№69-20
До питання удосконалення технології приготування бурових розчинів за рахунок гідродинамічної кавітації
О.Ф. Камишацький1, Є.А. Коровяка2, В.О. Расцвєтаєв2,
В.В. Яворська2, О.О. Дмитрук2, Т.М. Калюжна2
1 ТОВ «Техпоставка», Дніпро, Україна
2 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 69:231-242
https://doi.org/10.33271/crpnmu/69.231
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Вдосконалення технології виготовлення бурових розчинів за рахунок застосування гідродинамічної кавітації.
Методика дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження гідродинамічної кавітації, виконано із застосуванням сучасних методів аналітичного аналізу і експериментальних досліджень, зокрема шляхом використання загальних принципів математичного та фізичного моделювання, методик обробки результатів досліджень у середовищах EXCEL, SolidWorks для подальшого їх аналізу.
Результати дослідження. Отримано розрахунок частоти кавітаційних коливань за параметрами пристрою для створення гідродинамічної кавітації. Теоретично обґрунтовано та отримано формулу для визначення часу диспергування матеріалу промивної рідини за частотою кавітаційних коливань. Досліджено процес переміщення бурової рідини у пристрої за допомогою відповідного програмного забезпечення у пакеті SolidWorks. Результати теоретичних досліджень були підтверджені практичними дослідженнями та були обрані основою для обґрунтування та розробки методики приготування бурових рідин.
Наукова новизна. Виконано моделювання та досліджено процес гідродинамічної кавітації в кавітаційному пристрої за допомогою візуалізації потоку із застосуванням програмного забезпечення SolidWorks. Такий підхід допоміг обґрунтувати та спрогнозувати тиск та швидкість потоку в кожній точці переходу діаметрів кавітаційного диспергатора. Це у свою чергу надало можливість за його допомогою зменшити гідравлічний опір та удосконалити конструкцію пристрою для реалізації технології приготування бурових розчинів за рахунок гідродинамічної кавітації. Такий підхід дозволив обґрунтувати та виконати віртуальні експерименти щодо технології приготування бурових розчинів, що дало змогу обрати раціональні конструктивні параметри кавітаційного диспергатора та у значній мірі заощадити кошти й час на виготовлення стендових зразків пристрою, зокрема різними конструктивними характеристиками.
Практичне значення. За результатами теоретичних та експериментальних досліджень обґрунтовано та запропоновано розробку удосконаленої технології приготування стабільних бурових розчинів за рахунок застосування раціональних показників гідродинамічної кавітації.
Ключові слова: спорудження свердловин, свердловина, метод диспергування, кавітація, буровий розчин, гідродинамічна суперкавітація, кавітаційний диспергатор.
Перелік посилань
1. Davydenko, A., & Kamyshatsky, A. (2016). Technology for preparing washing liquid. AGH Drilling, Oil, Gas, 33(4), 693-698.
https://doi.org/10.7494/drill.2016.33.4.693
2. Kamyshatskyi, O.F. (2014). Substantiation of parameters device for processing mud fluid at drilling wells. PhD Thesis. Ivano-Frankivsk.
3. Carpenter, J., Badve, M., Rajoriya, S., George, S., Saharan, V.K., & Pandit, A.B. (2017). Hydrodynamic cavitation: an emerging technology for the intensification of various chemical and physical processes in a chemical process industry. Reviews in Chemical Engineering, 33(5), 433-468.
https://doi.org/10.1515/revce-2016-0032
4. Davidenko, A.N., Kamyshatsky, A.F., & Sudakov, A.K. (2015). Innovative technology for preparing washing liquid in the course of drilling. Science and Innovation, 11(5), 5-13.
https://doi.org/10.15407/scine11.05.005
5. Amin, L.P., Gogate, P.R., Burgess, A.E., & Bremner, D.H. (2010). Optimization of a hydrodynamic cavitation reactor using salicylic acid dosimetry. Chemical Engineering Journal, 156(1), 165-169.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.09.043
6. Patil, L., & Gogate, P.R. (2018). Large scale emulsification of turmeric oil in skimmed milk using different cavitational reactors: A comparative analysis. Chemical Engineering and Processing-Process Intensification, 126, 90-99.
https://doi.org/10.1016/j.cep.2018.02.019
7. Kelkar, M.A., Gogate, P.R., & Pandit, A.B. (2008). Intensification of esterification of acids for synthesis of biodiesel using acoustic and hydrodynamic cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, 15(3), 188-194.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2007.04.003
8. More, N.S., & Gogate, P.R. (2018). Intensified degumming of crude soybean oil using cavitational reactors. Journal of Food Engineering, 218, 33-43.
https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.08.029
9. Dreus, A., Kozhevnikov, A., Sudakov, A., & Lysenko, K. (2016). Investigation of heating of the drilling bits and definition of the energy efficient drilling modes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7), 41-46.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.71995
10. Filimonenko, N.T., & Kozhevnikov, A.A., (2013). Solid Phase Motion in Intermittent Vertical Flow. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 4, 47-53.
11. Kozhevnykov, A.A., Khilov, V.S., Borysevych, O.A., & Belchitskyi, O.P. (2012). Experimental Research of the Boring Technology with Pulsating Instrument Rotation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 86-91.
12. Pawar, S.K., Mahulkar, A.V., Roy, K., Moholkar, V.S., & Pandit, A.B. (2017). Sonochemical effect induced by hydrodynamic cavitation: Comparison of venturi/orifice flow geometries. AIChE Journal, 10(63), 4705-4716
https://doi.org/10.1002/aic.15812
13. Gireesan, S., & Pandit, A.B. (2017). Modeling the effect of carbon-dioxide gas on cavitation. Ultrasonics sonochemistry, 34, 721-728.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.07.005
14. Sreedhar, B.K., Albert, S.K., & Pandit, A.B. (2017). Cavitation damage: Theory and measurements – A review. Wear, 372, 177-196.
https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.12.009
15. Jadhav, N.L., Sastry, S.K.C., & Pinjari, D.V. (2018). Energy efficient room temperature synthesis of cardanol-based novolac resin using acoustic cavitation. Ultrasonics Sonochemistry, 42, 532-540.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.12.001
16. Jadhav, A.J., Holkar, C.R., Goswami, A.D., Pandit, A.B., & Pinjari, D.V. (2016). Acoustic cavitation as a novel approach for extraction of oil from waste date seeds. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 4(8), 4256-4263.
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6b00753
17. Bethi, B., Sonawane, S.H., Rohit, G.S., Holkar, C.R., Pinjari, D.V., Bhanvase, B.A. & Pandit, A.B. (2016). Investigation of TiO2 photocatalyst performance for decolorization in the presence of hydrodynamic cavitation as hybrid AOP. Ultrasonics sonochemistry, 28, 150-160.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.07.008
18. Raut-Jadhav, S., Pinjari, D.V., Saini, D.R., Sonawane, S.H. & Pandit, A.B. (2016). Intensification of degradation of methomyl (carbamate group pesticide) by using the combination of ultrasonic cavitation and process intensifying additives. Ultrasonics sonochemistry, 31, 135-142.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.12.015
19. Raut-Jadhav, S., Badve, M.P., Pinjari, D.V., Saini, D.R., Sonawane, S.H. & Pandit, A.B. (2016). Treatment of the pesticide industry effluent using hydrodynamic cavitation and its combination with process intensifying additives (H2O2 and ozone). Chemical Engineering Journal, 295, 326-335.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.03.019
