Введение к работе
Актуальность темчт В развитии нефтяной к газовой промышленности основными направленнями увеличения добычи нефти и газа являются внедрение нового и эффективного технологического оборудования, а также ввод в эксплуатацию бездействующих скважин, что связано с необходимостью уокорения восстановительных работ.
Ожидается, что к 2000 году в эксплуатации будет находиться значительное число скважин, отработавших ке менее 25-35 лет. Поэтому можно ожидать, что затраты на капитальный ремонт скважин возрастут.
Для сохранения фонда скважин, повышения эффективности его эксплуатации, снижения числа простаивающих скважин необходим; конструктивные меры по совершенствованию и дальнейшему развитию восстановительных работ.
Существуют различные способы проведения восстановительных работ в скважине. Одним из них является механический способ-фрезерование аварийного предмета в скважине.
Известно, 41 о показатели процесса фрезерования зависят, предде всего, от долговечности и эффективности работы фрезерного .'інструмента.
Долговечность инструмента наряду с его конструкцией и материалом связана с условиями его работы на забое скважины.
Одним из основных факторов, обуславливающих работоспособность фрезерного инструмента является тепловой реаиы в зоне его работы, который зависит прежде всего от физико-механических свойств разрушаемого объекта и режима фрезерования. От взаимодействия с разрушаемыми объектами янсгрумент подвергается температурным воздействиям я при этом на его рабочей поверхности выделяется большое количество тепла. В результате инструмент сильно нагревается, что приводит к снижения режущей способности, ускорению изнашивания режущих элементов и преждевременному выходу из строя.
В работе разрушающих инструментов на забое наблюдается сочетание значительных динамических нагружошй о проскальзыванием режущих частей. При больших контактных давлениях и скоростях сколь ;эьял хуже смазываются и охлакцаытся их трущиеся поверхности. В этом othdi'iqilhr условия работы режущего инструмента оказываются весила неблагоприятными, что лривоцит к всзнлкаовеилю Еторичного закалшзпнлч и изпэне-нга механических своі.етіз материала инструмента.
Регулирование рэу.олшх п.чра'.четров процесса л изыскание пре.чниоч-
нснпродувочных агентов с высокими смазочно-охлаадавдими свойствами, уменьшающие тепло от трения и значительно улучшающие их производительность и стойкость, позволяющие конструировать рациональные форш фрезерних установок, приобретает ваашое значение для нефтегазодобывающей промышленности.
Цель работы заключается в обобщении результатов теоретических, экспериментальных и опытно-промышленных исследовании и создании новых методов повышения эффективности работы фрезерных устройств за счет управленая и регулирования -процессом тепловыделения, воз-никаащэго от нагрева режущей поверхности инструмента пря фрезеровании.
Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
определено распределение тепла и температуры, возникающей от трения в вооружении фрезерного инструмента, с учетом коэффициента теплообмена и радиуса перекрытия режущего инструмента;
выявлен эквивалентный радиус режущего инструмента, при котором он наиболее эффективно участвует в процессе разрушения метал-г да и тем самым обеспечивается необходимая величина инерционности процесса конвективного теплообмена;
разработан критерий инерционности технологических процессов с учетом 'конвективного теплообмена в процессе фрезерования;
разработал критерий регулируемости тепловых явлений в процессе фрезерования, который учитывает любое дополнительное параметрическое возмущение, входящее в систему;
выбран- рациональный способ охлавдения инструмента в процессе фрезерования.
Метопы решения поставленных задач/
Поставленные задачи решались путам проведения теоретических, лабораторных и промысловых исследований о применением современных вероятностно-статистических методов;
Научная новизна заключается в комплексном моделировании работы фрезерного инструмента в сложных условиях адважинн.
В результате исследовании разработаны методы синтеза систем управления тепловыми процессами, позволяющие обеспечить устойчивую работу фрезерного инструмента в процессе фрезерования. Установлена величина радиуса контактной площади, которую требуется . соблюдать при' проектировании режущей поверхности инструмента. Определены основные' параметры - оптимачьяыа значения коэффициента
теплообмена и критерия инерционности перепада температуры, обеспечивающие эффективный отвод тепла от охлаждаемой поверхности инструмента при конвективном теплообмена.
На защиту выносятся следующие основные подагения диссертационной работы:-
определение распределения тепла и температуры в вооружении фрезерного инструмента с учетом различных технологических параметров процесса фрезерования при конвективном теплообмене;
определение величины эквивалентного радиуса фрезерного инструмента с учетш допустимой инерционности перепада температуры * на его поверхности;
определение значения критерия инерционности, способствующего управлению и контролю перепадом температуры на режущей поверхности инструмента с учетом параметров исследуемого объекта;
определение рациональных рехшмных параметров фрезерного инструмента с учетш конвективного теплообмена;
рекомендации по повышению эксплуатационных характеристик и эффективности работы фрезерных устройств. .
Практическая ценность я реализация результатов работы. -'
На основании выполненных исследований разработана я рекомендована для буровых, 'эксплуатационных и проектных организаций методика определения яеропада температуры, возникающего от тепла трения трущихся поверхностей инструмента, с учетом дяссипативпой части мощности, теряемой в его воорузешш; методика определения ' эквивалентного радиуса фрезерного инструмента, вря разрувэшш деформированного объекта с учетом изменения скорости скольжения; методика определения критерия инерционности лорепада температуры на ршкущей поверхности инструмента с учетам дараме? оов, входящих в процесс конвективного теплообмена; мзтодика исшпания модельного образца фрезерного инструмента в лабораторных условиях, позволяющая достаточно точно измерять температуру в армированном слоо, регулировать подачу охлаждающей жидкости и определять рациональные режимные параметры процесса фрезерования.
Результаты, полученные в диссертационной работе, рекомендованы головным организациям - государственной компании "Азнефть" я Азербайджанскому проектно-конструкгорскому и научно-исследовательскому институту нефтяного машиностроения буровым я эксплуатационным организациям для реализации при исследовании тепловых процессов.
Апробация работы. Основіше положения диссертационной работы
- є
докладывались на:
лі Республиканской научной конференции аспирантов вузов Азербайджана (Баку, 1988г.);
. -Всесоюзной научной конференции "Механика норных пород при бурении "(Грозный, 1988г.);
-Всесоюзной научно-практической конференция "Перспективы развития, совершенствования конструкции и повышение надевностя бурового и нефтепромыслового оборудования" (Пермь, 1Ь88г.);
-XI Республиканской научной конференции аспирантов вузов Азербайджана (Баку, 1989г.).
Публикации: По результатам выполненных исследований опубликовано 6 работ.
Структура и объем диссертации.
