ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ В ПРОЦЕССАХ БУРЕНИЯ И ФРЕЗЕРОВАНИЯ Мустафаев А.Г.,Пашаева В.Б.

Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности


Номер: 8-1
Год: 2017
Страницы: 47-50
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

тепла трения, бурения, фрезерования порода, металл

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Проведенные исследования показывают, что одним из основных параметров снижающих работоспособность скважинного разрушающего инструмента является тепловыдение в процессе горных пород и металлов.

Текст научной статьи

Введение: При разрушении горных пород или металла в процессе бурения или фрезерования, реализуемая механическая энергия полностью или частично переходит в тепловую, разогревая тонкие поверхности слой элементов вооружения и опоры до 900-1000 °С. Проведенные опыты показывают, что в случае недостаточного охлаждения перегревается сам разрушающий инструмент [1,2]. При разогревании вооружения контактирущихся поверхностей активизируются всякие виды износа, протекающие в нормальных условиях. Вследствие износа приводит к изменению кристаллической структуры материала, цикличности взаимодействия и развивания теплового износа. Поэтому, состав бурового раствора и материал для изготовления опоры и тяжело нагруженных элементов долот должны обладать повышенной теплостойкостью. В поставленной задаче для регулирования тепла, выделяемое на контактирущихся поверхностях разрушающего инструмента и контур тела требуются значения определение коэффициента распределения теплового потока, учитывающего различие распределения тепла в трущихся телах и в средах. Для решения поставленной задачи и достоверности теплового расчета было определено стационарное значение перепада температуры и его приращения в металле и в породе с учетом теплопроводности вооружения долота и фрезера, радиусы теплового влияния, участвующие во взаимодействии разрушающего инструмента с разрущающемыми объектами, значения критерия охлаждаемости в породе и в металле. Проведенные исследовании показывают, что процесс теплообмена является не стационарным и конкретные значения его должны определены расчетным путем. Коэффициент распределения теплового потока хорошо изучен применительно к торможению [3]. Однако, процесс бурения и фрезерования существенно отличается от торможения, наличием конвективного теплообмена, необходимого для охлаждения нагретых скваженных разрушающих инструментов. Отметим, что специфика процесса бурения и фрезерования не позволяет осуществлять процесс без отрыва инструмента от забоя. Инструмент периодически отрывается от забоя и при этом исключается тепловые источники, непрерывно осуществляется промывка- охлаждения вооружения нагретого инструмента. Далее процесс повторяется неоднократно. Для нормальной работы разрушающего инструмента на забое скважины в процессе без отрывной работы генерированное тепло должно быть полностью или частично снято с исключением тепловых источников и последующим его охлаждением промывочной жидкостью. Перепад температуры и ее приращения с учетом коэффициента критерия охлаждаемости представляется в виде: (1) при х→0 (t → ∞) температурное поле переходит в стационарное состояние, то есть: = (2) Согласно формуле (1) определим стационарное значения перепада температура в металле и в породе. ( ) ( ( (3) где - перепад температуры в долоте. - перепад температуры в породе - часть теплового источника действующей на наружной поверхности сферы. - значения обобщенного параметра породы на контактной поверхности. - переменная величина,обобщенного параметра для пород; - теплопроводность разрушающего инструмента; - теплопроводность разрушаемого объекта; R - радиус теплового влияния инструмента; b - радиус теплового влияния разрушаемого объекта; 1 - значения критерия охлаждаемости в металле; - значения критерия охлаждаемости в породе. 1 и определяются следующим образом: ( 4) где - площадь действия теплового источника, эквивалентная наружная поверхность цилиндра; - внутренняя поверхность цилиндра; - охлаждаемая поверхность разрушаемого инструмента. На основе уравнения теплового баланса и с учетом коэффициента распределения теплового потока ( при трения значения критерия и определяется аналогично [2]: ( 5) При (, соответственно ( и . Тогда формула (5) получит следующий вид: 1 = = (6) Подставляя (5) в формуле (3) для случаи и перепад температуры в инструменте будет: (7) Тогда соответственно перепад температуры в породе будет: (8) Коэффициент распределения теплового потока определяется из равенства температуры на контактной поверхности. Приравнивая (7) и (8) и решая полученные отношения относительно коэффициента распределения теплового потока, получим: = (9 ) Отношение ( отношению [2]: = (10) Используя физическую зависимость вида: (11) и подставляя (11) в (10) и после несложного преобразования получим: = (12) Учитывая (12) в формуле (6), получим: = = ( 13) Используя корень (13) оценим среднюю величину коэффициента распределения теплового потока для горных пород и стали. Зная, что теплофизические свойства твердых и крепких пород в среднем изменяются в пределах , а теплофизические характеристики ( свойства) металла в среднем изменяется в пределах , , то тогда можем вести расчет корня (13) который равен: = 0,115 : 0,117 ( 14 ) Для среднего значения корня (14) по формуле (13) определенные значения коэффициента распределения теплового потока, которая равно ξ= 0,2. Тогда значения коэффициента распределения будет тепловой поток между трущимся поверхностями фрезер - метал будет: а в долоте породе будет ξ= в отношении металла и пород - 0,9. Выводы: 1. Введена формула для определения коэффициента распределения теплового потока с учетом физических параметров разрушающего и разрушаемого объекта. 2. Определены значения распределения теплового потока между трущимися поверхностями в металле которая равна 0,9; в породе которая равна 0,1, и в их отношениях которая равно - 0,9.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.