Исследование параметров режима бурения скважин однослойной и импрегнированной коронкой по моделям

1. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕ

Преподаватель:
В.В. Нескоромных
Студент:
А.А. Игуменов

2. Алгоритм поиска оптимальных параметров бурения

3. Полный факторный эксперимент

Факторный эксперимент считается полным, если в
нем учтены все возможные комбинации на двух
или трех уровнях. Уровнями называются
некоторые количественные или качественные
соотношения фактора. Общее число опытов при
реализации всех комбинаций факторов
выражаются следующей зависимостью:
N=2k,
Где k- число рассматриваемых факторов.

4.

В качестве факторов принимаются: 1 – осевая
нагрузка – Рос; 2 – частота вращения – ω.
Для проведения работы необходимо выбрать уровни
факторов – минимальное и максимальное
значения, причем первое будем обозначать
знаком (-1), второе знаком (+1).
Таблица 1: Границы эксперимента
Pос
ω
даН
Мин-1
+1
-1
+1
-1
1200
400
725
71

5.

Линейная модель для эксперимента N=22 имеет
следующий вид:
X=A+B*Pоc +C* ω+D* Pос ω,
где X- исследуемый параметр,
A,B,C,D- коэффициенты уравнения,
характеризующих степень влияния факторов Pос, ω и
их сочетания на величину отклика,
ω- частота вращения,
Pос – осевая нагрузка.

6. Расчет коэффициентов

z1 z 2 z3 z 4
A
4
z1 z 2 z3 z 4
B
4
z1 z 2 z3 z 4
C
4
z1 z 2 z3 z 4
D
4
где z1,z2,z3,z4 –
усредненные значения
откликов, полученные
экспериментально при
проведении опытов

7.

Таблица 2: План эксперимента
Факторы
Отклик системы
(однослойная коронка)
N
B0
Pос
ω
Pос*ω
υм
м/мин
N
кВт
h
N/υ
Отклик системы
(импрегнированная
коронка)
мм/об
мин
υм
м/
ми
н
N
кВт
H
N/υ
0,017
0,25 1,4
0,17
0,02
0,12
1,5
0,08
0,26
мм/об
мин
1 +
- -
+
1,2
0,5
2 +
- +
-
5
3
0,009 0,62 5,7
3 +
+ -
-
2,2
1
0,031
0,45 2,3 0,67 0,032
0,29
4 +
+ + +
9,8
8
0,014
0,82 11,5
0,47
5,5
0,016

8.

Уравнение и модель определения
механической скорости бурения однослойной
коронкой
Исходя из данных
графика, следует,
что максимальная
механическая
скорость бурения
однослойной
коронкой
достигается при
максимальных
значениях осевой
нагрузки и
частоты
вращения.

9.

Уравнение и модель определения
энергоемкости при бурении однослойной
коронкой.
Исходя из данных
графика
наблюдается, что
максимальные
значения
энергоемкости
достигаются
максимальных
значениях осевой
нагрузки
и частоты
вращения.

10.

Уравнение и модель определения углубки за
один оборот при бурении однослойной
коронкой.
Анализируя
данные графика,
наблюдается, что
максимальная
углубка
достигается при
максимальном
значении
величины осевой
нагрузки и
минимальном
значении частоты
вращения.

11. Таблица 3: Зависимость углубки за один оборот от осевой нагрузки

Min ώ
Med ώ
Max ώ
№
υм
Pос
ω
hоб
1
1,5
740
71
0,021
2
1,75
820
71
0,025
3
2
1180
71
0,028
№
υм
Pос
ω
hоб
1
4
410
398
0,01
2
5
920
398
0,012
3
6
1160
398
0,015
№
υм
Pос
ω
hоб
1
6
600
725
0,008
2
7
700
725
0,009
3
8
820
725
0,011

12. Зависимость углубки за один оборот от осевой нагрузки и частоты вращения бурового инструмента

13.

Вывод:
Проанализировав модели влияния параметров режима
бурения для однослойной коронки можно сделать
вывод, что в данных границах эксперимента
оптимальными значениями параметров будут
являться:
• Осевая нагрузка: 1200 даН
• Частота вращения: 400 мин−1
• Скорость бурения: 6 см/мин

14.

Уравнение и модель механической скорости
бурения импрегнированной коронкой
Исходя из данных
графика, следует,
что максимальная
механическая
скорость бурения
импрегнированой
коронкой
достигается при
максимальных
значениях осевой
нагрузки и
частоты
вращения.

15.

Уравнение и модель определения
энергоемкости при бурении импрегнированной
коронкой.