Викладено основні положення статики твердого тіла і кінематики - складових частин теоретичної механіки, розкрито суть їх основних понять. Наведено теореми про три сили, момент пари сил відносно довільної точки. Визначено геометричну умову рівноваги плоскої системи збіжних сил, а також необхідну та достатню умову рівноваги довільної системи сил. Наведено формули визначення алгебричного моменту та вектора моменту сили відносно точки, головного вектора довільної системи сил.

Изложены основные положения статики твердого тела и кинематики - составляющих частей теоретической механики, раскрыто содержание их основных понятий. Приведены теоремы о трех силах, моментах пары сил относительно произвольной точки. Определены геометрическое условие равновесия плоской системы центробежных сил, а также необходимое и достаточное условие равновесия производной системы сил. Приведены формулы определения алгебраического момента и вектора момента силы относительно точки, главного вектора произвольной системы сил.

Викладено основні положення динаміки - складової частини теоретичної механіки, розкрито суть її понять, зокрема, механічної системи, моменту інерції системи відносно осі, імпульсної сили, точки змінної маси. Запропоновано класифікацію сил, що діють на точки механічної системи. Наведено теореми Резаля, Гюйгенса, Ейлера, Остроградського - Карно, а також теореми про зміну кількості руху матеріальної точки та механічної системи, рух центра мас механічної системи, зміну кінетичної енергії матеріальної точки. Висвітлено особливості руху гіроскопа.

Изложены основные положения динамики - составляющей части теоретической механики, ракрыто содержание ее понятий, в частности, механической системы, момента инерции системы относительно оси, импульсной силы, точки переменной массы. Предложена классификация сил, действующих на точки механической системы. Приведены теоремы Резаля, Гюйгенса, Эйллера, Остроградского - Карно, а также теоремы изменения количества движения материальной точки и механической системы, движения центра масс механической системы, изменения кинетической энергии материальной точки. Освещены особенности движения гироскопа.

Розглянуто питання теоретичної механіки, зокрема основні положення статики твердого тіла та кінематики. Увагу приділено аксіомам статики, еквівалентності пар сил, теоремі Пуансо, умовам рівноваги системи сил, теорії тертя, векторному та координатному способам вивчення руху точки у просторі, плоскопаралельному, сферичному, складному руху твердого тіла. Розкрито аналогії між статикою та кінематикою.

Рассмотрены вопросы теоретической механики, в частности основные положения статики твердого тела и кинематики. Уделено внимание аксиомам статики, эквивалентности пар сил, теореме Пуансо, условиям равновесия систем сил, теории трения, векторному и координатному способам изучения движения точки в пространстве, плоскопараллельному, сферическому, сложному движению твердого тела. Раскрыты аналогии между статикой и кинематикой.

Рассмотрен механизм распределения напряжений в детали, которая содержит концентратор напряжений и подвергается воздействию другой детали, создавая при этом прессовое соединение. Обоснована необходимость учета такого влияния при проектировании индикаторов накопления усталостных повреждений.

Запропоновано огляд методики вибору попереднього моменту затягування різьбових з'єднань, контролю моменту затягування болтових з'єднань та способи контролю моменту згвинчування насосних штанг.

Запропоновано методику статистичної обробки аналогових записів проходки на долото, яка дозволяє виділити однорідні за буримістю ділянки свердловини. Порівнюючи статистичні характеристики механічної швидкості буріння за цими ділянками та провівши перевірку статистичних гіпотез, можна оцінити вплив основних параметрів компоновки бурильного інструмента, жорсткості та коефіцієнта демпфування, на механічну швидкість буріння.

Розглянуто вплив асиметрії циклу навантаження на межу витривалості, і встановлено, що для гладких зразків він посилюється зі збільшенням міцнісних характеристик матеріалу, а для реальних деталей, що містять тріщини, - зі збільшенням розмірів тріщин. Обгрунтовано необхідність врахування такого впливу під час дослідження характеристик втомних руйнувань замкових різьбових з'єднань та індикаторів нагромадження втомних пошкоджень.

Проведено експериментальні дослідження напруженого стану замкових різьбових з'єднань обважнених бурильних труб та індикаторів втоми для їх контролю. Встановлено збіг їх результатів з результатами, одержаними для моделі з використанням скінченноелементного аналізу. Обгрунтовано достовірність теоретичних досліджень і можливість використання програмних продуктів на базі скінченноелементного аналізу під час проектування конструкцій складної конфігурації, якими є індикатори втоми.

На бурильну колону в процесі її експлуатації діють різні види навантажень, в тому числі і вібраційні. На підставі багаторічного досвіду експлуатації бурильних колон, теоретичних та експериментальних досліджень встановлено, що руйнування конструктивних елементів бурильної колони під дією вібраційного навантаження має втомний характер. В зв'язку з цим актуальною є проблема визначення довговічності елементів бурильної колони під час її вібрації. Запропоновано методику розрахунку та основні аналітичні залежності для оцінки довговічності елементів бурильної колони за умов вібраційного навантажування. У стислій формі надано алгоритм розрахунку, який включає в себе структурний аналіз бурильної колони, спектральний аналіз процесу вібрації, аналіз динаміки, міцності та довговічності елементів бурильної колони і наведено приклад застосування запропонованої методики.

Для оперативної та об'єктивної оцінки динамічного напруженого стану елементів трубних колон нафтогазового сортаменту необхідно мати достатньо точні дані про кінематичні параметри коливань їх перерізів, переважна більшість яких знаходиться на великих відстанях від гирла свердловини. Обладнати перерізи, які перебувають в епіцентрах вібраційних навантажень. спеціальними давачами вібрації технічно складно, а іноді практично неможливо. Характерними для розрахунку колон є перерізи, в яких знаходяться різьбові з'єднання труб як найбільш "уразливі" їх елементи. Через це актуальною є проблема оцінки рівня вібрації в характерних перерізах колони труб за параметрами коливань певної її частини. У стислій формі подано спосіб розрахунку, запропоновано аналітичні залежності для визначення передавальних функцій бурильних колон та колон насосно-компресорних труб.

За результатами порівняльних промислових досліджень наддолотних бурових амортизаторів різних конструкцій встановлено, що основна потужність процесу зміни віброприскорення бурильної колони знаходиться в області низькочастотних коливань. Вплив різних конструкцій амортизаторів на цю потужність залежить від коефіцієнта поглинання пружного елемента амортизатора. Встановлено, що ефективність віброзахисту (зменшення амплітуди віброприскорення бурильної колони) зростає зі збільшенням цього коефіцієнта.

Індекс рубрикатора НБУВ: И131-561

Рубрики:

Буріння свердловин

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Мета роботи - встановлення за результатами експериментальних досліджень, проведених на буровому стенді Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу, причин виникнення коливань бурильного інструменту та основних закономірностей розподілу загальної енергії процесу зміни осьової динамічної сили по частотах спектра. Змінними факторами під час проведення експериментів за класичним планом були жорсткість бурильного інструменту та твердість гірської породи. За результатами досліджень встановлено, що основна потужність процесу зміни осьової динамічної сили під час буріння тришарошковими долотами знаходиться в частотному діапазоні 0 - 32 Гц, в якому виділяються 3 гармонічні частотні складові, які відповідають теоретичним значенням низькочастотних і зубцевих коливань долота та власним коливанням корпуса стенда. Наведено експериментальні значення частот гармонічних складових енергетичного та нормованого спектрів, а також величини дисперсії осьової динамічної сили та її нормовані значення на цих частотах. З'ясовано, що зі зменшенням жорсткості бурильного інструмента максимум енергії осьової динамічної сили переміщується з області низькочастотних коливань в область зубцевих коливань, інтенсифікуючи процес руйнування породи і, одночасно, захищаючи інструмент від шкідливого впливу коливань долота. Зменшення жорсткості бурильного інструменту захищає долото від шкідливого впливу коливань, які генерує стенд. Зменшення енергії цих коливань знаходиться в межах від 47 до 77 %.

Індекс рубрикатора НБУВ: В172.45

Рубрики:

Планування експерименту

Шифр НБУВ: Ж73616 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: И131-561.3

Рубрики:

Буріння свердловин

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Перевірено гіпотезу про можливість оцінки характеру вивільнення бурильного інструменту ударними пристроями шляхом аналізу відклику роботи системи у вигляді записів коливань верхнього кінця бурильної колони. Для цього на основі розглянутих існуючих теоретичних моделей побудовано хвильову діаграму поширення, відбиття та інтерференції хвиль деформації, спричинених роботою ударного пристрою, вздовж прихопленого бурильного інструмента. На основі розробленої діаграми спрогнозовано характер коливних процесів верхнього кінця бурильного інструменту типової конструкції, що знаходиться у вертикальній свердловині, та пояснено природу їх виникнення. На основі наведеної теоретичної моделі проведено аналіз виконаних за допомогою аналогового самописця у відносних одиницях записів віброшвидкості верхнього кінця бурильного інструменту у двох конкретних випадках ліквідації прихоплення бурильного інструменту: на свердловинах № 812-Пасічна та № 903-Пасічна Надвірнянського та Івано-Франківського УБР за допомогою ВУК-170, що працював у режимі яса. Для цього здійснено часово-частотне представлення отриманих записів у вигляді спектрограми, скейлограми та псевдорозподілу Вігнера-Вілле та, грунтуючись на отриманому теоретичному прогнозі коливань верхнього кінця бурильного інструменту, встановлено час наступних етапів циклу роботи ударного пристрою: пришвидшення бойка, удару та постудару. На основі отриманих даних проведено часово-частотну оцінку удару та оцінено характер затухання хвиль деформації в бурильній колоні. Грунтуючись на відомій компоновці прихоплених бурових інструментів, визначено швидкість поширення хвиль деформації вздовж бурильної колони, яка є більшою за теоретично розраховану для ідеального тонкого стрижня згідно хвильового рівняння. Розглянуто подальші напрями розвитку запропонованого підходу, а також використання його результатів для підвищення ефективності вивільнення прихопленого бурильного інструменту за допомогою ударних пристроїв.

За результатами експериментальних досліджень, проведених на буровому стенді, встановлено емпіричну залежність між коливаннями сталевого бурильного інструмента та його конструктивними і режимними чинниками. За досліджуваний параметр коливань вибрано середнє квадратичне відхилення (стандарт) вібропришвидшення, що реєстрували на траверсі стенда, тобто після пристрою зміни жорсткості та демпфування, який входить до складу компонування бурильного інструмента. До конструктивних чинників віднесено жорсткість і коефіцієнт демпфування згаданого пристрою, а до режимних чинників віднесено вісьове статичне навантаження та частоту обертання сталевого тришарошкового долота. Постійними факторами під час проведення експерименту були тип і діаметр сталевого тришарошкового долота та витрата промивальної рідини. Для одержання емпіричних залежностей обрано метод раціонального планування експериментів, відповідно до якого кожна комбінація змінних чинників під час досліджень зустрічається тільки один раз. Планований факторний експеримент проведено з використанням блоків пісковики воротищенської свити як гірської породи, складених з двох пропластків з твердістю за штампом 1440 і 2050 МПа. Загальну багатофакторну функцію подано добутком частинних залежностей від чотирьох змінних чинників: вісьового навантаження, частоти обертання сталевого тришарош-кового долота, жорсткості та коефіцієнта демпфування бурильного інструмента. Встановлено, що ймовірність існування усіх чотирьох частинних залежностей-множників більша за 0,95, що є задовільним результатом апроксимації. Також виявлено, що збільшення вісьового статичного навантаження і частоти обертання сталевого тришарошкового долота призводить до зростання енергії вібропришвидшення, а зростання коефіцієнта демпфування - до її зменшення. З'ясовано, що залежність величини вібропришвидшення від жорсткості має локальний максимум, який зі збільшенням твердості гірської породи зміщується в область більших значень жорсткості. Аналіз одержаних результатів дослідження надав змогу надати практичні рекомендації щодо зменшення шкідливого впливу вібрацій бурильного інструмента та зниження енерговитрат у процесі буріння свердловин.