Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ

The lecture is dedicated to probability-statistical analysis for life of “ISM” bits. Based on study of no-failure operation distribution law studies showed that in considered case it’s obey normal low. Going from this, it was proposed to use alternative method of calculating life of bit, used in...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Эфендиев, Г.М., Аббасов, А.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2010
Schriftenreihe:	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Schlagworte:	Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/23384
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ / Г.М. Эфендиев, А.С. Аббасов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 42-47. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-23384
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-233842011-07-05T12:21:10Z Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ Эфендиев, Г.М. Аббасов, А.С. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения The lecture is dedicated to probability-statistical analysis for life of “ISM” bits. Based on study of no-failure operation distribution law studies showed that in considered case it’s obey normal low. Going from this, it was proposed to use alternative method of calculating life of bit, used in different applications. 2010 Article Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ / Г.М. Эфендиев, А.С. Аббасов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 42-47. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. XXXX-0065 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/23384 622.24.051.004.6 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
spellingShingle	Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Эфендиев, Г.М. Аббасов, А.С. Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	The lecture is dedicated to probability-statistical analysis for life of “ISM” bits. Based on study of no-failure operation distribution law studies showed that in considered case it’s obey normal low. Going from this, it was proposed to use alternative method of calculating life of bit, used in different applications.
format	Article
author	Эфендиев, Г.М. Аббасов, А.С.
author_facet	Эфендиев, Г.М. Аббасов, А.С.
author_sort	Эфендиев, Г.М.
title	Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ
title_short	Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ
title_full	Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ
title_fullStr	Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ
title_full_unstemmed	Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ
title_sort	вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот исм
publisher	Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/23384
citation_txt	Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ / Г.М. Эфендиев, А.С. Аббасов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 42-47. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT éfendievgm veroâtnostnostatističeskaâocenkapokazatelejnadežnostidolotism AT abbasovas veroâtnostnostatističeskaâocenkapokazatelejnadežnostidolotism
first_indexed	2025-07-03T01:14:57Z
last_indexed	2025-07-03T01:14:57Z
_version_	1836586420800585728
fulltext	Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 42 проявлении пластов.- В кн.: «Вопросы техники и технологии бурения глубоких нефтя- ных и газовых скважин» .Баку: Изд-во АзНИПИ нефть, 1987.с. 38-55. 2. Новые исследования в области совершенствования породоразрушающего и керноотбо- рочного инструмента и его обработки. /Под ред. Ю.Г. Апановича . М.Изд-во ВНИИБТ, 1987.234 с. 3. Пути совершенствования промывочных устройств буровых шарошечных долот/ Н. А. Жидовцев, И. К. Бикбулатов, А. В. Васильев, Э. С.Гинзбург.М.: Изд-во ЦИНТИХИМ- нефтемаш, 1984.32с. 4. Травкин В.С. Породоразрушающий инструмент для вращательного бескернового буре- ния скважин.М.: Недра, 1982.190 с. Поступила 09.06.10 УДК 622.24.051.004.6 Г.М. Эфендиев, член-корр. НАН Азербайджана, д-р техн наук, А.С. Аббасов Институт геологии НАН Азербайджана, г. Баку ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ДОЛОТ ИСМ The lecture is dedicated to probability-statistical analysis for life of “ISM” bits. Based on study of no-failure operation distribution law studies showed that in considered case it’s obey normal low. Going from this, it was proposed to use alternative method of calculating life of bit, used in different applications. Рассчитать надежность любого объекта, в том числе долота, вероятностно- статистическими методами, можно на основании анализа характера износа. При этом следует составить модели возникновения отказов работы долот и выяснить характер износа, что по- зволяет делать обоснованные предположения о законе распределения продолжительности работы долот до отказа. Установление закона распределения продолжительности безотказ- ной работы имеет важное значение для исследований и оценки надежности долот. Часто в этих целях используют фактические данные об отработке долот. Следует отметить, что зако- ны распределения формируются в зависимости от характера износа, на который в свою оче- редь, влияют условия эксплуатации и тип долота [1, 2]. Ранее в результате анализа характера износа долот ИСМ истирающе-режущего дейст- вия было установлено, что продолжительность безотказной работы долот подчиняется нор- мальному закону распределения. В таком случае фактические данные необходимы уже для проверки достоверности этого вывода, построения и анализа статистических и вероятност- ных закономерностей отказов, а это, в свою очередь, позволяет решать задачу рационального использования долот. Для оценки надежности долот ИСМ истирающе-режущего действия использовали фактическую информацию об их работе при бурении скважин на площадях Бакинского ар- хипелага. Предварительно данные сгруппировали по интервалам, однородным по твердости, абразивности разбуриваемых пород, способу бурения, осевой нагрузке на долото, расходу и плотности бурового раствора. Результаты анализа данных показали, что большинство разре- зов площадей, на которых отрабатывались долота, представлено переслаивающимися глина- ми и песками низкой твердости. В этой связи, данные о работе долот в сураханской, сабун- чинской и балаханской свитах, залегающих на глубине 2000–3800 м, были объединены в од- ну группу. Вошедшие в эту группу долота отрабатывали при бурении турбинным способом и РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 43 осевой нагрузке 100–120 кН. Накопленную информацию использовали для установления законов распределения показателей надежности: частоты, интенсивности отказов, функции распределения, вероятности безотказной работы. Одновременно эту же информацию использовали при построении зависимостей со- гласно теоретическим законам распределения: нормальному, гамма-распределению, Вейбул- ла–Гнеденко, логнормальному. Полученные эмпирические частоты сравнивали с теоретическими, определенными по каждому из указанных законов распределения с помощью критерия согласия Пирсона  2 . Результаты расчетов сведены в табл. 1. Таблица 1. Результаты расчета частот и сравнения с эмпирическими с помощью критерия согласия  2 Интер- вал t Э м п и р и ч ес к и е ч а ст о ты Э м п и р и ч ес к и е ч ас то ст и Теоретические значе- ния частостей согласно закону Теоретические значения частот согласно закону Критерий  2 н о р м ал ь н о м у га м м ар ас п р е- д ел е н и ю В ей б у л л а– Г н ед е н к о л о гн о р м ал ь н о м у н о р м ал ь н о м у га м м ар ас п р е- д ел е н и ю В ей б у л л а– Г н ед е н к о л о гн о р м ал ь н о м у н о р м ал ь н о м у га м м ар ас п р е- д ел е н и ю В ей б у л л а– Г н ед е н к о л о гн о р м ал ь н о м у 0,28 9 0,079 0,0 47 0,036 0,031 0,10 5,28 4,11 3,55 11,4 2,630 5,830 8,38 0,504 0,47 14 0,123 0,1 06 0,139 0,044 0,491 12,1 0 15,90 5,03 56,0 0,290 0,221 16,00 31,5 0,67 18 0,158 0,1 78 0,225 0,049 0,714 20,4 0 25,60 5,67 81,4 0,288 2,270 26,80 49,4 0,87 26 0,228 0,2 21 0,227 0.049 0,644 25,2 0 25,80 5,65 73,5 0,023 0,0012 73,40 30,7 1,06 22 0,193 0,2 00 0,170 0,046 0,463 22,9 0 19,40 5,20 52,7 0,032 0,356 54,20 17,9 1,26 13 0,114 0,1 33 0,104 0,039 0595 15,2 0 11,90 4,55 33,6 0,312 0,108 15,70 12,7 1,46 7 0,061 0,0 64 0.550 0.033 0,176 7,39 6,27 3,82 20,1 0,021 0,085 2,65 8,54 1,65 5 0,044 0,0 23 0,026 0,027 0,102 2,64 2,96 3,12 11,6 2,110 1,410 1,14 3,76  5,71 10,30 198,00 155,0 Вероятность ………. 0,341 0,07 0 0 Как видно из данных табл. 1, для нормального распределения  2 = 5,71 при вероятно- сти 0,341, что свидетельствует о близости эмпирических данных к нормальному закону. Таким образом, статистическая оценка подтвердила правильность вывода о подчи- ненности показателей надежности долот ИСМ истирающе-режушего действия нормальному закону распределения. Значит при прогнозировании надежности и срока службы долот ИСМ истирающе-режущего действия можно использовать нормальный закон. В таком случае, зная закон распределения, можно определить его параметры – сред- нюю продолжительность безотказной работы долот и дисперсию, что позволит построить графики, характеризующие закономерности изменения надежности долот, что необходимо для принятия мер по продлению срока службы долот. Как отмечалось, долота режущего и истирающе-режущего типов наиболее склонны к износу вследствие непрерывного контакта с породой. В этой связи для более эффективного их использования целесообразно установить рациональное время работы долота на забое при разбуривании пород различной абразивности и твердости. Дорогие долота ИСМ и алмазных типов при небольшом износе сохраняют возможность регенерации или реставрации для по- вторного использования. Однако работа долота сверх установленного времени приводит к его сильному износу, разрушению и выходу из строя. Например, долото ИСМ-267, отрабо- тавшее на площади Дуванный–море 830 ч при общей проходке 1277 м по твердым и абра- зивным породам свиты „перерыва", катастрофически износилось: центральная часть диамет- ром около 100 мм полностью разрушилась, промывочные отверстия размылись, диаметр до- Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 44 лота уменьшился на 3 мм. Отсюда очень важно установить рациональную продолжитель- ность работы долота на забое при разбуривании пород с определенными физико- механическими свойствами и абразивностью в целях предотвращения разрушения долота. В большинстве работ по определению рациональной продолжительности пребывания долота на забое предлагается поднимать инструмент по достижении максимальной рейсовой скорости. Разнообразие условий проводки скважин существенно затрудняет оценку времени работы долота на забое с точки зрения достижения максимальной рейсовой скорости, так как уловить соответствующие условия непосредственно на буровой в короткий промежуток време- ни очень трудно. Поэтому важно прогнозировать время работы долота в конкретных условиях с учѐтом отличительных особенностей работы долот ИСМ истирающе-режущего действия. Сущность прогнозирования в указанном случае сводится к следующему. На основа- нии данных о работе долот при одинаковых способах, режимах и интервалах строится кри- вая их распределения. Далее, исходя из заданной вероятности безотказной работы долота, определяется время, по достижении которого производится подъем инструмента. Как пока- зал анализ законов распределения, приведѐнный выше, износовые явления, в результате ко- торых долота выходят из строя, хорошо описываются нормальным законом распределения. Таким образом, выбрав нормальное распределение в качестве аппроксимации явления износа долот, можно определить время, когда долото следует поднять и заменить. Для этого берется большая выборка данных о выходе долот из строя, из которых отбрасываются случаи преж- девременного выхода, и строится кривая плотности износовых нарушений (отказов). Вероятность безотказной работы долота при разбуривании какой-либо породы с оп- ределенными физико-механическими свойствами равна [5]: q(t) = 0.5 - (z), (1) где (z)  интеграл вероятностей, который находится из соответствующих таблиц [6]; n t Mt z    центрированная и нормированная случайная величина (t  время работы долота; Mtматематическое ожидание времени работы долота на забое, ч; t среднеквадратичное отклонение случайной величины  времени работы долота  от сво- его математического ожидания). Зная вероятность нормальной работы долота, можно определить интенсивность изна- шивания долота, или, как принято говорить, интенсивность износового отказа долота [5]: )( )( tq t   (2) где (t)  табулированная стандартизованная функция плотности отказов. Для установления продолжительности работы долота на забое проанализировали большой материал об отработке долот типа ИСМ-267 в породах с различными свойствами при почти одинаковых режимных параметрах. При этом использовали данные турбинного бурения скважин на площадях Сангачалы–Дуванный–море. Частично этот материал приве- ден в табл. 2, которая представляет собой выборку из общей информации для сураханской, сабунчинской свит, сложенных глинисто-алевролитовыми породами с прослойками песка твердостью pш = 800–1200 МПа при осевой нагрузке на долото 60–80 кН. С помощью данных табл. 2 значения продолжительности работы долота разделили на статистические интервалы, определили средние значения интервалов, частоту, частость и сформировали табл. 3, данные которой позволили вывести статистическую кривую распре- деления для сравнения с теоретической. Время подъема инструмента выбрали так, чтобы вероятность нормальной работы до- лота была не ниже допустимой. Данные исследований свидетельствуют о том, что вероят- ность безотказной работы составляет 0,6–0,99. В данном случае среднее значение равно 0,8. На рисунке это значение попадает в участок кривой bc, соответствующий периоду постепен- РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 45 ного изнашивания. Для определения времени подъема инструмента достаточно проделать обратную процедуру: найти t из условия q(t)  0,8 и получить z  0,85. Таблица 2. Фактические данные о продолжительности работы долот. Номер долота Номер сква жина Интервал буре- ния, м Продолжительность ра- боты долота, ч 12841 321 2344 2851 240,5 12839 347 2577 2901 254,25 10555 312 2388 2731 247 14 84 178 2150 2914 372,5 12844 300 2392 3400 – 12844 166 2005 2100 701,25 13052 479 2477 3255 676,75 13042 312 2243 2388 – 13042 312 2731 3000 321,25 13058 248 3071 3685 – 13058 403 1961 2526 877,25 11352 248 2152 2799 – 11352 248 2816 3071 550 11691 200 1945 2891 980 ― ― 2049 2550 – 16753 381 2110 2650 1103 16753 343 2650 3265 – 16116 376 2017 3649 792 Таблица 3. Данные распределения значений продолжительности работы долот.   1 t , ч Среднее зна- чение t1 Частота n1 Накопленная частота n N n 1 N n  237 401 319 3 3 0,12 0,12 401 565 483 3 6 0,12 0,24 365 729 647 8 14 0,32 0,56 729 893 811 5 19 0,20 0,76 893 1057 975 4 23 0,12 0,92 1057 1121 1039 2 25 0,08 1,00 Примечание: Mt=667; σt= 94,8 ч. Например, для пород сабунчинской и балаханской свит t  590 ч. Таким образом, при таких уcловиях через 590 ч работы инструмент следует поднять. Точно также получаем, что при разрушении пород свиты ―перерыва‖ (площадь Сангачалы– Дуванный) долото должно работать не более 360 ч. Безусловно, рациональная продолжитель- ность работы долота на забое зависит от механических свойств, абразивности горных пород, способа и режимных параметров бурения. Следует отметить, что изложенное относится к поро- Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 46 дам одинаковой буримости. В то же время очень часто одним долотом приходится разрушать породы, относящиеся к разным пачкам по буримости. В таком случае рациональную продолжи- тельность работы долота на забое можно установить следующим образом. Предположим, доло- то должно работать в двух разных по буримости интервалах. Причем, в породах балаханской свиты рациональная продолжительность работы 590 ч, в свите „перерыва‖ – 360 ч. Предположим, в балаханской свите долото проработало 450 ч, если бы долото про- должало работать в этих же условиях, оставшаяся продолжительность работы составила бы 140 ч, в свите „перерыва" – около 90 ч. В общем случае рациональная продолжительность работы долота в интервалах, сло- женных двумя типами разных по буримости горных пород, определяется следующим обра- зом. Продолжительность работы в (i + 1)-м интервале (ti+1), эквивалентная продолжитель- ность работы в i-м интервале (ti) 11 )]([ 11    ii tti tqzMt  (3) По параметрам распределения – математическому ожиданию продолжительности работы долота на забое и среднеквадратичному отклонению – построили теоретические кривые измене- ния вероятности безотказной работы долота и интенсивности отказов во времени (см. рисунок). Как видим из рисунка, на этих кривых отчетливо выделяются три участка: первый (ab) – период нормальной работы, когда долото не изношено; второй (bc) – период постепенного изнашивания долота; третий (cd,de) –период наиболее интенсивного износа и выхода долота из строя Рациональная продолжительность работы долота в (i + 1)-м интервале 11111 ` 1            it z it M рац i t i t рац i t рац i t  (4) где рац i t 1 – рациональная продолжительность прерывания работы долота на забое при усло- вии, что оно работает лишь в t(i + 1)-м интервале. Изменение вероятности безотказной работы и интенсивности отказов долот, отработанных в двух различных условиях, во времени. Таким образом, проведенный анализ позволяет обосновать время подъема инструмента (конечно, при отсутствии других причин для преждевременного подъема), а также судить о сро- ке службы долота при разрушении пород с различными физико-механическими свойствами. 0 0,5 1 0 200 400 600 800 1000 q (t ),  t  t, ч 0,8 а b c d e РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 47 Выводы 1. Выполнен сравнительный статистический анализ законов распределения времени без- отказной работы долот ИСМ и показана подчиненность нормальному закону в однородных рассматриваемых условиях. 2. Предложен методический подход, позволяющий с помощью показателей надежности долот прогнозировать продолжительность их безотказной работы как в однородных, так и неоднородных по свойствам горных пород условиях. Литература 1. Абрамсон М. Г., Позднякова Л. А. Исследование закона распределения показателей надежности шарошечных долот серии ГН. М.: Изд-во ВНИИОЭНГ, РНТС «Буре- ние», 1983, вып. 1.с. 5-7. 2. Эфендиев Г. М., Джафарова Н. М., Кулиев В. Т. Оценка надежности долот ИСМ по статистической информации. // НТС ВНИИОЭНГ, сер. «Нефтегазовая геология, гео- физика и бурение».М.,1985. вып. 6. с. 36-38. 3. Эфендиев Г. М. О характере изнашивания долот ИСМ и математической модели их надежности. // В кн.: Разрушение горных пород при бурении скважин. Уфа, 1982. т. II, с. 55-58. 4. Технико-экономическая эффективность бурения скважин долотами, армированными сверхтвердым материалом на площадях Азербайджана. / Садыхов Ю. В., Дадашев Н. Г., Рыскин Е. П., Керимов Н. Г. // ОИ АзИНТИ, сер. «Нефтедобывающая промышлен- ность». Баку, 1976. 5. Базовский И. Надежность. Теория и практика. М.: Мир, 1965. 6. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М., 1962.. Поступила 09.06.10 УДК 622.245.23 Р.В. Рачкевич 1 , А.А. Козлов 2 ; В.М. Сенчішак 1 ; Т.Ф. Тутко 1 , кандидати технічних наук, В.В. Гриців 1 1 Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна 2 ДАТ «Чорноморнафтогаз», м. Сімферополь, Україна ВЗАЄМОДІЯ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ ЗІ СТІНКАМИ СВЕРДЛОВИНИ В МІСЦЯХ УТВОРЕННЯ ЖОЛОБІВ ТА КАВЕРН We consider stress-deformed state borehole of well on the walls wich is a gutter or cavity. Used model sufficient beams on the four pillars wich loaded both radial and axial efforts. The conclusions about the need this calculation in practice. На практиці, форма стовбура свердловин значно відрізняється від циліндричної. У на- слідок притискання бурильної колони до стінок свердловини, осипання та вимивання буро- вим розчином більш м’яких порід утворюються жолоби та каверни. Процес утворення останніх детально описано в [1 – 3]. Слід зазначити, що жолоби та каверни істотно ускладнюють умови роботи бурильної колони, яка під їх впливом зазнає поперечних деформацій навіть у прямолінійному стовбурі свердловини (рис. 1).

Вероятностно-статистическая оценка показателей надежности долот ИСМ

Institution

Ähnliche Einträge