Випуски МФіНТ »  Том 45, випуск 10

Багатофакторні емпіричні моделі енергії низькочастотних і зубцевих коливань динамічного складника обертового моменту на долоті

В. М. Мойсишин$^{1}$, А. П. Івасютин$^{1}$, Л. В. Борисевич$^{2}$, О. М. Витвицька$^{1}$

$^{1}$Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатська, 15, 76019 Івано-Франківськ, Україна
$^{2}$Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, вул. Шевченка, 57, 76018 Івано-Франківськ, Україна

Отримано: 06.04.2023; остаточний варіант - 13.04.2023. Завантажити: PDF

З метою встановлення багатофакторних емпіричних моделів енергії низькочастотних ($E_{НЧК}$) і зубцевих ($E_{ЗК}$) коливань динамічного складника обертового моменту на долоті за методом раціонального планування експериментів на стенді Івано-Франківського національного державного університету нафти і газу проведено експериментальні дослідження. Згідно з цим методом комбінація змінних чинників, до яких відносяться осьове статичне навантаження $F_{ст}$, частота обертання долота $n$, цупкість $C$ та коефіцієнт демпфування $\beta$ бурильного інструмента, зустрічається тільки один раз. За досліджуваний параметер вибрано амплітудне значення дисперсії (енергії) на локальних максимумах, які фіксуються на низькочастотних і зубцевих коливаннях спектральної густини (енергетичного спектра) внутрішньої структури динамічного складника. Загальні багатовимірні функції подано добутком окремих залежностей від змінних факторів — $E_{НЧК} = B_{ср}f(n)f(F_{ст})f(C)f(\beta)$ і $E_{ЗК} = B_{ср}f(n)f(F_{ст})f(C)f(\beta)$, де $B_{ср}$ — середнє значення числового коефіцієнта для множини усіх дослідів. Постійними факторами під час проведення планованого експерименту були тип і діяметер тришарошкового долота та витрата промивальної рідини (води). Планований факторний експеримент було проведено в блоках пісковику Городищенської світи твердістю у 1440 МПа. За результатами експерименту побудовано рівняння багатофакторних емпіричних моделів енергії $E_{НЧК}$ і $E_{ЗК}$ коливань динамічного складника обертового моменту на долоті та проведено аналізу впливу на цю енергію зовнішніх незалежних чинників.

Ключові слова: сталеве долото, емпіричний модель, енергія випадкового процесу, спектральна густина, енергія низькочастотних коливань динамічного складника обертового моменту на долоті, енергія зубцевих коливань динамічного складника обертового моменту на долоті, змінний чинник.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i10/1205.html

PACS: 07.10.-h, 46.40.-f, 46.50.+a, 62.20.M-, 62.20.Qp, 81.40.Np, 81.70.Bt

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. Lashari, A. Takbiri-Borujeni, and E. Fathi, J. Petrol. Explor. Prod. Technol., 9: 2747 (2019). Crossref
  2. C. Sridharan and G. Suresh Kumar, Int. J. Math. Eng. Management Sci., 5: 381 (2020). Crossref
  3. Y. Xu, H. Zhang, and Z. Guan, Energies, 14: 229 (2021). Crossref
  4. V. M. Moisyshyn, M. V. Lyskanych, L. V. Borysevych, N. B. Kolych, and R. A. Zhovniruk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 8: 1087 (2019) (in Ukrainian). Crossref
  5. A. S. Velichkovich and T. M. Dalyak, Chem. Petroleum Eng., 51: 188 (2015). Crossref
  6. A. I. Riznychuk, Ya. M. Famyak, V. V. Fedoriv, V. M. Charkovskyi, R. O. Deineha, and R. B. Stetsiuk, 15th Int. Conf. Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment (Nov. 17–19, 2021) (Kyiv: 2021).
  7. I. Kessai, S. Benammar, M. Z. Doghmane, and K. F. Tee, Appl. Sci., 10: 6523 (2020). Crossref
  8. V. M. Moisyshyn and O. O. Slabyi, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 4: 541 (2018) (in Ukrainian). Crossref
  9. A. S. Velichkovich, I. I. Popadyuk, and V. M. Shopa, Chem. Petroleum Eng., 46, Nos. 9–10: 518 (2011). Crossref
  10. K. G. Levchuk, V. M. Moisyshyn, and I. V. Tsidylo, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 12: 1655 (2016) (in Ukrainian). Crossref
  11. H. Tong and Y. Shao, Appl. Sci., 12, No. 6: 3145 (2022). Crossref
  12. O. Vlasiy, V. Mazurenko, L. Ropyak, and A. Rogal, Eastern-European J. Enterprise Technol., 1, No. 7 (85): 25 (2017). Crossref
  13. J. Grydzhuk, I. Chudyk, A. Velychkovych, and A. Andrusyak, Eastern-European J. Enterprise Technol., 1, No. 7 (97): 6 (2019). Crossref
  14. O. Bazaluk, A. Velychkovych, L. Ropyak, M. Pashechko, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 14, No. 14: 4198 (2021). Crossref
  15. Wei Liu and Deli Gao, Int. J. Refractory Metals Hard Mater., 98: 105537 (2021). Crossref
  16. L. Ya. Ropyak, T. O. Pryhorovska, and K. H. Levchuk, Prog. Phys. Met., 21, No. 2: 274 (2020). Crossref
  17. R. K. Abbas, Eng. Failure Analysis, 90: 554 (2018). Crossref
  18. A. Slipchuk, R. Jakym, V. Lebedev, and E. Kurkchi, Advanced Manufacturing Processes II (Eds. V. Tonkonogyi, V. Ivanov, J. Trojanowska, G. Oborskyi, A. Grabchenko, I. Pavlenko, M. Edl, I. Kuric, and P. Dasic) (Springer: 2021), p. 443.
  19. R. S. Yakym and D. Yu. Petryna, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 5: 731 (2020). Crossref
  20. L. Ropyak, I. Schuliar, and O. Bohachenko, Eastern-European J. Enterprise Technol., 1, No. 5 (59): 53 (2016) (in Ukrainian).
  21. C. Wang, X. Li, Y. Li, W. Xu, and W. Liao, Shock and Vibration, 2021: 6666767 (2021). Crossref
  22. O. Bazaluk, O. Slabyi, V. Vekeryk, A. Velychkovych, L. Ropyak, and V. Lozynskyi, Energies, 14, No. 12: 3514 (2021). Crossref
  23. C. Teodoriu and O. Bello, Energies, 14: 4499 (2021). Crossref
  24. L. Ropyak, T. Shihab, A. Velychkovych, V. Bilinskyi, V. Malinin, and M. Romaniv, Ceramics, 6: 146 (2023). Crossref
  25. M. Bembenek, P. Prysyazhnyuk, T. Shihab, R. Machnik, O. Ivanov, and L. Ropyak, Materials, 15, No. 14: 5074 (2022). Crossref
  26. V. I. Dzyuba and Yu. M. Danil’chenko, Sov. Eng. Research, 6, No. 12: 30 (1986).
  27. V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Y. Filonenko, Procedia Eng., 39: 148 (2012). Crossref
  28. P. Prysyazhnyuk, M. Molenda, T. Romanyshyn, L. Ropyak, L. Romanyshyn, and V. Vytvytskyi, Acta Montanistica Slovaca, 27, No. 3: 685 (2022).
  29. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018).
  30. V. M. Holubets, M. I. Pashechko, K. Dzedzic, J. Borc, and A. V. Tisov, J. Friction Wear, 41, No. 5: 443 (2020). Crossref
  31. M. Zeng, Y. Zhou, and Y. Ma, Adv. Mech. Eng., 10, No. 5: 1 (2018).
  32. V. Kotsyubynsky, L. Shyyko, T. Shihab, P. Prysyazhnyuk, V. Aulin, and V. Boichuk, Mater. Today: Proc., 35: 538 (2019). Crossref
  33. V. Kosarchuk, M. Chausov, A. Pylypenko, V. Tverdomed, P. Maruschak, and V. Vasylkiv, Lubricants, 10, No. 4: 64 (2022). Crossref
  34. Yu. M. Danil’chenko, Sov. Eng. Research, 7, No. 7: 61 (1987).
  35. A. Krivosheya, J. Danilchenko, M. Storchak, and S. Pasternak, Mechanisms Machine Sci., 34: 425 (2016). Crossref
  36. D. Wheeler, Lubricants, 6, No. 3: 84 (2018). Crossref
  37. Y. Wang, C. Qian, L. Kong, Q. Zhou, and J. Gong, Appl. Sci., 10, No. 8: 2669 (2020). Crossref
  38. O. Onysko, L. Borushchak, V. Kopei, T. Lukan, I. Medvid, and V. Vryukalo, New Technologies, Development and Applications III (Ed. I. Karabegović) (Springer: 2020), p. 720. Crossref
  39. T. Pryhorovska and L. Ropyak, Proc. Int. Conf. Adv. Optoelectronics Lasers (Sept. 6–8, 2019, Sozopol), p. 493.
  40. O. Onysko, V. Panchuk, V. Kopei, Y. Havryliv, and I. Schuliar, J. Phys.: Conf. Series, 1781: 012028 (2021). Crossref
  41. L. Ropyak, V. Vytvytskyi, A. Velychkovych, T. Pryhorovska, and M. Shovkoplias, IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 1018: 012014 (2021). Crossref
  42. V. Kopei, O. Onysko, C. Barz, P. Dašić, and V. Panchuk, Machines, 11, No. 2: 263 (2023). Crossref
  43. I. Shatskyi, L. Ropyak, and A. Velychkovych, Eng. Solid Mechan., 8, No. 4: 301 (2020). Crossref
  44. Y. Y. Striletskyi, S. I. Melnychuk, V. M. Gryga, and O. P. Pashkevych, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, No. 3: 19 (2020). Crossref
  45. L. S. Saakiyan, A. P. Efremov, L. Ya. Ropyak, and A. V. Gorbatskii, Sov. Mater. Sci., 23, No. 3: 267 (1987). Crossref
  46. L. S. Saakiyan, A. P. Efremov, and L. Ya. Ropyak, Protection of Metals, 25, No. 2: 185 (1989).
  47. Y. L. Ivanytskyj, T. M. Lenkovskiy, Y. V. Molkov, V. V. Kulyk, and Z. A. Duriagina, Archives Mater. Sci. Eng., 82, No. 2: 49 (2016). Crossref
  48. V. Tyrlych and V. Moisyshyn, Mining of Mineral Deposits, 13, No. 3: 127 (2019). Crossref
  49. M. Bembenek, T. Mandziy, I. Ivasenko, O. Berehulyak, R. Vorobel, Z. Slobodyan, and L. Ropyak, Sensors, 22, No. 19: 7600 (2022). Crossref
  50. I. P. Shatskii, J. Appl. Mech. Technol. Phys., 30, No. 5: 828 (1989). Crossref
  51. T. O. Pryhorovska, Machining Sci. Technol., 21, No. 1: 37 (2017). Crossref
  52. D. A. Panevnik and A. S. Velichkovich, Neftyanoye Khozyaystvo, 2017, No. 1: 70 (2017) (in Russian).
  53. O. Bazaluk, O. Dubei, L. Ropyak, M. Shovkoplias, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 15: 83 (2022). Crossref
  54. V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018).
  55. S. Prakash and A. Mukhopadhyay, Int. J. Mining, Reclamation and Environment, 34, No. 2: 101 (2020). Crossref
  56. S. I. Kryshtopa, D. Yu. Petryna, I. M. Bogatchuk, I. B. Prun’ko, and V. M. Mel’nyk, Alloying Mater. Sci., 53, No. 3: 351 (2017). Crossref
  57. O. Ivanov, P. Prysyazhnyuk, D. Lutsak, O. Matviienkiv, and V. Aulin, Management Systems in Production Eng., 28, No. 3: 178 (2020). Crossref
  58. T. M. Radchenko, O. S. Gatsenko, V. V. Lizunov, and V. A. Tatarenko, Prog. Phys. Met., 21, No. 4: 580 (2020).
  59. P. Prysyazhnyuk, R. Bishchak, S. Korniy, M. Panchuk, and V. Kaspruk, CEUR Workshop Proc., 3039: 300 (2021).
  60. K. H. Levchuk, T. M. Radchenko, and V. A. Tatarenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 1: 1 (2021) (in Ukrainian).
  61. Ya. Kusyi, V. Stupnytskyy, O. Onysko, E. Dragašius, S. Baskutis, and R. Chatys, Eksploatacja i Niezawodność, 24, No. 4: 655 (2022). Crossref
  62. Y. M. Kusyi and A. M. Kuk, J. Phys.: Conf. Series, 1426, No. 1: 012034 (2020). Crossref
  63. V. I. Lavrinenko, G. D. Il’nyts’ka, and V. V. Smokvyna, J. Superhard Mater., 33, No. 4: 261 (2011). Crossref
  64. V. B. Kopei, O. R. Onysko, and V. G. Panchuk, J. Phys.: Conf. Ser., 1426, No. 1: 012033 (2020). Crossref
  65. P. Prysyazhnyuk, D. Lutsak, L. Shlapak, V. Aulin, L. Lutsak, L. Borushchak, and T. Shihab, Eastern-European J. Enterprise Technol., 6, No. 12: 43 (2018). Crossref
  66. I. P. Shatskyi, M. V. Makoviichuk, and A. B. Shcherbii, Shell Structures: Theory and Applications (Eds. W. Pietraszkiewicz and W. Witkowski) (London: CRC Press: 2017), vol. 4, p. 594.
  67. L. Ropyak and V. Ostapovych, Eastern-European J. Enterprise Technol., 2, No. 5 (80): 50 (2016) (in Ukrainian). Crossref
  68. I. P. Shatskyi, L. Ya. Ropyak, and M. V. Makoviichuk, Strength Mater., 48, No. 5: 726 (2016). Crossref
  69. I. P. Shatskyi, V. V. Perepichka, and L. Y. Ropyak, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 1: 69 (2020) (in Ukrainian). Crossref
  70. T. O. Pryhorovska, S. S. Chaplinskiy, and I. O. Kudriavtsev, Petroleum Exploration and Development, 42, No. 6: 812 (2015). Crossref
  71. K. G. Levchuk, SOCAR Proc., No. 2: 23 (2017). Crossref
  72. V. Moisyshyn, I. Voyevidko, and V. Tokaruk, Mining of Mineral Deposits, 14, No. 3: 128 (2020). Crossref
  73. R. M. Tatsiy, O. Y. Pazen, S. Y. Vovk, L. Y. Ropyak, and T. O. Pryhorovska, J. Serbian Society for Computational Mechanics, 13, No. 2: 36 (2019). Crossref
  74. O. Vytyaz, I. Chudyk, and V. Mykhailiuk, New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining (Eds. P. Kharlashin, R. Kuzemko, and V. Sinelnikov) (CRC Press: 2015), p. 591. Crossref
  75. M. Dutkiewicz, A. Velychkovych, I. Shatskyi, and V. Shopa, Materials, 15, No. 13: 4671 (2022). Crossref
  76. A. S. Velichkovich, Chem. Petrol. Eng., 41: 544 (2005). Crossref
  77. A. A. Bedzir, I. P. Shatskii, and V. M. Shopa, Int. Appl. Mech., 31, No. 5: 351 (1995). Crossref
  78. I. Yo. Popadyuk, I. P. Shats’kyi, V. M. Shopa, and A. S. Velychkovych, J. Math. Sci., 215, No. 2: 243 (2016). Crossref
  79. V. M. Shopa, I. P. Shatskii, and I. I. Popadyuk, Sov. Eng. Research, 9, No. 3: 42 (1989).
  80. I. P. Shats’kyi, V. M. Shopa, and A. S. Velychkovych, Strength Mater., 53: 277 (2021). Crossref
  81. V. Royzman, I. Drach, and A. Bubulis, 21st Int. Sci. Conf.: Mechanika (2016), p. 222.
  82. V. Moisyshyn and K. Levchuk, Mining of Mineral Deposits, 10, No. 3: 65 (2016). Crossref
  83. K. G. Levchuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 5: 701 (2018) (in Ukrainian).
  84. V. Moisyshyn and K. Levchuk, Oil Gas Sci. Technol., 72, No. 5: 27 (2017). Crossref
  85. I. P. Shatskii and V. V. Perepichka, J. Appl. Mech. Techn. Phys., 54, No. 6: 1016 (2013). Crossref
  86. I. Shatskyi and V. Perepichka, Dynamical Systems in Applications (Ed. J. Awrejcewicz) (Springer: 2017), p. 335. Crossref
  87. I. Shatskyi, V. Perepichka, and M. Vaskovskyi, Theor. Appl. Mech., 48, No. 1: 29 (2021). Crossref
  88. M. Dutkiewicz, T. Dalyak, I. Shatskyi, T. Venhrynyuk, and A. Velychkovych, Appl. Sci., 11, No. 22: 10676 (2021). Crossref
  89. I. P. Shats’kyi and A. B. Struk, Strength Mater., 41, No. 5: 548 (2009). Crossref
  90. A. S. Velychkovych, A. V. Andrusyak, T. O. Pryhorovska, and L. Y. Ropyak, Oil Gas Sci. Technol., 74: 2019039 (2019). Crossref
  91. I. I. Vytvytskyi, M. V. Seniushkovych, and I. P. Shatskyi, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 28, No. 5: 29 (2017).
  92. I. Shatskyi, I. Vytvytskyi, M. Seniushkovych, and A. Velychkovych, IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 564: 012073 (2019). Crossref
  93. I. Shatskyi, A. Velychkovych, I. Vytvytskyi, and M. Seniushkovych, Eng. Solid Mechanics, 7, No. 4: 355 (2019). Crossref
  94. C. Liao, B. Balachandran, M. Karkoub, and Y. L. Abdel-Magid, J. Vibration Acoustic, 133, No. 4: 041008 (2011). Crossref
  95. Sunit K. Gupta and Pankaj Wahi, J. Sound Vibration, 375: 332 (2016). Crossref
  96. M. Moisyshyn, B. Borysevych, and R. Shcherbiy, Mining of Mineral Deposits (Eds. G. Pivnyak, V. Bondarenko, I. Kovalevs’ka, and M. Illiashov) (CRC Press: 2013), p. 359. Crossref
  97. V. M. Moysyshyn, M. V. Lyskanych, L. V. Borysevych, and R. A. Zhovniruk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 12: 1729 (2020). Crossref
  98. V. M. Moysyshyn, M. V. Lyskanych, L. V. Borysevych, O. Yu. Vytyaz, and I. I. Voznyi, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 5: 689 (2021) (in Ukrainian). Crossref
  99. V. M. Mojsyshyn, O. M. Lyskanych, and A. I. Mas’ovs’kyj, Precarpathian Bulletin of the Shevchenko Scientific Society, No. 1 (29): 228 (2015) (in Ukrainian).
  100. Guangjian Dong and Ping Chen, Shock and Vibration, 2016: 7418635 (2016). Crossref
  101. D. A. Castello and T. G. Ritto, J. Sound Vibration, 547: 117537 (2023). Crossref
  102. F. F. Real, D. M. Lobo, T. G. Ritto, and F. A. Pinto, J. Petroleum Sci. Eng., 170: 755 (2018). Crossref
  103. V. I. Gulyaev, S. N. Khudolii, and O. V. Glushakova, Strength Mater., 41: 613 (2009). Crossref
  104. M. Kapitaniak, V. Vaziri, J. P. Chávez, and M. Wiercigroch, Mechanical Systems and Signal Processing, 100: 454 (2018). Crossref
  105. Guangjian Dong and Ping Chen, Shock and Vibration, 2016: 7418635 (2016). Crossref
  106. V. M. Moisyshyn, M. V. Lyskanych, R. A. Zhovniruk, and Ye. P. Majkovych, Precarpathian Bulletin of the Shevchenko Scientific Society, No. 1 (53): 81 (2019) (in Ukrainian). Crossref
  107. V. M. Moisyshyn, B. D. Borysevych, Yu. L. Havryliv, and S. A. Zinchenko, Stiykist’ i Kolyvannya Buryl’noyi Kolony (Ivano-Frankivsk: Lileya-NV: 2013) (in Ukrainian).
  108. V. M. Mojsyshyn, A. P. Ivasjutyn, V. R. Procjuk, and I. I. Voznyj, Precarpathian Bulletin of the Shevchenko Scientific Society, No. 1 (62): 75 (2022) (in Ukrainian).
  109. V. M. Mojsyshyn and A. P. Ivasjutyn, Komp’yuterna Programa ‘Vyznachennya Empirychnykh Rivnyan’ Regresiy (Programa ‘App. 1’)’, Svidotstvo pro Reyestratsiyu Avtors’kogo Prava na Tvir No. 115868 (January 17, 2023) (in Ukrainian).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2023 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»