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 (Р z) та нормальної (Р y)) 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/м 2 до 11,66 кДж/м 2. За результатами досліджень побудовані графічні залежності усереднених значень складових сили різання та її нормальної складової (Р у) 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 Ключові слова: руйнування гірської породи при бурінні, буріння свердловин, долота PDC, сила різання

Purpose. Finding the cause and effect relationships between the parameters of nonstationary longitudinal and torsional vibra tions of a drilling tool and developing a mathematical model to study their properties.Methodology. The solution to this problem is based on one of the basic principles of analytical mechanics -the Lagrange principle. The equation of motion of the studied rod mechanical system with four degrees of freedom is made using the Lagrange equation of the second kind, which is one of the next stages of its dynamic analysis.findings. In the process of solving this problem on the basis of industrial data, the analysis of axial load functions, angular rota tion speed and torque of the drilling tool for their nonstationarity was carried out. The frequency of change in these nonstation ary drilling mode functions is set by rapid Fourier transform. originality. For the first time, analytical dependences were obtained to determine the forces of cutting and friction on the bit from the second derivatives of the independent generalized coordinates of the mechanical system over time, as well as the relation ship between the generalized accelerations of the translational and rotational motions of the bodies of the mechanical system.Practical value. The practical value of the work is the obtained equations of motion of the system, taking into account the re ceived frequency compositions of the mode parameters of drilling until their subsequent numerical solution. The results of this task will further facilitate the choice of optimal modes of dynamic loading of the drilling tool in order to improve its energy efficiency and reliability. Analysis of the frequency dependences of the change in nonstationary functions of the drilling mode parameters will allow evaluating the level of wear of the rock destruction tool, as well as to predict the durability of the drill string elements.

Oil and gas account for 60% of the energy balance of Ukraine. These energy carriers have received the greatest public attention in recent years. The supply of fuel resources and their price level have a significant impact on the living standards of the population, considering that in Ukraine the consumption of natural gas alone makes up about 41% of all energy consumed, which is almost twice the European average. According to the Energy Strategy, the annual use of natural gas in Ukraine should be reduced to 49.5 billion m3 by 2030. The dynamics of natural gas consumption in Ukraine shows that the total annual needs for this type of fuel will remain at the level of 70-75 billion m3 for several years. This is due primarily to the adaptability of industry and utilities to the use of natural gas. Their conversion to consuming other fuels requires both long time and considerable costs. Historically, energy traditions also contributed to this. Ukraine was one of the first in the world to start producing oil and gas. In the 1920s, the first gas pipelines from Precarpathia carried the energy of life to Lviv, and later to Kyiv and Moscow. Thanks to the discovery of new fields and the use of efficient technologies, the maximum production of natural gas in Ukraine - over 68 billion m3 per year - was reached in the 1970s. At that time, the gas industry of Ukraine, in addition to its own needs, provided gas to Belarus, Moldova, partly to Russia and the Baltic republics. At present, Ukraine supplies only 25% of its own gas. It is possible to increase the production of own gas in Ukraine by developing of shale deposits. Their development requires the drilling of inclined and horizontal wells. The main complication which occurs when drilling such wells in clay deposits is a integrity damage of their wellbore. To prevent this, various methods are often used in order to increase the mechanical strength of the rocks that make up the walls of the wells and to increase their water resistance. It is suggested to inject fuel-bitumen fluid into the rock. Its effectiveness has been studied under thermobaric conditions on rock models and core samples. These conditions were simulated using the designed laboratory facility. The efficiency of the fuel-bitumen fluid use is due to the speed of its filtration, which is determined by the size and number of pores and cracks in which it occurs. Therefore, it is advisable to inject the fuel-bitumen fluid into clay rocks to strengthen the well walls.

No abstract

No abstract