Визначення параметрів вібрації бурової установки із використанням методу відстеження порядку обертових машин
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2024-285-5-50-59Ключові слова:
буріння свердловин, вібрація, відстеження порядку, ознакиАнотація
Метою дослідження є визначення параметрів вібрації бурової установки в процесі буріння свердловин за допомогою методу відстеження порядку обертових машин. У роботі використані методи аналізу вітчизняного та зарубіжного досвіду, методи математичного моделювання, а також методи математичної статистики і теорії ймовірності для формування оцінки результатів дослідження. Наукова новизна полягає в обґрунтуванні застосування методу відстеження обчисленого порядку обертових машин для визначення частоти на якій доцільно вимірювати статистичні параметри супутнього вібраційного сигналу. Практичне значення полягає у визначенні процедури вимірювання параметрів вібраційного сигналу бурової установки для оцінки фізико-механічних властивостей гірської породи безпосередньо в процесі буріння свердловин. Для виділення корисної складової вібраційного сигналу на буровому долоті з різноманітних завад (вібрації інших частин бурової установки, зовнішні процеси у гірському масиві і т. і.) використаний метод відстеження обчисленого порядку (СОТ) обертових машин з додатковою передискретизацією для підвищення його роздільної здатності. Запропонований підхід полягає в тому, що в процесі зміни робочого режиму приводу обертових частин бурової установки фор- мують карту порядку в усьому діапазоні його обертів, визначають частоту високоамплітудної вібрації долота, яка відповідає визначеному піковому порядку обертів, і на цій частоті вимірюють статистичні параметри змін амплітуди виміряного сигналу. Відповідно до застосованого методу сформовано карту частоти обертів для даних вібрації в процесі зміни робочого режиму бурової установки (підвищення впродовж 40 секунд частоти обертів приводу з 500 до 2150 обертів за хвилину Аналіз виконаних експериментальних досліджень та моделювання процесу взаємодії долота з залізо- вмісною гірською породою дозволяє зробити висно- вок про те, що отримані із застосуванням зазначеного методу статистичні показники супутнього вібраційного сигналу дійсно адекватно характеризують процес буріння свердловин.
Посилання
1. Sharma, A. AlDushaishi, M. Nygaard, R. Fixed bit rotary drilling failure criteria effect on drilling Vibration. ARMA 21–2083.2021. https://www.researchgate.net/publication/349537048_Fixed_bit_rotary_drilling_failure_criteria_effect_on_drilling_vibration.
2. Dukkipati, R. Solving Vibration Analysis Problems Using MATLAB. New Age International. 2007. ISBN 10: 8122420648 - ISBN 13: 9788122420647.
3. Liu, X., Kou, H., Ma, X., He, M. Investigation of the Rock-Breaking Mechanism of Drilling under Different Conditions Using Numerical Simulation. Applied Sciences. 2023. 13(20):11389. https://doi.org/10.3390/app132011389.
4. Franca, L. F. P. Drilling Action of Roller-Cone Bits: Modeling and Experimental Validation. ASME. J. Energy Resour. Technol. 2011. 132(4): 043101. https://doi.org/10.1115/1.4003168.
5. Detournay, D., Defourny, P. A phenomenological model for the drilling action of drag bits. International Journal of Rock Mechanics and Geomechanics, 29(1), 1992. 13–23. https://doi.org/10.1016/0148-9062(92)91041-3.
6. Patil, P. A., Teodoriu, C. Analysis of Bit–Rock Interaction During Stick–Slip Vibration Using PDC Cutting Force Model. OIL GAS European Magazine, 3, 2013. 124-129. https://www.researchgate.net/publication/271192233.
7. Егамбердієв І.П. Методи оцінки технічного стану бурових верстатів. Навоі: вид-во ім. Алішер Навої. 2019. ISBN 978-9943-5884-4-8.
8. Franca, L. F. P. Drilling Action of Roller-Cone Bits: Modeling and Experimental Validation. ASME. J. Energy Resour. Technol. 2011. 132(4): 043101. https://doi.org/10.1115/1.4003168.
9. Flegner, P.; Kaˇcur, J.;Durdán, M.; Laciak, M. Evaluation of the Acceleration Vibration Signal for Aggregates of the Horizontal Drilling Stand. Appl. Sci. 2022, 12, 3984. https://doi.org/10.3390/app12083984.
10. Wang, K. S., Heyns, S.Vold-Kalman Filter Order Tracking in Vibration Monitoring of Electrical Machines. Journal of Vibration and Control, 2009.15(9),1325-1347. DOI:10.1177/1077546308094431.
11. Jia, G., Guo, F., Wu, Z., Cui, S., Yang, J. A noise reduction method for multiple signals combining computed order tracking based on chirplet path pursuit and distributed compressed sensing. Structural Durability & Health Monitoring, 17(5), 2023. 383-405. https://doi.org/10.32604/sdhm.2023.026885.
12. Wang, K. S., Heyns, P. S. Application of computed order tracking, Vold-Kalman filtering and EMD in rotating machine vibration, Mechanical Systems and Signal Processing, 25(2), 2011. 416-430.
13. Wang, T., Zhang, L., Qiao, H. and Wang, P. Fault diagnosis of rotating machinery under time-varying speed based on order tracking and deep learning. Journal of Vibroengineering, 22 (2), 2020. 366-382, https://doi.org/10.21595/jve.2019.20784.
14. BorghesaniP., PennacchiP., ChattertonS., RicciR. The velocity synchronous discrete Fourier transform for order tracking in the field of rotating machinery, Mechanical Systems and Signal Processing.2013.https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2013.03.026.
15. Brandt, A. Noise and Vibration Analysis: Signal Analysis and Experimental Procedures. Chichester, UK: John Wiley & Sons. 2011. URL: http://surl.li/tyves.
16. Morkun, V.S., Morkun, N.V., Tron, V.V., Serdiuk, O.Y., Haponenko, A.Use of backscattering ultrasound parameters for iron ore varieties recognition. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 2023. с. 19-24. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-6/019.
17. Morkun, V., Fischerauer, G., Morkun, N., Tron, V., Haponenko, A.Determining Rock Varieties on The Basis of Fuzzy Clustering of Ultrasonic Measurement Results. CEURWorkshopProceedings, 3156, 2022. 274-283.
