedure may be used for estimation of already existing drilling bits and while their designing. In first case it gives possibility to determine poor zone in future where we may expect irregular abrasion. In second case – we can create drilling bits with uniform distribution specific equipment by radius. It may be useful for specialists that are working in the area of creating and exploitation drilling bits.
issn	XXXX-0065
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23410
citation_txt	Оцінювання оснащеності бурових доліт / А.І. Волобуєв, Я.С. Коцкулич, М.М. Слепко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 127-131. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT volobuêvaí ocínûvannâosnaŝenostíburovihdolít AT kockuličâs ocínûvannâosnaŝenostíburovihdolít AT slepkomm ocínûvannâosnaŝenostíburovihdolít
first_indexed	2025-11-27T05:16:35Z
last_indexed	2025-11-27T05:16:35Z
_version_	1850801194621992960
fulltext	РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 127 УДК 622.24 А. І. Волобуєв, канд. техн. наук, Я. С. Коцкулич, д-р техн. наук, М. М. Слепко Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу Україна ОЦІНЮВАННЯ ОСНАЩЕНОСТІ БУРОВИХ ДОЛІТ It is offered the estimation procedure of drill bits cutting structure with a help of determina- tion their “specific equipment”. This procedure may be used for estimation of already existing drill- ing bits and while their designing. In first case it gives possibility to determine poor zone in future where we may expect irregular abrasion. In second case – we can create drilling bits with uniform distribution specific equipment by radius. It may be useful for specialists that are working in the area of creating and exploitation drilling bits. Невід’ємною умовою раціональної експлуатації долота є рівномірне зношення осна- щення, позаяк ресурс долота визначається довговічністю найслабшого місця. У разі анома- льного зношення породоруйнівного елемента буріння доводиться зупиняти, хоча інші елеме- нти перебувають у робочому стані. Найпоширеніші причини аномального зношення осна- щення – наявність металу на вибої, внутрішні дефекти елементів оснащення, неякісне виго- товлення, різновисотність зубців шарошок. Ці причини можна умовно вважати випадковими, тобто такими, яких за дотримання певних правил не повинно бути. Але на практиці часто аномальне зношення закладене в конструкцію долота. Йдеться про різну оснащеність долота щодо радіуса. За відсутності випадкових причин саме ця стає головною. Вочевидь, переду- мовою рівномірного зношення слід вважати однакову роботу, яку виконує кожний елемент оснащення. Якщо вважати умови відокремлення частинок породи від масиву однаковими по всьому вибою, логічно припустити, що робота окремого елемента прямо пропорційна прой- деному ним шляху, а за однакових розмірів елементів – відстані від центра вибою до певного елемента, і обернено пропорційна кількості елементів, що переміщуються тієї самою траєк- торією, тобто розміщенні на такій самій відстані від центра вибою. Наприклад, якщо в алмазному долоті елемент G (рис. 1) розміщений на відстані RG від центра, а елемент Н – на відстані RН, що удвічі перевищує відстань від RG, робота елемента Н так само вдвічі перевищує роботу елемента G. Проте якщо на відстані RН розташовано два породо- руйнівних елемента (Н і Н´), роботу всіх трьох елементів можна вважати однаковою, оскільки удвічі більший об’єм зруйнованої породи на радіусі RН розподіляється на два елемента. RH = 2·RG Рис.1. Пояснювальна схема до взаємодії породоруйнівних елементів Слід зазначити, що при цьому не враховується багато інших факторів, тому що різні лінійні швидкості створюватимуть різний температурний режим, впливатимуть на динаміч- ність процесу; у пристінній периферійній зоні руйнування породи утруднюватиметься через негативний вплив стінки свердловини тощо. Викладене так само стосується шарошкових доліт незважаючи на інший характер взає- модії елементів оснащення з вибоєм. Відомо, що до характеристик оснащеності долота належить Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 128 коефіцієнт перекриття вибою, під яким розуміють відношення сумарної ширини всіх вінців на шарошках до радіуса долота. Коефіцієнт перекриття вибою розраховується за формулою д i R l  (1) де li – ширина і-го вінця (довжина зубця); Rд – радіус долота. Вважається, що при η=1 під час роботи долота перекривається весь вибій, але наспра- вді це не так. Внаслідок того, що порода в периферійній зоні поблизу стінки руйнується зна- чно важче, на всіх шарошках є периферійні вінці і, одже, у пристінній зоні η=3, а відтак на інших ділянках є зони, де зубці не контактують з породою і руйнуються через те, що розмір утворюваної лунки перевищує розмір контактної зони. Крім того, коефіцієнт перекриття вибою не враховує насиченість вінців елементами оснащення. Іншими словами, два долота можуть мати однаковий коефіцієнт перекриття ви- бою, проте значно різну стійкість, за різної кількості зубців на відповідних вінцях. Цей недо- лік усувається в разі застосування питомої оснащеності. Сутність поняття «питомої оснащеності» полягає в такому. Кожний вінець вибурює на вибої кільцеву канавку, здійснюючи певну роботу. Загальна кількість зубців на вінці ви- значає його загальну оснащеність В. Проте загальна оснащеність вінця не дає уявлення про напруженість його роботи, оскільки виконана робота пропорційна зруйнованому об’єму і за однакової ширини вінців залежить від їх відстані від центра долота. З огляду на це повнішою характеристикою можна вважати оснащеність, зведену до одиниці роботи. Таким чином, під питомою оснащеністю вінця на радіусі розумітимемо відношення загальної оснащеність В до радіуса ri, на якому він розміщується, тобто i i r B b  (2) Оскільки загальна оснащеність вінців і їх віддаленість від центра вибою різні, то пи- тома оснащеність вінців і долота є величиною, змінною за радіусом. При цьому слід врахо- вувати, що навіть для одного конкретного вінця питома оснащеність буде різною для зовнішньо- го та внутрішнього країв зубця, оскільки вони розміщуються на різній відстані від центра. Вну- трішній кінець зубця виконуватиме меншу робо- ту порівняно із зовнішнім, тому що, працює на меншому радіусі. Проілюструємо викладене. Уявімо три- шарошкове долото із фрезерованим оснащеність, зубці якого розміщуються радіально. Перша ша- рошка має три вінці, друга – два, третя – три. Для графічного зображення оснащеністі долота слід виконати певні обмірювання. Оскільки ви- значити центр долота доволі складно вимірюва- льною базою візьмемо поверхню зворотного ко- нуса шарошки, від якого усі заміри виконувати- мемо всі вимірювання, які потім переведемо у відповідні радіуси (див. таблицю ). Кількість зубців на вінцях показана на рис. 2а, розміщення зубців на вінцях введено до радіусу. Це означає, що коли зубці на вінцях не лежать на одній лінії, вони уявно переносяться на цю лінію (радіус). Зображено розподіл загальної оснащеність Характеристика оснащеність долота Номер точки В r1 b 0 62 108 0,574 1 62 90 0,689 1 18 90 0,200 2 18 80 0,225 2 14 80 0,175 3 14 60 0,233 3 12 60 0,200 4 12 48 0,250 4 10 48 0,208 5 10 30 0,333 5 8 30 0,267 6 8 20 0,400 6 12 20 0,600 7 12 10 1,200 7 4 10 0,400 7а 4 6 0,667 8 4 0 РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 129 В по радіусу, показаний на рис. 2б. Рис. 2. Розрахункова схема до визначення питомої оснащеності долота: а – розташування оснащеності на вінцях шарошок, б – розподіл загальної оснащеності по радіусу вибою, в – розподіл питомої оснащеності по радіусу вибою Як бачимо з рисунка зубці долота, перекочуючись по вибою, оброблюють усю його площу, тобто зон без контактів з породою, немає. Загальна оснащеність визначається як су- марна кількість зубців на радіусі з усіх трьох шарошок. Оскільки всі шарошки мають пери- ферійні вінці, загальна озброєність тут найбільша (18+24+20=62). Але в точці 1 периферійні вінці другої і третьої шарошок закінчуються і між точками 1 і 2 залишається лише перифе- рійний вінець 1-ої шарошки і відповідна загальна оснащеність знижується до 18. Далі до точки 6 загальна оснащеність визначається окремими вінцями з їх кількістю зубців. Між точками 6 і 7 вінці знову частково перекриваються і загальна оснащеність стає рівною 12 (8+4). Центральна частина вибою оброблюється центральним вінцем першої ша- рошки, який має чотири зубці. Вершина цього вінця здебільшого виходить за центр вибою, що і показано на рис. 2а (точка 8). Розрахуємо питому оснащеність за формулою (2). Для цього всі поточні значення за- гальної оснащеності поділимо на відповідний радіус. Слід зазначити, що в наведеному прик- ладі в усіх точках (крім нульової) буде два значення питомої озброєності, оскільки ці точки є границею ділянок з двома різними значеннями загальної оснащеності. Тому в цих точках стрибкоподібно змінюється питома оснащеність; в межах інтервалів вона зростає від пери- ферії до центру (рис. 2в). Строго кажучи, це зростання відбувається за законом оберненої функції       x 1 , тобто нелінійно. Проте для спрощення крайові точки можна з’єднувати прями- ми лініями, особливо в периферійних і середніх частинах радіуса. Для більшої точності мож- на взяти по кілька точок усередині інтервалів з відповідними значеннями радіусів. У точці 8 питома оснащеність прямує до безмежності, оскільки радіус дорівнює нулю. Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 130 Характер зміни питомої оснащеності засвідчує, що її найменші значення становлять 90–48 мм (відстань від центра), де можна очікувати най інтенсивніше зношення оснащення. Потім питома оснащеність зростає, особливо інтенсивно з наближенням до центра, з локаль- ним мінімумом у точці 7. Підвищена оснащеність периферійної ділянки (точки 0–1) спричи- нюється тим, що всі три шарошки мають периферійні вінці, оскільки у пристінній зоні най- важчі умови руйнування породи. На рис. 2 розглянуто варіант, коли вінці перекривають увесь вибій. Проте на практиці можливі випадки, коли між зонами ураження вінців є просвіти, на яких немає загальної та питомої оснащеності (у шарошкових долотах). Це означає, що вінці поблизу з просвітів пра- цюватимуть у перенапруженому режимі й зносяться швидше від інших. При проектуванні схеми оснащення доліт слід ураховувати, що в кінцевих точках зубця відбувається велика концентрація напружень, в наслідок чого відбувається прискорений знос і навіть викришу- вання. Для запобігання цьому явищу вінці слід розміщувати з деяким перекриттям, що збі- льшить питому оснащеність в цих небезпечних зонах. На епюрах загальної та питомої осна- щеності це виглядало би як локальні максимуми. У долотах окремих типів зубці на вінцях розміщенні не по радіусу, а повернуті відносно нього на певний кут α (рис. 3а). У такому разі на вісь загальної оснащеності наноситься не дов- жина зубця, а його проекція. Проте для визначення загальної оснащеності треба кількість зубців на вінці поділити на cos α, оскільки фактична загальна оснащеність буде вищою порівняно з не- повернутим положенням зубця. Питома оснащеність визначається звичайним способом. а б Рис. 3. Визначення оснащеності: а – при діагональному розміщенні зубців;б – при Т-подібній формі різців, (– кут повороту зубця відносно радіусу;B – загальна оснащеність за кількістю зубців;В' – загальна оснащеність з урахуванням ії збільшення за рахунок повороту зубців від- носно радіусу;Rд – радіус долота;L – довжина додаткового елемента, перпендикулярного до радіусу;t – ширина додаткового елемента; – притуплення радіального зубця; Bo – загальна оснащеність радіальної частини зубців; BL – загальна оснащеність додаткових елементів) Якщо форма контактної поверхні зубця відрізняється від лінійної (наприклад, Т- або Г-подібна), такий вінець треба розглядати як два окремих (рис. 3б). Загальна оснащеність радіальної частини вінця визначається фактичною кількістю зубців на вінці. Для додаткового елемента (перпендикулярного до радіуса), слід визначити відношення його довжини до ши- рини (площадки притуплення) зубця. У таку кількість разів загальна оснащеність додатково- го елемента перевищуватиме загальну оснащеність радіальної частини. В окремих долотах вінці складаються із зубців, в яких почергово «забрано» ліву та праву частини. У такому разі їх слід розглядати як два окремих вінці. Це саме стосується випадків, коли центральний вінець має чотири та два зубця. Висновки 1. Для оцінювання оснащення бурових доліт доцільно використовувати питому осна- щеність, яке є більш повною характеристикою порівняно з коефіцієнтом перекриття вибою. РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 131 2. Використання питомої оснащеності дає змогу в реальних долотах оцінити розподіл оснащеності по радіусу і прогнозувати можливість аномального зношення долота. 3. При конструюванні доліт використання питомої оснащеності дає змогу реалізувати раціональну схему розміщення елементів оснащення, що забезпечить їх рівномірне зношу- вання і усуне конструктивні причини аномального зношення. 4. Аномальне зношення при рівномірній по радіусу питомій оснащеності (за винятком центральної і периферійної зон) спонукатиме до пошуку причин цього явища, не пов’язаних з конструкцією долота. Надійшла 26.05.10 УДК 622.24.05:621.713.24 В. А. Корнута Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ СПОСОБУ ЗБИРАННЯ З’ЄДНАНЬ З НАТЯГОМ “ТВЕРДОСПЛАВНА ВСТАВКА–МАТРИЦЯ” НА ЇХ НЕСУЧУ ЗДАТНІСТЬ. The results of simulation are compared for pressure coupling constructions which are as- sembled in different ways. Reasons of advantage of the thermal assembling above assembling by “press in” are found out. Advantages of new construction are set. У нафтогазовій промисловості використання інструменту з підвищеною стійкістю до зношування є важливим чинником економічності створення та якості кінцевої продукції. Один з найпоширеніших способів підвищення стійкості інструменту – армування його зносостійкими вставками/робочими органами. Найчастіше застосовується армування твердо- сплавними вставками. Існує багато способів армування твердосплавними вставками, однак для бурових доліт, зважаючи на багаторічний досвід, найчастіше застосовують армування за допомогою з’єднань з натягом. У дослідженнях [1] здійснено порівняння оптимізованих традиційної та трикомпонентної конструкції з’єднання ―вставка–матриця‖ [2] армованих твердосплавними вставками робочих органів бурових доліт. Під час вивчення роботи з’єднань використовували спрощені геометричні моделі, що дало змогу побудувати та дослідити аналітично математичні моделі. Усі моделі базу- вались на припущеннях про нескінченну/достатню довжину з’єднання, абсолютно пружні матеріали деталей та гладкість поверхонь циліндрів. За результатами досліджень встановлено принципову перевагу трикомпонентної конструкції порівняно з двокомпонентною. Проте спрощені моделі не дають змоги встановити можливість складання та стійкість до експлуатаційних навантажень моделей із геометрією та властивостями матеріалів, набли- женими до реальних конструкцій. З огляду на це для подальшого вивчення роботи з’єднання необхідно побудувати моделі створення та розбирання дво- та трикомпонентних з’єднань різними способами (механічне запресовування/розпресовування, термічне складання – механічне розпресовування). Схожі завдання з використанням методу скінченних елементів (МСЕ) розв’язували як вітчизняні так і зарубіжні дослідники [3 – 8]. З’єднання ―зубець – шарошка‖ створюють ―термічним‖ або ―холодним‖ способом. ―Термічний‖ спосіб означає, що перед створенням з’єднання одну його деталь нагрівають або охолоджують з метою зміни розмірів. ―Холодним‖ способом називається збирання двох деталей пресом за однакової кімнатної температури.

Оцінювання оснащеності бурових доліт

Репозитарії

Схожі ресурси