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

Випуски МФіНТ » Том 45, випуск 10

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

S. Lashari, A. Takbiri-Borujeni, and E. Fathi, J. Petrol. Explor. Prod. Technol., 9: 2747 (2019). Crossref
C. Sridharan and G. Suresh Kumar, Int. J. Math. Eng. Management Sci., 5: 381 (2020). Crossref
Y. Xu, H. Zhang, and Z. Guan, Energies, 14: 229 (2021). Crossref
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
A. S. Velichkovich and T. M. Dalyak, Chem. Petroleum Eng., 51: 188 (2015). Crossref
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).
I. Kessai, S. Benammar, M. Z. Doghmane, and K. F. Tee, Appl. Sci., 10: 6523 (2020). Crossref
V. M. Moisyshyn and O. O. Slabyi, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 4: 541 (2018) (in Ukrainian). Crossref
A. S. Velichkovich, I. I. Popadyuk, and V. M. Shopa, Chem. Petroleum Eng., 46, Nos. 9–10: 518 (2011). Crossref
K. G. Levchuk, V. M. Moisyshyn, and I. V. Tsidylo, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 12: 1655 (2016) (in Ukrainian). Crossref
H. Tong and Y. Shao, Appl. Sci., 12, No. 6: 3145 (2022). Crossref
O. Vlasiy, V. Mazurenko, L. Ropyak, and A. Rogal, Eastern-European J. Enterprise Technol., 1, No. 7 (85): 25 (2017). Crossref
J. Grydzhuk, I. Chudyk, A. Velychkovych, and A. Andrusyak, Eastern-European J. Enterprise Technol., 1, No. 7 (97): 6 (2019). Crossref
O. Bazaluk, A. Velychkovych, L. Ropyak, M. Pashechko, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 14, No. 14: 4198 (2021). Crossref
Wei Liu and Deli Gao, Int. J. Refractory Metals Hard Mater., 98: 105537 (2021). Crossref
L. Ya. Ropyak, T. O. Pryhorovska, and K. H. Levchuk, Prog. Phys. Met., 21, No. 2: 274 (2020). Crossref
R. K. Abbas, Eng. Failure Analysis, 90: 554 (2018). Crossref
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.
R. S. Yakym and D. Yu. Petryna, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 5: 731 (2020). Crossref
L. Ropyak, I. Schuliar, and O. Bohachenko, Eastern-European J. Enterprise Technol., 1, No. 5 (59): 53 (2016) (in Ukrainian).
C. Wang, X. Li, Y. Li, W. Xu, and W. Liao, Shock and Vibration, 2021: 6666767 (2021). Crossref
O. Bazaluk, O. Slabyi, V. Vekeryk, A. Velychkovych, L. Ropyak, and V. Lozynskyi, Energies, 14, No. 12: 3514 (2021). Crossref
C. Teodoriu and O. Bello, Energies, 14: 4499 (2021). Crossref
L. Ropyak, T. Shihab, A. Velychkovych, V. Bilinskyi, V. Malinin, and M. Romaniv, Ceramics, 6: 146 (2023). Crossref
M. Bembenek, P. Prysyazhnyuk, T. Shihab, R. Machnik, O. Ivanov, and L. Ropyak, Materials, 15, No. 14: 5074 (2022). Crossref
V. I. Dzyuba and Yu. M. Danil’chenko, Sov. Eng. Research, 6, No. 12: 30 (1986).
V. Martsinkovsky, V. Yurko, V. Tarelnik, and Y. Filonenko, Procedia Eng., 39: 148 (2012). Crossref
P. Prysyazhnyuk, M. Molenda, T. Romanyshyn, L. Ropyak, L. Romanyshyn, and V. Vytvytskyi, Acta Montanistica Slovaca, 27, No. 3: 685 (2022).
V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018).
V. M. Holubets, M. I. Pashechko, K. Dzedzic, J. Borc, and A. V. Tisov, J. Friction Wear, 41, No. 5: 443 (2020). Crossref
M. Zeng, Y. Zhou, and Y. Ma, Adv. Mech. Eng., 10, No. 5: 1 (2018).
V. Kotsyubynsky, L. Shyyko, T. Shihab, P. Prysyazhnyuk, V. Aulin, and V. Boichuk, Mater. Today: Proc., 35: 538 (2019). Crossref
V. Kosarchuk, M. Chausov, A. Pylypenko, V. Tverdomed, P. Maruschak, and V. Vasylkiv, Lubricants, 10, No. 4: 64 (2022). Crossref
Yu. M. Danil’chenko, Sov. Eng. Research, 7, No. 7: 61 (1987).
A. Krivosheya, J. Danilchenko, M. Storchak, and S. Pasternak, Mechanisms Machine Sci., 34: 425 (2016). Crossref
D. Wheeler, Lubricants, 6, No. 3: 84 (2018). Crossref
Y. Wang, C. Qian, L. Kong, Q. Zhou, and J. Gong, Appl. Sci., 10, No. 8: 2669 (2020). Crossref
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
T. Pryhorovska and L. Ropyak, Proc. Int. Conf. Adv. Optoelectronics Lasers (Sept. 6–8, 2019, Sozopol), p. 493.
O. Onysko, V. Panchuk, V. Kopei, Y. Havryliv, and I. Schuliar, J. Phys.: Conf. Series, 1781: 012028 (2021). Crossref
L. Ropyak, V. Vytvytskyi, A. Velychkovych, T. Pryhorovska, and M. Shovkoplias, IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 1018: 012014 (2021). Crossref
V. Kopei, O. Onysko, C. Barz, P. Dašić, and V. Panchuk, Machines, 11, No. 2: 263 (2023). Crossref
I. Shatskyi, L. Ropyak, and A. Velychkovych, Eng. Solid Mechan., 8, No. 4: 301 (2020). Crossref
Y. Y. Striletskyi, S. I. Melnychuk, V. M. Gryga, and O. P. Pashkevych, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, No. 3: 19 (2020). Crossref
L. S. Saakiyan, A. P. Efremov, L. Ya. Ropyak, and A. V. Gorbatskii, Sov. Mater. Sci., 23, No. 3: 267 (1987). Crossref
L. S. Saakiyan, A. P. Efremov, and L. Ya. Ropyak, Protection of Metals, 25, No. 2: 185 (1989).
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
V. Tyrlych and V. Moisyshyn, Mining of Mineral Deposits, 13, No. 3: 127 (2019). Crossref
M. Bembenek, T. Mandziy, I. Ivasenko, O. Berehulyak, R. Vorobel, Z. Slobodyan, and L. Ropyak, Sensors, 22, No. 19: 7600 (2022). Crossref
I. P. Shatskii, J. Appl. Mech. Technol. Phys., 30, No. 5: 828 (1989). Crossref
T. O. Pryhorovska, Machining Sci. Technol., 21, No. 1: 37 (2017). Crossref
D. A. Panevnik and A. S. Velichkovich, Neftyanoye Khozyaystvo, 2017, No. 1: 70 (2017) (in Russian).
O. Bazaluk, O. Dubei, L. Ropyak, M. Shovkoplias, T. Pryhorovska, and V. Lozynskyi, Energies, 15: 83 (2022). Crossref
V. B. Tarelnyk, O. P. Gaponova, Ye. V. Konoplyanchenko, N. S. Yevtushenko, and V. O. Herasymenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 6: 795 (2018).
S. Prakash and A. Mukhopadhyay, Int. J. Mining, Reclamation and Environment, 34, No. 2: 101 (2020). Crossref
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
O. Ivanov, P. Prysyazhnyuk, D. Lutsak, O. Matviienkiv, and V. Aulin, Management Systems in Production Eng., 28, No. 3: 178 (2020). Crossref
T. M. Radchenko, O. S. Gatsenko, V. V. Lizunov, and V. A. Tatarenko, Prog. Phys. Met., 21, No. 4: 580 (2020).
P. Prysyazhnyuk, R. Bishchak, S. Korniy, M. Panchuk, and V. Kaspruk, CEUR Workshop Proc., 3039: 300 (2021).
K. H. Levchuk, T. M. Radchenko, and V. A. Tatarenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 1: 1 (2021) (in Ukrainian).
Ya. Kusyi, V. Stupnytskyy, O. Onysko, E. Dragašius, S. Baskutis, and R. Chatys, Eksploatacja i Niezawodność, 24, No. 4: 655 (2022). Crossref
Y. M. Kusyi and A. M. Kuk, J. Phys.: Conf. Series, 1426, No. 1: 012034 (2020). Crossref
V. I. Lavrinenko, G. D. Il’nyts’ka, and V. V. Smokvyna, J. Superhard Mater., 33, No. 4: 261 (2011). Crossref
V. B. Kopei, O. R. Onysko, and V. G. Panchuk, J. Phys.: Conf. Ser., 1426, No. 1: 012033 (2020). Crossref
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
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.
L. Ropyak and V. Ostapovych, Eastern-European J. Enterprise Technol., 2, No. 5 (80): 50 (2016) (in Ukrainian). Crossref
I. P. Shatskyi, L. Ya. Ropyak, and M. V. Makoviichuk, Strength Mater., 48, No. 5: 726 (2016). Crossref
I. P. Shatskyi, V. V. Perepichka, and L. Y. Ropyak, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 1: 69 (2020) (in Ukrainian). Crossref
T. O. Pryhorovska, S. S. Chaplinskiy, and I. O. Kudriavtsev, Petroleum Exploration and Development, 42, No. 6: 812 (2015). Crossref
K. G. Levchuk, SOCAR Proc., No. 2: 23 (2017). Crossref
V. Moisyshyn, I. Voyevidko, and V. Tokaruk, Mining of Mineral Deposits, 14, No. 3: 128 (2020). Crossref
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
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
M. Dutkiewicz, A. Velychkovych, I. Shatskyi, and V. Shopa, Materials, 15, No. 13: 4671 (2022). Crossref
A. S. Velichkovich, Chem. Petrol. Eng., 41: 544 (2005). Crossref
A. A. Bedzir, I. P. Shatskii, and V. M. Shopa, Int. Appl. Mech., 31, No. 5: 351 (1995). Crossref
I. Yo. Popadyuk, I. P. Shats’kyi, V. M. Shopa, and A. S. Velychkovych, J. Math. Sci., 215, No. 2: 243 (2016). Crossref
V. M. Shopa, I. P. Shatskii, and I. I. Popadyuk, Sov. Eng. Research, 9, No. 3: 42 (1989).
I. P. Shats’kyi, V. M. Shopa, and A. S. Velychkovych, Strength Mater., 53: 277 (2021). Crossref
V. Royzman, I. Drach, and A. Bubulis, 21st Int. Sci. Conf.: Mechanika (2016), p. 222.
V. Moisyshyn and K. Levchuk, Mining of Mineral Deposits, 10, No. 3: 65 (2016). Crossref
K. G. Levchuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 5: 701 (2018) (in Ukrainian).
V. Moisyshyn and K. Levchuk, Oil Gas Sci. Technol., 72, No. 5: 27 (2017). Crossref
I. P. Shatskii and V. V. Perepichka, J. Appl. Mech. Techn. Phys., 54, No. 6: 1016 (2013). Crossref
I. Shatskyi and V. Perepichka, Dynamical Systems in Applications (Ed. J. Awrejcewicz) (Springer: 2017), p. 335. Crossref
I. Shatskyi, V. Perepichka, and M. Vaskovskyi, Theor. Appl. Mech., 48, No. 1: 29 (2021). Crossref
M. Dutkiewicz, T. Dalyak, I. Shatskyi, T. Venhrynyuk, and A. Velychkovych, Appl. Sci., 11, No. 22: 10676 (2021). Crossref
I. P. Shats’kyi and A. B. Struk, Strength Mater., 41, No. 5: 548 (2009). Crossref
A. S. Velychkovych, A. V. Andrusyak, T. O. Pryhorovska, and L. Y. Ropyak, Oil Gas Sci. Technol., 74: 2019039 (2019). Crossref
I. I. Vytvytskyi, M. V. Seniushkovych, and I. P. Shatskyi, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 28, No. 5: 29 (2017).
I. Shatskyi, I. Vytvytskyi, M. Seniushkovych, and A. Velychkovych, IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng., 564: 012073 (2019). Crossref
I. Shatskyi, A. Velychkovych, I. Vytvytskyi, and M. Seniushkovych, Eng. Solid Mechanics, 7, No. 4: 355 (2019). Crossref
C. Liao, B. Balachandran, M. Karkoub, and Y. L. Abdel-Magid, J. Vibration Acoustic, 133, No. 4: 041008 (2011). Crossref
Sunit K. Gupta and Pankaj Wahi, J. Sound Vibration, 375: 332 (2016). Crossref
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
V. M. Moysyshyn, M. V. Lyskanych, L. V. Borysevych, and R. A. Zhovniruk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 12: 1729 (2020). Crossref
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
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).
Guangjian Dong and Ping Chen, Shock and Vibration, 2016: 7418635 (2016). Crossref
D. A. Castello and T. G. Ritto, J. Sound Vibration, 547: 117537 (2023). Crossref
F. F. Real, D. M. Lobo, T. G. Ritto, and F. A. Pinto, J. Petroleum Sci. Eng., 170: 755 (2018). Crossref
V. I. Gulyaev, S. N. Khudolii, and O. V. Glushakova, Strength Mater., 41: 613 (2009). Crossref
M. Kapitaniak, V. Vaziri, J. P. Chávez, and M. Wiercigroch, Mechanical Systems and Signal Processing, 100: 454 (2018). Crossref
Guangjian Dong and Ping Chen, Shock and Vibration, 2016: 7418635 (2016). Crossref
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
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).
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).
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).