CC BY
35
КОРРЕКЦИЯ ПОГРЕШНОСТИ ГИРОСКОПА В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ ОБЪЕМНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ ПОПЛАВКОВОГО ПОДВЕСА
Приводится количественный анализ дополнительной систематической погрешности поплавкового гироскопа, используемого в навигационных системах авиационной и космической техники, при взаимодействии с мощными акустическими полями. Предложен переход от подвеса в виде классического кругового цилиндра к выпуклому подвесу. Определено влияние гауссовой кривизны подвеса поплавка на погрешность измерений.
Ключевые слова: поплавковый гироскоп, ненулевая гауссова кривизна, выпуклый подвес, ^волна.
Шибецький Владислав Юршович, асистент, кафедра бютехтки та тженерп, Нащотальний технгчний унверситет Украгни «Кигв-ський полтехтчний тститут», Украгна, e-mail: sjavva@mail.ru.
Шибецкий Владислав Юрьевич, ассистент, кафедра биотехники и инженерии, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Shybetskij Vladislav, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: sjavva@mail.ru
УДК 622.240.53 DOI: 10.15587/2312-8372.2014.31838
АНАЛ1З ПРИЧИН РУйНУВАННН ЕЛЕМЕНТ1В БУРИДЬНО! КОЛОНИ
В данш статтi зроблено аналiз опублжованих матерiалiв, що стосуються eidMee елементiв бурильных колон. Встановлено, що найбшьший вiдсоток аварш припадае на рiзьбовi з'еднання та бурильш замки. На мехатзм гх виникнення в першу чергу впливають властывостi матерiа-лу, корозштсть бурового розчину, профыь стовбура свердловини, частота обертання ротора, навантаження на долото.
Клпчов1 слова: елементи бурильног колони, втома, руйнування, аналiз аварiйностi.
1ваыв В. М., Гриджук Я. С., Юрич Л. Р.
1. Вступ
Ввд розвитку нафтогазово! промисловост в значнш мiрi залежить соцiально-економiчний розвиток Укра!-ни. На даний час проблеми пов'язаш зi збшьшен-ням обсяпв видобування нафти i газу залишаються актуальными. Для збшьшення видобутку вуглеводне-вих ресурав необхщно збшьшити буршня глибоких та надглибоких свердловин, як в свою чергу вимагають використання надшного обладнання. В ускладнених умовах буршня збшьшуеться кшьюсть аварш з буриль-ною колоною (БК) та !! елементами. Для розроблення рекомендацш для тдвищення довговiчностi БК та !! елементiв необхщно проаналiзувати основнi причини, якi спричиняють вiдмовy
2. Анал1з л1тературних джерел та промислових даних
Практика буршня нафтових та газових свердловин [1-3] показуе, що аварп, як вiдбуваються з бу-рильними трубами, як правило, мають втомний характер, а руйнування конструктивних елеменпв бурильно! колони виникають внаслiдок втомних характеристик металу [4, 5]. Здебшьшого втома металу виникае через змiннi навантаження, а саме: згин, коливання, крутиль-ш удари. Як показують результати дослщжень [6, 7], втома металу залежить ввд таких факторiв як: дефек-ти матерiалу труб, малi радiуси заокруглення рiзьб, застосування безопорного з'еднання труби з замком
чи муфтою, несприятливi гiрничо-геологiчнi i техш-ко-технологiчнi умови.
Перелiченi фактори впливають на поломку труб, конусно! частини нiпелiв та муфт рiзьбових з'еднань. За даними дослщжень [8-12] 85-90 % аварш при роторному буршш вщбуваеться з рiзьбовими з'еднаннями, бу-рильними замками та шшими елементами БК (табл. 1).
Таблиця 1
Данi по аваршносп бурильних труб при роторному 6ypiHHi
Тип авари Вщсоток руйнування, %
Злам бурильних труб по тiлу 9,5
Злам бурильних труб в потовщених кшцях 46,8
Зрив бурильних труб по 8-нитково! нaрiзцi 11,2
Злам бурильного замка 4,2
Зрив рiзьбового зЕднання бурильного замка 9,6
Злам i зрив рiзьбового з'Еднання важкого низу 10,5
Злам труб, перевщнитв i зрив по рiзьбi 8,2
Руйнування елементiв бурильно! колони можуть вiдбуватися як тд час процесу бурiння, так i пiд час лiквiдацii аварiй, яю е наслiдком порушення технологii буршня. За даними джерела [13] саме 23 % аварш, як поступових ввдмов, припадае на злам та вщгвинчування бурильного шструменту i елеменпв КНБК внаслiдок прихоплення.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/4(20], 2014, © 1ваав В. М., Гриджук Я. С., Юрич Л. Р.
15
э
ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ISSN 222Б-3780
Керуючись поданою у [14] класифiкацieю можна зробити висновок про те, що втомш руйнування еле-ментiв бурильно! колони можуть бути як поступовими, так i раптовими.
Багаторiчний досвiд експлуатацп бурильних колон показав, що суттева доля в загальному числi вщмов бурильних колон за весь термш експлуатацп припа-дае на так зваш вiбрацiйнi вiдмови, якi умовно можна роздшити на три групи:
1) ввдмови, якi пов'язанi з ослабленням чи руй-нуванням рiзьбових з'еднань бурильних труб i скла-дають 52 %;
2) ввдмови, якi пов'язанi з регулюванням та тех-обслуговуванням функцiональних елементiв бурильно! колони, на якi припадае 10 %;
3) вiдмови, якi пов'язаш з виникненням трiщин та початком руйнування конструктивних елеменпв — 38 %.
При роторному буршш найбшьш часто зустрiчаеть-ся руйнування тша труби в з'еднаннi по потовщеному кiнцi, що складае 60-70 % ввд загального числа аварiй. При турбшному бурiннi кiлькiсть зламiв доведено до мшмуму, i вихiд труб з ладу ввдбуваеться, як правило, з причини спрацювання рiзьбових з'еднань, а також розмиву рiзьб i тiла труби.
3. Мета та задач1 дослщження
Мета статтi — систематизащя основних видiв вiдмов елеменпв БК та причин !х виникнення.
Для досягнення поставлено'! мети необхвдно на основi аналiзу лiтературних джерел та промислових даних систематизувати основш види вщмов елементiв БК та !х причини.
4. Результаты дослщжень авармност елемент1в бурильно! колон та причин 1х виникнення
Як можна судити з проведеного огляду лиературних джерел та промислових даних найбшьш уразливими елементами бурильно'! колони, на яю дтть змiннi осьовi та згинальнi навантаження е рiзьбовi з'еднання, якi працюють в умовах змшних навантажень у середовищi бурового розчину. Тому руйнування рiзьбового з'еднання за таких умов експлуатацп можна подшити на двi групи: викришування окремих виткiв i злам конуса шпеля або муфти.
Це пояснюеться тим, що нiпель працюе в асимет-ричному циклi при значних середшх напруженнях, i перша зародкова трщина у впадинi витка розвива-еться як магiстральна. Коли трщина досягае значного розмiру, перерiз труби зменшуеться, що в свою чергу призводить до збшьшення напружень, а в подальшому i зламу. Для зламу характерш двi зони: зона втоми i зона кiнцевого руйнування. Для першо! зони харак-терний поступовий розвиток трiщини вщ втоми i ха-рактеризуеться гладкою (дрiбнозернистою) поверхнею, натомiсть друга зона мае крупнозернисту поверхню.
Викришування витюв найчастiше спостерiгаеться на дiлянках першого або останнього виткiв. Це ввдбува-еться через нерiвномiрний розподiл навантаження, яке дiе на рiзьбове з'еднання. Зпдно середньостатистичних даних, аварп з трубами ввдбуваються в основному вна-слiдок злому або зриву рiзьби. Зрив рiзьби вiдбуваеться
в результат деформацп руйнування рiзьбового з'еднання через спрацювання рiзьби, розмиву з'еднання, за!дання рiзьби. Спрацювання замково! рiзьби виникае внаслщок багаторазового згвинчування — розгвинчування замкового з'еднання. На це впливають спуск i пiдйомом бурильного шструменту, обертання бурильно! колони, а також !! коливання. Змiннi навантаження послаблюють з'еднання, що створюе можливкть перемщення однiе! деталi рiзьбового з'еднання по шшш. Це призводить до поступового спрацювання поверхш виткiв i зменшення висоти витка. При поступовому спрацюванш виткiв площа контакту витюв рiзьби зменшуеться, а отже, при одних i тих же осьових навантаженнях збiльшуються напруження по витках рiзьби, що призводять до !! зриву.
Негативно впливае на рiзьбовi з'еднання колони бурильних труб та рiзьбовi з'еднання КНБК i вiбра-цiя, яка прискорюе !х втомне спрацювання, порушуе !х герметичнiсть.
Основними ознаками втомного руйнування е наяв-шсть втомних лiнiй, рубцiв, пасинкових трщин, дшя-нок крихкого руйнування, пошкодження витюв рiзьб. Цi ознаки характерш для випадюв руйнувань елеменпв з низькими рiвнями напружень, що призводить до зла-мiв елеменпв бурильно! колони, а в деяких випадках i до зон долому. При високочастотному навантаженнi кiлькiсть зон долому е дуже малою, осюльки пластичш деформацп не встигають розвиватися.
Що ж стосуеться руйнування бурильно! труби по тшу, то його можна подшити на два види: на попереч-ний злам пла труби, що мае втомний характер i на руйнування труби у виглядi страл! Спiральний злам починаеться з поперечно! трiщини на поверхш труби. Кут тдйому спiралi становить приблизно 45° до осi труби, що вщповщае напрямку площини, в яюй дiють найбiльшi напруження, що виникають при крученш. Найчастiше ввдбуваються злами бурильних труб якi виготовлеш шляхом контактно-стикового зварювання замково! частини з трубою.
5. Висновки
1. Проведено аналiз аварiйностi елеменпв бурильно! колони.
2. Встановлено, що найбшьший вiдсоток втомних руйнуваннь припадае на злом бурильних труб в потов-щених кiнцях i зрив рiзьби обважнених бурильних труб, яю можуть бути як поступовими, так i раптовими.
3. Враховуючи природу та особливостi цих руйнувань при подальших розрахунках на мщтсть та довговiчнiсть можна створити науковi передумови, якi б в щеальному випадку гарантували довготривалий ресурс i безпечну експлуатацiю бурильно! колони. Тому подальшi дослi-дження будуть спрямоваш на створення наукових пе-редумов для тдвищення ресурсу бурильно! колони.
Лггература
1. Пелех, В. Г. Анализ аварий с бурильными трубами по объединению «Укрнефть» [Текст] / В. Г. Пелех, Б. Н. Стоян, Б. Д. Сенюк // Труды КНИИТнефть. — Куйбышев, 1982. — С. 35-39.
2. Дубленич, Ю. В. Анализ разрушений замковых резьб утяжеленных бурильных труб [Текст] / Ю. В. Дубленич // Машины и нефтяное оборудование. — 1986. — № 2. — С. 10-12.
3. Сароян, А. Е. Теория и практика работы бурильной колонны [Текст] / А. Е. Сароян. — М.: Недра, 1990. — 263 с.
I 16
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/4(20], 2014
4. Крижановский, Е. И. Влияние бурового раствора на выносливость замковых соединений [Текст] / Е. И. Крижановский // Физико-химическая механика материалов. — 1977. — № 3. — С. 99-101.
5. 1ваав, В. М. Методи та засоби управлшня бурильною ко-лоною для забезпечення ii надшност [Текст]: дис. д-ра. техн. наук: 05.05.12 / В. М. 1ваав. — 1вано-Франгавськ,
1999. — 290 с.
6. Baryshnikov, A. Fatigue strength of conical threaded connection [Text] / A. Baryshnikov, M. Beghini, L. Bertini, W. Rosellini // Congresso AIAS XXX. — In Italian, 2001.
7. Vaisberg, O. Fatigue of Drillstring: State of the Art [Text] / O. Vaisberg, O. Vincke, G. Perrin, J. P. Sarda, J. B. Fay // Oil & Gas Science and Technology. — 2002. — Vol. 57, № 1. — P. 7-37. doi:10.2516/ogst:2002002
8. Басарыгин, Ю. М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин [Текст]: учебник / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М. Проселков. — М.: Недра,
2000. — 679 с.
9. Шадрина, А. В. Исследование процессов циклической деформации резьбовых соединений бурильних труб как упруго-фрикционной системы [Текст] / А. В. Шадрина, Л. А. Саруев // Технология и техника геологоразведочных наук. — 2008. — № 1. — С. 51-54.
10. Когаев, В. П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени [Текст] / В. П. Когаев. — М.: Машиностроение, 1977. — 232 с.
11. Огородшков, П. I. Хвильовi процеси у бурильнш колош як гнучкш системi [Текст] / П. I. Огородшков, В. М. Свгглиць-кий, Б. М. Малярчук // Нафтова i газова промисловють. — 2010. — № 3. — С. 16-19.
12. Schlumberger. Drilling Dynamics. Sensors and Optimization [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http:// www.slb.com/drilling.aspx
13. Абубакиров, Ф. А. Профилактика аварий при бурении скважин на объектах ООО «Башнефть-Добыча» [Текст] / Ф. А. Абубакиров // Инженерная практика. — 2012. — № 2. — С. 78.
14. Лачинян, Л. А. Работа бурильной колонны [Текст] / Л. А. Ла-чинян. — М.: Недра, 1979. — 207 с.
АНАЛИЗ ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ БУРИЛЬНОЙ
колонны
В данной статье сделан анализ опубликованных материалов, касающихся отказов элементов бурильных колонн. Установлено, что наибольший процент аварий приходится на резьбовые соединения и бурильные замки. На механизм их возникновения в первую очередь влияют свойства материала, коррозионность бурового раствора, профиль ствола скважины, частота вращения ротора, нагрузка на долото.
Ключевые слова: элементы бурильной колонны, усталость, разрушение, анализ аварийности.
Ieacie Василь Михайлович, доктор технчних наук, профе-сор, кафедра нафтогазового обладнання, 1вано-Франтвський нащональний технчний утверситет нафти i газу, Украта, e-mail: ivasivvm@rambler.ru.
Гриджук Ярослав Степанович, кандидат техтчних наук, доцент, кафедра теоретичноi механжи, 1вано-Франтвський нащональний техтчний утверситет нафти i газу, Украта, e-mail: jaroslav.gridzhuk@gmail.com.
Юрич Лiдiя Роматвна, астрант, кафедра нафтогазового обладнання, 1вано-Франтвський нащональний техтчний утверситет нафти i газу, Украта, e-mail: lidusiau@ukr.net.
Ивасив Василий Михайлович, доктор технических наук, профессор, кафедра нефтегазового оборудования, Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Украина. Грыджук Ярослав Степанович, кандидат технических наук, доцент, кафедра теоретической механики, Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Украина. Юрыч Лидия Романовна, аспирант, кафедра нефтегазового оборудования, Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Украина.
Ivasiv Vasil, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine, e-mail: ivasivvm@rambler.ru. Grydzhuk Jaroslav, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine, e-mail: jaroslav.gridzhuk@gmail.com. Yurych Lidiia, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine, e-mail: lidusiau@ukr.net
УДК 621.446
001: 10.15587/2312-8372.2014.32909
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ УГОЛЬНОГО КОМБАЙНА ПУТЕМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ
Статья посвящена рассмотрению способов повышения эффективности защиты от перегрузок электроприводов и исполнительных органов очистного комбайна с вынесенной системой подачи. Проведено компьютерное моделирование переходных процессов в вынесенной системе подачи и представлен процесс формирования динамических перегрузок на исполнительных органах комбайна. Обоснован способ улучшения переходных процессов в сторону снижения динамических перегрузок.
Ключевые слова: очистной комбайн, вынесенная система подачи, перегрузка, переходные процессы, скорость, установка.
Зубарев С. Г.
1. Введение
В настоящее время на Украине все более широкое применение находят комбайны с вынесенной системой подачи (ВСП) при выемке тонких пластов, которые со-
ставляют основную часть промышленного запаса страны. Применение ВСП сокращает длину комбайна и улучшается его вписываемость в гипсометрию пласта [1]. В частности, ВСП оборудованы комбайны К103М, КА80, К85, КС75 [2].
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/4(20], 2014, © Зубарев С. Г.
17=)
