Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв

The critical overview of the magnetic tools for bottom hole cleaning was given as well as the exploitation requirements for this type of equipment were studied. New construction of magnetic tool for metal cleaning-up-jobs in the process of drilling, blowouts and well reconstruction has been descr...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Романишин, Л.І., Романишин, Т.Л.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
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/123456789/23390
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:	Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв / Л.І. Романишин, Т.Л. Романишин // 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. 66-71. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-23390
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-233902011-07-05T12:26:47Z Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв Романишин, Л.І. Романишин, Т.Л. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения The critical overview of the magnetic tools for bottom hole cleaning was given as well as the exploitation requirements for this type of equipment were studied. New construction of magnetic tool for metal cleaning-up-jobs in the process of drilling, blowouts and well reconstruction has been described. 2010 Article Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв / Л.І. Романишин, Т.Л. Романишин // 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. 66-71. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. XXXX-0065 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/23390 622.242.001.24 uk 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	Ukrainian
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 Романишин, Л.І. Романишин, Т.Л. Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description	The critical overview of the magnetic tools for bottom hole cleaning was given as well as the exploitation requirements for this type of equipment were studied. New construction of magnetic tool for metal cleaning-up-jobs in the process of drilling, blowouts and well reconstruction has been described.
format	Article
author	Романишин, Л.І. Романишин, Т.Л.
author_facet	Романишин, Л.І. Романишин, Т.Л.
author_sort	Романишин, Л.І.
title	Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв
title_short	Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв
title_full	Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв
title_fullStr	Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв
title_full_unstemmed	Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв
title_sort	дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв
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/123456789/23390
citation_txt	Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв / Л.І. Романишин, Т.Л. Романишин // 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. 66-71. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.
series	Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv	AT romanišinlí doslídžennâvplivukonstruktivnihčinnikívnaefektivnístʹrobotimagnítnihlovilʹnihpristroív AT romanišintl doslídžennâvplivukonstruktivnihčinnikívnaefektivnístʹrobotimagnítnihlovilʹnihpristroív
first_indexed	2025-07-03T01:15:16Z
last_indexed	2025-07-03T01:15:16Z
_version_	1836586439458947072
fulltext	Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 66 УДК 622.242.001.24 Л. І. Романишин, канд. техн. наук, Т. Л. Романишин Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КОНСТРУКТИВНИХ ЧИННИКІВ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ РОБОТИ МАГНІТНИХ ЛОВИЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ The critical overview of the magnetic tools for bottom hole cleaning was given as well as the exploitation requirements for this type of equipment were studied. New construction of magnetic tool for metal cleaning-up-jobs in the process of drilling, blowouts and well reconstruction has been described. Використання енергії поля постійних магнітів у пристроях різного призначення – один з перспективних напрямків проектування магнітного ловильного інструмента для очи- щення від феромагнітних матеріалів вибоїв свердловин при бурінні та аварійно- відновлювальних роботах. До основних переваг пристроїв на постійних магнітах належать автономність їх дії (один раз намагнічені, вони зберігають працездатність десятки років, не потребуючи при цьому сторонніх джерел живлення) та високі експлуатаційні параметри. Ефективність роботи ловильних пристроїв визначається силовими і магнітними ха- рактеристиками їх систем, на які істотно впливають конструкти-вні, технологічні та експлуатаційні чинники [1]. Магнітні системи пристроїв належать до класу утримуючих. Основними характеристиками таких систем є силова–зусилля притягання (відривання) та зсуву на робочій поверхні системи,тягова–залежність вантажопідйомної сили від робочого зазору та магнітна – напруженість магнітного поля та індукція в робочому зазорі. На стадії проектування ловильних пристроїв, що базуються на високоенергетичних постійних магнітах, на характеристики систем цих пристроїв найістотніше впливають конструктивні чинники. З огляду на це мета теоретичних та експериментальних досліджень полягає у визначенні раціональних співвідношень геометричних розмірів постійних магнітів та магнітопроводів залежно від їх взаємного розташування в системі й матеріалів, з яких во- ни виготовлені, що забезпечують максимальні силові та магнітні характеристики систем. Для теоретичних досліджень використовували програму розрахунку параметрів магнітних систем МАG. ЕХЕ. За основу розрахунку було взято методику, наведену в [2], з усіма вимогами і припущеннями, що найповніше відтворює динаміку роботи всіх елементів магнітного ланцюга системи. Принцип суперпозиції – розгляд окремих магнітних ланцюгів для різних ділянок постійного магніту і підсумовування потоків цих ділянок – у сукупності з графоаналітичним способом дає змогу досягти значної точності розрахунку. У результаті розрахунку визначається довжина магнітного блоку, за якої магнітна система задовольняє вимоги отримання максимальної індукції в робочому зазорі  B , близької до індукції наси- чення магнітного матеріалу магнітопроводів:          B B B dBBH S E BERC dB gL 0 72 )(1016)( , (1) де  RЕС ,, – параметри, які характеризують стан магнітної системи та отримані в результаті перетворень при розв’язуванні завдання, g– відстань між магнітом і робочою поверхнею магнітопроводів, )(BH – поточне значення напруженості магнітного поля. РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 67 Рівняння (1) – це математична модель магнітної системи з паралельним з’єднанням магнітів, що охоплює всі геометричні розміри системи, магнітні характеристики магнітів та магнітопроводів, дає можливість аналізувати їх на стадії проектування, а також методом послідовних розрахунків визначати вигідні співвідношення геометрії системи. Вихідні дані для досліджень такі. 1. Необхідна індукція в робочому зазорі  B . Оскільки основне завдання проектування – отримати максимальну індукцію в робо- чому зазорі, значення  B приймається близьким до індукції насичення матеріалу магнітопроводу – 2,13 Тл. 2. Магнітні характеристики магнітотвердих і магнітом’яких матеріалів. 3. Граничні та передбачувані геометричні розміри елементів системи. 4. Робочий і технологічний зазори в магнітній системі. У результаті досліджень повинні бути визначені геометричні розміри елементів та силові характеристики магнітної системи. З метою встановлення впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітної системи розв’язували обернену задачу – визначали силові та магнітні характеристики за заданими магнітними парамет- рами. При цьому розрахункове рівняння (1) розв’язували за допомогою ЕОМ відносно магнітної індукції  B за відомої довжини магнітного блоку L . Розрахунок виконували для реальної магнітної сис- теми 3 (рис. 1), яка за допомогою лапи 2 кріпиться до кор- пусу 1 ловильного пристрою. Як магнітотверді матеріали використовували серійно освоєні виробництвом високоенергетичні постійні кільцеві магніти К44х22х6 (де 6 – довжина магніту lм, мм). Довжина виготовлених зі сталі 20 магнітопроводів становила 9 і 18 мм. Для розрахунку магнітну систему поділили на чотири частини, як показано на рис. 2, і розглядали лише одну з них (елементарну). Отримали результат для всієї системи, тому що в усіх елементарних магнітних системах дані ідентичні. Ви- значили раціональні щодо використання магнітної енергії геометричні співвідношення елементів системи, за яких досягаються максимальна магнітна індукція і вантажопідйомна сила. Числові значення вихідних даних та результати розрахунку систем з магнітопроводами двох типорозмірів наведені в табл. 1, 2. Рис. 1. Схема магнітного ловильного пристрою Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 68 Рис. 2. Розрахункова схема магнітної системи уловлювача: dм, d1 – відповідно зовнішній та внутрішній діаметр магніту; lм – довжина магніту; lмп – довжина магнітопроводу; g – відстань магніту від робочої поверхні магнітопроводу; δ – довжина робочого зазору; ам – ширина магніту; lм.с – довжина магнітної системи; Sп – площа поверхні контакту магніту з магнітопроводом; 1 l = lм – усереднена відстань силової лінії від робочої поверхні системи; δт – довжина технологічного зазору; x – відстань між середи- нами магнітопроводів Таблиця 1. Вихідні дані для розрахунку магнітних систем Параметр D, мм lм, мм lмп, мм ам, мм Sмп, мм 2 lмсл = х + + 2 lм, мм δ, мм δт, мм g, мм lм.с, мм х, мм Числове- значення 45 6,0 9,0 27 318 27 0,1 0,05 1,0 11,5 15 45 6,0 18,0 27 635 36 0,1 0,05 1,0 11,5 24 У результаті теоретичних досліджень магнітних систем ловильного пристрою діаметром 190 мм встановлено, що найвищі силові параметри має система, яка складається з постійних високоенергетичних магнітів К44х22х6 марки НПМ-30КК з магнітопроводами довжиною 18 мм. Таблиця 2. Результати розрахунку силових і магнітних параметрів Довжина магніто- проводу lмп, мм Довжина робочого зазору δ, мм Магнітна індукція в ро- бочому зазорі  B , Тл (Гс) Умовна вантажо- підйомна сила F, Н Питома ван- тажопідйом-на сила Fп, Н/см 2 Питоме зу- силля зсуву Fп.зс, Н/см 2 9,0 0,01 2,1 (21000) 888 69,8 27,7 18,0 0,01 2,1 (21000) 1796 70,7 28,1 РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 69 При експлуатації уловлювачів притягнуті до магнітної системи феромагнітні предме- ти різної форми і маси під дією швидкісного потоку промивальної рідини зсуваються робочою поверхнею і в результаті можуть відірватися від системи. Під цим огля- дом характеристикою уловлювача є зусилля зсуву Fзс, віднесене до одиниці площі контакту притягнутого до сис- теми предмету, тобто його питоме значення: Fп.зс = 1,5 Fп kт, (2) де kт – коефіцієнт тертя, kт = 0,265 [2]. Для ефективного виловлювання феромагнітних час- тин, які піднімаються з вибою потоком промивальної рідини необхідно створити відповідні умови, а саме: мак- симальну магнітну індукцію в робочому зазорі та необхідний для намагнічування час перебування частинок під дією магнітного поля уловлювача. Залежність магнітної індукції від довжини робочого зазору визначається експе- риментально. Час перебування частинок під дією магнітного поля уловлювача залежить від швидкості висхідного потоку промивальної рідини та довжини магнітної системи. Виходячи з умов забезпечення ефектив- ного винесення шламу при бурінні свердловини довжину магнітної системи визначаємо за формулою CtL  , (3) де С – середня швидкість підняття феромагнітних частинок у зоні ловильного пристрою (рис. 3), за результатами гід- равлічних розрахунків С = 0,775 м/с, t – нормативний час руху феромагнітних частинок у магнітному полі, протягом якого вони виловлюються з потоку промивальної рідини, t = 0,5 с [3]. Отже, для забезпечення умов притягання феромагнітних частинок до магнітної системи мінімально допустима її довжина повинна становити 388,05,0775,0 L м. З метою забезпечення необхідної міцності уловлювача доцільно систему поділити на дві секції, розмістивши їх у два яруси зі зміщенням однієї відносно іншої на 45° (див. рис. 1). Під час експериментальних досліджень визначали тягові характеристики (питоме зу- силля зсуву) дослідного зразка і характер зміни магнітної індукції по довжині магнітної сис- теми залежно від матеріалу магнітів та довжини робочого зазору. Силові характеристики систем магнітного ловильного пристрою діаметром 190 мм (рис. 1) визначали на установці для дослідження тягових характеристик, магнітні характери- стики – розподіл магнітної індукції по довжині магнітної системи на поверхні та в робочому зазорі – приладом для вимірювання магнітної індукції – тесламетром ЭМ 4305. Установка для дослідження тягових характеристик (рис. 4) складається з рами 15, на основі 1 якої монтуються магнітна система 2 і барабан 11, що приводиться в рух через чер- вячний редуктор 13 електродвигуном 14; останній живиться від блоку живлення 12, що виконує роль перетворювача напруги з 220 на 12 В. На магнітну систему накладається дослідний зразок 3, зі сталі 20, площа контакту якого з магнітною системою становить 1 см 2 . Переміщення зразка магнітною системою забезпечується гнучкою тягою 10, що намотується на барабан через напрямний пристрій 8. Частота обертання барабана регулюється перемика- чем 9. У ланці зразок – тяга – барабан встановлюється тензометричне кільце 7, яке живиться від джерела 4, що фіксує деформацію і передає сигнал на підсилювач 5. Підсилений сигнал Рис. 3. Схема технологічного процесу очищення свердло- вини від феромагнітних частинок при бурінні: I – зона уловлювання феромагнітних частинок магнітною системою; II – зона винесення гірської по- роди (шламу) Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 70 надходить на самописець 6, який, у свою чергу, відображає зміну зусилля зсуву при переміщенні зразка робочою поверхнею магнітної системи без зазору та із зазором, який регулюється немагнітними прокладками. Рис. 4. Схема установки для дослідження тягових характеристик Досліджували магнітні системи зовнішнім діаметром 44 мм, складені на базі феритобарієвих (24БА210) та високоенергетичних (НПМ – 30КК) магнітів. Як випливає з даних (рис. 5, 6), питоме зусилля зсуву та індукція в робочому зазорі систем на базі високое- нергетичних магнітів відповідно у 2,5 та 4 рази перевищує ці показники систем на базі феритобарієвих магнітів. Рис. 5. Графічні залежності го зусилля зсуву від магнітом’ягкого та магнітотвердого матеріалів: – магнітна система на базі нергетичних магнітів; – магнітна система на базі феритобарієвих ма- гнітів Рис. 6. Графіки розподілу магнітної індукції по довжині магнітної системи: – магнітна ма на базі високоенергетичних магнітів при овому” зазорі; – магнітна система на базі коенергетичних магнітів при зазорі 3 мм;-- – магнітна система на базі феритобарієвих магнітів при “нульовому” зазорі Таким чином, на основі теоретичних та експериментальних досліджень впливу конст- руктивних чинників на силові та магнітні характеристики систем уловлювачів доходимо та- ких висновків. 1. Встановлено визначальний вплив на характеристики магнітних систем таких конст- руктивних чинників: геометричних співвідношень постійних магнітів та магнітопроводів залежно від їх матеріалу та взаєморозташування в системі. Силові та магнітні характеристи- РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 71 ки магнітних систем на базі високоенергетичних постійних магнітів у 2 – 4 рази перевищу- ють аналогічні характеристики систем на базі феритобарієвих магнітів. 2. Визначені раціональні геометричні розміри і розміщення елемен-тів системи, які забезпечують максимальне використання енергії магніт-ного поля. Для ловильних пристроїв діаметром 190 мм – це системи з послі-довним з’єднанням кільцевих високоенергетичних магнітів довжиною 6 мм за довжини магнітопроводу 18 мм. При цьому магнітопроводи пра- цюють на межі насичення магнітом’ягкого матеріалу (2,13 Тл). 3. Встановлена мінімальна довжина магнітної системи ловильного пристрою – 0,388 м, за якої створюються необхідні та достатні умови для ефективного вилучення з промивальної рідини феромагнітних частинок. 4. Методика і результати теоретичних та експериментальних досліджень характери- стик систем на базі постійних магнітів придатні для використання при проектуванні магнітних ловильних пристроїв різного призначення та типорозмірів. Література 1. Верников А. А. Магнитные и электромагнитные приспособления в металлообработке. − М.: Машиностроение, 1984. − 160 с. 2. Ю. А. Курников, И. Ф. Концур, М. Т. Кобылянский, Л. И. Романишин. Магнитные устройства для очистки скважин / – Львов: Выща шк., 1988. – 108 с. 3. Классен В. И. Омагничивание водных систем. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1982. – 296 с. Надійшла 31.05.10 УДК 622.143: 622.24.051 Б. Н. Васюк, канд. техн. наук, Г. Н. Викторов, Л. И. Ковалевская, канд. хим. наук, Д. А. Харитонов Днепропетровское отделение УкрГГРИ, г. Днепропетровск, Украина УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН ЧЕРЕЗ СТАРЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКА В УСЛОВИЯХ ДОНБАССА Here is proposition of an improved drilling technology over the mining openings with wi- dening and fixation of the rocks. В условиях Донбасса с развитым комплексом угледобывающих шахт (как закрытых, так и действующих) бурение скважин различного целевого назначения: геологоразведочных, вентиляционных и пр. – зачастую производится по горному массиву, нарушенному горными выработками. Для процесса бурения в таких условиях характерны полное или частичное по- глощение промывочной жидкости, обвалы горных пород, экстремальные динамические на- грузки на породоразрушающий инструмент, бурильную колонну и наземное буровое обору- дование. В особо сложных случаях перебурить старую горную выработку не возможно. При бурении через горные выработки проводятся тампонажные работы с использова- нием глиноцементных растворов или быстросхватывающихся смесей [1] для закрепления дезинтегрированной породы и заполнения пустот тампонажным камнем. Если тампонаж не обеспечивает необходимого результата, породы закрепляют обсадной колонной с выводом верхней ее части на поверхность земли или установлением ее «скрытно».

Дослідження впливу конструктивних чинників на ефективність роботи магнітних ловильних пристроїв

Institution

Ähnliche Einträge