The impact of vibration mechanism’ installation place on the process of retrieving stuck drill pipe

Purpose. The present paper studies the dependence of the dynamic oscillatory movements in the area of drill string sticking on the parameters of vibrating mechanism and place of its installation in the heavy weight drill pipe. The authors focus specifically on conditions responsible for resonant vibrations excitation in the drill string, which facilitates the release of stuck drill pipe. The aim is to use the results of the research in the development of the method for vibrator application, to work out recommendations concerning the choice of its installation place in the heavy weight drill pipe, its tuning to the resonant frequency, the choice of induced force amplitude. Methods. The authors proposed a mathematical model of the drill string functioning with vibration mechanism installed into the heavy weight drill pipe. The vibrator is needed to eliminate sticking of the drilling tool. The suggested discrete-continuum model which takes wave processes into account allows to conduct grounded experimental research. Findings. The developed mathematical model served as the basis for designing a computer program aimed to visualize oscillatory processes taking place in the string of pipes, and to calculate basic dynamic and kinematic characteristics of the analyzed system. Frequency oscillation spectrum was calculated for the selected layout of the drill string and the resonant amplitudes at these frequencies. Originality. The proposed technique allows to significantly determine strains, stresses and safety margins in the arbitrary drill string section more accurately and to predict its sticking while drilling oil and gas boreholes. Practical implications. A specific method of selecting a place for the vibrator installation was elaborated. Recommendations concerning the choice of installation site, amplitude of excitation force, resonant frequencies for elimination of pipes’ sticking and prevention of drill strings destruction are provided.Мета. Дослідити залежності динамічних характеристик коливальних рухів у місці застрявання бурильної колони від параметрів вібраційного механізму та місця його установки в обтяжненій бурильній трубі. Окремо розглянути умови збурення резонансних коливань у бурильній колоні. За результатами проведених досліджень розробити методику застосування вібратора, рекомендації з вибору місця його встановлення в обтяжненій бурильній трубі, настроювання на резонансну частоту, вибору амплітуди збурювальної сили. Методика. Для проведення експериментальних досліджень отримана дискретно-континуальна модель, в якій враховано хвильові процеси. Запропоновано математичну модель роботи бурильної колони з вібраційним механізмом, вмонтованим в обтяжену бурильну трубу. Результати. На основі математичної моделі складено комп’ютерну програму для візуалізації коливальних процесів, що відбуваються в колоні труб, та чисельного розрахунку основних кінематичних і динамічних характеристик досліджуваної системи. Розраховано частотний спектр власних коливань для вибраної компоновки бурильної колони, а також резонансні амплітуди на цих частотах. Наукова новизна. Запропонована методика дозволяє забезпечити суттєве підвищення точності визначення зусиль, напружень і запасів міцності у довільному перерізі колони труб, а також прогнозувати прихоплення бурильних колон при бурінні нафтових і газових свердловин. Практична значимість. Наведено методику вибору місця монтування вібратора. Розроблено рекомендації з вибору місця установки, амплітуди збуреної сили й резонансних частот для ліквідації прихоплень труб и попередження руйнування бурильних колон.Цель. Исследовать зависимости динамических характеристик колебательных движений в месте прихвата бурильной колонны от параметров вибрационного механизма и места его установки в утяжеленной бурильной трубе. Отдельно рассмотреть условия возбуждения резонансных колебаний в бурильной колоне. По результатам проведенных исследований разработать методику использования вибратора, рекомендации по выбору места его установки в утяжеленной бурильной трубе, настраивания на резонансную частоту, выбора амплитуды вынужденной силы. Методика. Для проведения экспериментальных исследований получена дискретно-континуальная модель, в которой учтены волновые процессы. Предложенная математическая модель работы бурильной колонны с вибрационным механизмом, вмонтированным в утяжеленную бурильную трубу. Вибратор используется для ликвидации прихватов бурильного инструмента. Результаты. На основании этой модели составлена компьютерная программа с целью визуализации колебательных процессов, происходящих в колонне труб, и числового расчета основных кинематических и динамических характеристик исследуемой системы. Произведен расчет частотного спектра собственных колебаний для выбранной компоновки бурильной колонны, а также резонансных амплитуд на этих частотах. Научная новизна. Предложенная методика позволяет обеспечить существенное повышение точности определения усилий, напряжений и запасов прочности в произвольном сечении колонны труб и прогнозировать прихваты бурильных колонн при бурении нефтяных и газовых скважин. Практическая значимость. Приведена методика выбора места монтирования вибратора. Даны рекомендации по выбору места установки, амплитуды возбуждающей силы и резонансных частот для ликвидации прихвата труб и предупреждения разрушения бурильных колонн.The authors express their sincere gratitude to Dr. Ja. Kuntsyak (Joint Stock Company “Scientific Design Bureau for Testing of Drilling Tools”, Kyiv, Ukraine) and Prof. V. Vekeryk (Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine) for consultations on technical issues of borehole drilling. Scientific advice was obtained from The National Academy of Sciences of Ukraine, Academic Society of Michal Baludyansky (Bratislava, Slovak Republic), National Lviv Polytechnic University (Lviv, Ukraine). We greatly appreciate Prof. B. Kopej (Ivano-Fran-kivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine) for his valuable improvements to this manuscript

Polarized Proton Pionic Capture in Deuterium as a Probe of 3N Dynamics

The proton analyzing power Ay in pion production reaction pd --> pi0 3He has been calculated including one- and two-body meson production mechanisms with a proper treatment of the three-nucleon dynamics and an accurate solution of the 3N bound-state problem for phenomenological two-nucleon potentials. In the region around the Delta resonance, the structure of the analyzing power can be understood once interference effects among amplitudes describing intermediate Delta N formation in different orbital states are considered along with the additional interference with the S-wave pion production amplitudes. Then, the inclusion of three-nucleon dynamics in the initial state produces the structure of the analyzing power that has been observed experimentally.Comment: 9 pages, 5 figure

Extending the lining life in circulatory vacuum units at OAO EVRAZ NTMK

Practical methods for extending the life of submersible tubes in vacuum chambers are considered. The structure of periclase-chromite components is studied. Refractories corresponding to optimal vacuum-chamber operation in the converter shop at OAO EVRAZ NTMK are selected. © 2013 Allerton Press, Inc

Incoherent pion photoproduction on the deuteron in the first resonance region

Incoherent pion photoproduction on the deuteron is studied in the first resonance region. The unpolarized cross section, the beam asymmetry, and the vector and tensor target asymmetries are calculated in the framework of a diagrammatic approach. Pole diagrams and one-loop diagrams with $NN$ scattering in the final state are taken into account. An elementary operator for pion photoproduction on the nucleon is taken in various on-shell forms and calculated using the SAID and MAID multipole analyses. Model dependence of the obtained results is discussed in some detail. A comparison with predictions of other works is given. Although a reasonable description of many available experimental data on the unpolarized total and differential cross sections and photon asymmetry has been achieved, in some cases a significant disagreement between the theory and experiment has been found. Invoking known information on the reactions $\gamma d\to\pi^0 d$ and $\gamma d\to np$ we predict the total photoabsorption cross section for deuterium. We find that our values strongly overestimate experimental data in the vicinity of the $\Delta$ peak.Comment: 22 pages, 23 figure

Хімічні компоненти ефірних олій із надземних частин рослин Pycnanthemum virginianum і P. californicum (Lamiaceae)

Aim. The research is aimed at determining the qualitative and quantitative content of essential oils in the aerial part of two species of the genus Pycnanthemum Michx. (Lamiaceae) – P. virginianum (L.) T. Durand & B.D. Jacks. ex B.L. Rob & Fernald and P. californicum Norr. exDurand. The plants were introduced in the M. M. Gryshko National Botanical Garden of National Academy of Sciences of Ukraine (Forest-Steppe zone). These are representatives of the flora of North America, and they are little known in Ukraine. Plants have useful medicinal and nutritional properties, but the biochemical composition of their essential oils has not been sufficiently studied in the world.Materials and methods. In the experiment, the aerial herbal part of plants collected during the flowering phase was used. The quantitative content of the essential oil was determined by the hydrodistillation method, and its qualitative characteristics were found by the GC-MS analysis. The chromatographic profile was obtained on an Agilent Technologies 7890. The component composition of the essential oil was determined on a gas chromatograph with a HP 6890 mass spectrometric detector with a mass spectrometric detector 5973. We used a mass spectrometric detector 1.6 – 800 a.o.m., EI ionization, SIM & Scan mode, “Hewlett Packard”, USA. Identification of essential oil components was performed using the NIST mass spectrum library in combination with AMDIS content-time identification programs.Results and discussion. P. virginianum was found to produce 1.96 ± 0.17 % of essential oil, in which 12 compounds out of 13 were identified; P. californicum had 2.66 ± 0.13 % of essential oil, 13 compounds out of 15 were identified. The essential oil samples obtained have pulegone as the dominant component: P. virginianum – 44.65 %, P. californicum – 86.07 %. In addition to it, they also contain thymol, myrcene, 1.8-cineole, menthone, limonene and other compounds.Conclusions. For the first time, the qualitative and quantitative composition of the essential oils of plants of P. virginianum and P. californicum species introduced in Ukraine has been determined. The results obtained indicate that when introduced plants have a high biosynthesizing ability to produce essential oil. Pulegone has been found to be the dominant component; therefore, the essential oil can be classified as a pulegone-type essential oil. We believe that the raw material of P. virginianum and P. californicum are potentially suitable for use in perfumery, cosmetics, aromatherapy, personal care products, dentistry, and in the pharmaceutical and food industries.Мета. Визначити якісний склад та кількісний вміст ефірних олій у надземній частині двох видів роду Pycnanthemum Michx. (Lamiaceae) – P. virginianum (L.) T. Durand & B.D. Jacks. ex B.L. Rob & Fernald та P. californicum Norr. ex Durand. Рослини інтродуковано в Національному ботанічному саду імені М. М. Гришка НАН України (лісостепова зона). Це представники флори Північної Америки, а в Україні вони маловідомі. Рослини мають корисні лікувальні та харчові властивості, але біохімічний склад їх ефірних олій у світі вивчено недостатньо.Матеріали та методи. В експерименті використано надземну трав’яну частину рослин, зібрану у фазу квітування. Кількісний вміст ефірної олії визначали методом гідродистиляції, а її якісні характеристики – методом ГХ-МС. Хроматографічний профіль отримували на хроматографі Agilent Technologies 7890. Компонентний склад ефірної олії визначали на газовому хроматографі HP 6890 з мас-спектрометричним детектором 5973. Мас-спектрометричний детектор 1,6 – 800 а.о.м., EI іонізація, SIM & Scan mode, «Hewlett Packard», США. Ідентифікацію компонентів ефірної олії виконували за допомогою бібліотеки мас-спектрів NIST у поєднанні з програмами ідентифікації вмісту AMDIS.Результати та обговорення. Виявлено, що P. virginianum продукує 1,96 ± 0.17 % ефірної олії, у якій ідентифіковано 12 сполук із 13 виявлених; P. californicum – 2,66 ± 0,13 %, ідентифіковано 13 сполук із 15. Отримані зразки ефірної олії за домінантний компонент мають пулегон: P. virginianum – 44,65 %, P. californicum – 86,07 %. Окрім нього, зразки також містять тимол, мірцен, 1,8-цинеол, ментон, лімонен та інші сполуки.Висновки. Уперше визначено якісний та кількісний склад ефірних олій рослин видів P. virginianum та P. californicum, інтродукованих в умови України. Отримані результати свідчать, що за інтродукції рослини мають високу біосинтезувальну здатність продукувати ефірну олію. Виявлено, що домінантним компонентом є пулегон, тому ефірну олію можна кваліфікувати як ефірну олію пулегонного типу. Вважаємо, що сировина P. virginianum та P. californicum потенційно придатна для використання в парфумерії, косметиці, ароматерапії, засобах особистої гігієни, стоматології, у фармацевтичній та харчовій промисловості

An Analysis of the Chemical Composition of the Atmosphere of Venus on an AMS of the Venera-12 Using a Gas Chromatograph

Eight analyses of the atmosphere of Venus were made beginning at an altitude of 42 km right down to the surface of the planet. The following were detected in the atmosphere of Venus: nitrogen in concentrations of 2.5 plus or minus 0.5 volumetric %, argon ir concentrations (4 plus or minus 2) x 10 to the minus 3 power volumetric %, CO--(2.8 plus or minus 1.4) x 10 to the minus 3 power volumetric % and SO2 in concentrations (1.3 plus or minus 0.6) x 10 to the minus 2 power volumetric %. The upper limits were estimated for the content of oxygen and water equal to 2 x 10 to the minus 3 power and 10 to the minus 2 power volumetric %, respectively

Control of Characteristics of Self-injected and Accelerated Electron Bunch in Plasma by Laser Pulse Shaping on Radius, Intensity and Shape

At the laser acceleration of self-injected electron bunch by plasma wakefield it is important to form bunch with small energy spread and small size. It has been shown that laser-pulse shaping on radius, intensity and shape controls characteristics of the self-injected electron bunch and provides at certain shaping small energy spread and small size of self-injected and accelerated electron bunch.Comment: 4 pages, 5 figures. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2001.01246, arXiv:2007.1298

Spatial datasets of radionuclide contamination in the Ukrainian Chernobyl Exclusion Zone

The dataset “Spatial datasets of radionuclide contamination in the Ukrainian Chernobyl Exclusion Zone” was developed to enable data collected between May 1986 (immediately after Chernobyl) and 2014 by the Ukrainian Institute of Agricultural Radiology (UIAR) after the Chernobyl accident to be made publicly available. The dataset includes results from comprehensive soil sampling across the Chernobyl Exclusion Zone (CEZ). Analyses include radiocaesium (134Cs and 134Cs) 90Sr, 154Eu and soil property data; plutonium isotope activity concentrations in soil (including distribution in the soil profile); analyses of “hot” (or fuel) particles from the CEZ (data from Poland and across Europe are also included); and results of monitoring in the Ivankov district, a region adjacent to the exclusion zone. The purpose of this paper is to describe the available data and methodology used to obtain them. The data will be valuable to those conducting studies within the CEZ in a number of ways, for instance (i) for helping to perform robust exposure estimates to wildlife, (ii) for predicting comparative activity concentrations of different key radionuclides, (iii) for providing a baseline against which future surveys in the CEZ can be compared, (iv) as a source of information on the behaviour of fuel particles (FPs), (v) for performing retrospective dose assessments and (vi) for assessing natural background dose rates in the CEZ. The CEZ has been proposed as a “radioecological observatory” (i.e. a radioactively contaminated site that will provide a focus for long-term, radioecological collaborative international research). Key to the future success of this concept is open access to data for the CEZ. The data presented here are a first step in this process. The data and supporting documentation are freely available from the Environmental Information Data Centre (EIDC) under the terms and conditions of the Open Government Licence: https://doi.org/10.5285/782ec845-2135-4698-8881-b38823e533bf