Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Геотехническая и горная механика

Диссертационная работа:

Биланенко Николай Александрович. Установление оптимальных кинетических характеристик шарошечных долот с целью повышения эффективности бурения скважин : ил РГБ ОД 61:85-5/3596

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Современное состояние вопроса выбора и отработки буровых долот шарошечного типа 10

1.1. Вопросы выбора и отработки буровых долот в промысловых условиях II

1.2. Анализ литературных источников в области изучения процесса бурения 15

1.3. Анализ экспресс-методов выбора и отработки буровых долот 22

1.4. Краткий анализ аналитической модели работы шарошечных долот на деформируемом забое скважины 30

2. Задачи и методика исследований 39

2.1. Задачи исследований 39

2.2. Методика исследований 44

3. Теоретические исследования механизма взаимодействия шарошек с поверхностью забоя скважины 59

3.1. Исследования кинематики зубчатого венца чистого качения

3.2. Исследования механизма взаимодействия зубьев периферийных калибрующих венцов долота со смещенными осями вращения шарошек 77

4. Исследование возможностей и путей использования аналитической модели работы бурового долота 88

4.1. Теоретические основы совершенствования геометрии бурового долота 92

4.2. Решение оптимизационной задачи применительно к одношарошечным долотам 103

4.3. Решение оптимизационной задачи применительно к трехшарошечным долотам 130

5. Основы методики выбора и отработки буровых долот 149

5.1. Аналогия решения конструкторских и технологических задач 149

5.2. Основы экспресс-метода выбора и отработки буровых долот 157

5.2.1. Общие положения 159

5.2.2. Методическая схема выбора и отработки бурового долота 162

5.3. Апробация основных положений экспресс-метода выбора и отработки долот в промысловых условиях 172

5.4. Вопросы организации и функционирования служб контроля качества и отбраковки буровых долот 179

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 184

ЛИТЕРАТУРА 186

ПРИЛОЖЕНИЯ 200 

Введение к работе:

Актуальность проблемы. В материалах ХХУІ съезда КПСС сказано: "Улучшить технико-экономические показатели буровых работ за счет ускоренного перевооружения, дальнейшего совершенствования технологии и организации их ...". Одной из важнейших задач при решении этих вопросов является рациональная эксплуатация породоразрушающих инструментов, в частности, буровых долот шарошечного типа, на которые приходится более 90 % объемов бурения нефтяных и газовых скважин.

Решение оптимизационной задачи - рациональная эксплуа -тация породоразрушающего инструмента состоит из вопросов правильного выбора буровых долот для заданных геолого-технических условий и назначения соответствующих параметров режима бурения.

Отечественные и зарубежные исследования показывают, что ошибка при выборе бурового долота в смежных типах уменьшает его проходку до 20 %. При настоящих объемах бурения нефтяных и газовых скважин это приводит к значительному удорожанию буровых работ. С увеличением глубин нефтяных и газовых скважин, с повышением стоимости породоразрушающих инструментов, в ближайшее время, вопросы рационального выбора отработки буровых долот будут стоять еще острее.

До настоящего времени вопросы выбора и отработки буровых долот в определенных геолого-технических условиях базирова -лись на стохастических моделях с использованием промысловой информации что, как показал опыт и теоретические исследования последних десятилетий, связано с большими трудностями при сборе объективной и в достаточном объеме информации и, следовательно, ведет к значительным погрешностям при решении оптимизационной задачи рациональной эксплуатации породораз -рушащих инструментов.

Поэтому разработка новой методологической основы для рационального выбора и отработки буровых долот остается ак -туальной.

Проведение таких исследований предусматривалось координационными планами НИОКР в области породоразрушающего инструмента, HTG Мингазпрома, решением отдела минеральных ресурсов ГКНТ при Совете Министров СССР, заданием Мингазпрома М-4.

Цель работы заключается в повышении эффективности работы буровых долот на основе их математической модели.

Основные задачи исследований.

1. Исследование кинематических параметров зубчатого венца на аналитической модели.

2. Исследование работоспособности буровых шарошечных долот по их кинетическим характеристикам.

3. Установление аналогии при решении обратных конструкторских и технологических задач в области бурового долота.

4. Разработка основ экспресс-метода и отработки буровых долот на основе их кинетических паспортов.

5. Исследование вопросов организации и функционирования служб входного контроля качества и отбраковки долот на буровых предприятиях.

Научная новизна. В работе установлены новые аналитические зависимости для определения скоростей соударения и дви -женил в контакте с забоем элементов вооружения зубчатого венца шарошки и впервые получена нелинейная аналитическая зависимость между углами поворота венца вокруг своей оси и вокруг оси долота, что позволило впервые объективно оценить допущение аналитической модели работы долота на деформируемом забоев скважины.

На основе исследований работоспособности различных модификаций одно- и трехшарошечных буровых долот по их кинетическим характеристикам впервые определена единая основа решения обратных конструкторских и технологических задач в области поро-доразрушающего инструмента.

Разработан принципиально новый экспресс-метод выбора и отработки буровых долот с использованием новой формы их паспорта, содержащего информацию по кинетике шарошек долота и схему использования этой информации при решении оптимизационных задач.

Обоснованы необходимые условия при решении оптимизационной технологической задачи, наличие кинетической информации в паспорте бурового долота и обеспечение стабильного качества используемых породоразрушающих инструментов, шарошечного типа. На уровне изобретения ( а.с. В 989302) предложен способ контроля наружного диаметра шарошечного долота и устройства для его осуществления.

Практическая ценность. Получены аналитические выражения для максимальных скоростей соударения и движения в контакте зубьев шарошек для общего случая, вычисления по которым дают наглядную картину взаимодействия с забоем зубчатых венцов шарошечных долот различных модификаций при их проектировании и совершенствовании.

Построена зависимость стойкости вооружения одношарошечных долот, в различных по абразивности горных породах, от их диаметра, которая позволяет определять относительную стойкость долота на забое и степень рационального использования твердосплавного вооружения.

Завершен комплекс работ для широкого внедрении технологии выбора и отработки шарошечных долот на детерминированной основе при решении оптимизационных задач в бурении - разработаны основы методики выбора и отработки буровых долот различных модификаций в заданных геолого-технических условиях;

- разработан паспорт бурового долота шарошечного типа с включением кинетических характеристик;

- переданы в СКВ по долоту ПО "Куйбышевбурмаш" методики и программы для расчета кинетических характеристик всех выпускаемых шарошечных долот;

- проведены работы по организации служб входного контроля качества долот в ряде производственных объединений.

Разработаны и переданы в ГосФАП алгоритмы и программа "Вычисление кинетических характеристик долот со смещенными осями вращения шарошек в плане" инв. №11006056, а также в ОФАПгазпром "Программа вычисления и анализа кинетических характеристик долот с несмещенными осягли вращения шарошек в плане" инв. № 267; "Вычисление и анализ кинетических характеристик долот со смещенными осями вращения гарошек в плане", инв.] 282.

Реализация работы в промышленности. Разработаны и внедрены в СКВ по долоту ПО "Куйбышевбурмаш" и на Дрогобычском долотном заводе методики вычисления и анализа кинетических характеристик буровых шарошечных долот с несмещенными осями вращения шарошек в плане; со смещенными осями вращения шарошек в плане; со сферической формой шарошек (одношарошечных); которые используются при разработке новых и совершенствовании серийных конструкций долот.

Трехшарошечное долото Ш 215,9 МСЗ-ГН, разработанное с использованием методики СредазБШгаза принято к серийному производству с 1981 года на ПО "Куйбышевбурмаш". Экономический эффект на долото составил 430,98 рублей.

Одношарошечные долота диаметром 190,5 мм и 215,9 мм со ступенчатым размещением вооружения усовершенствованные с использованием методики СредазНИИгаза приняты к серийному производству с 1983 года на ПО "Куйбышевбурмаш".

Разработана "Временная методика выбора буровых долот и режимов их отработки", утверждена Мингазпромом и апробирована при бурении опорно-технологических и эксплуатационных скважин в объединениях "Узбекбургаз" и "Укрбургаз". Использование методики при проводке двух скважин на месторождении Шуртан Муба-рекского УБР ПО "Узбекбургаз" позволило получить экономический эффект в сумме 45970 рублей.

Применение при бурении разведочных скважин на площадях ПО "Узбекнефтегазгеология" опытных одношарошечыых долот 1-190,5 C3-H-I3 со ступенчатым размещением вооружения, созданных и отработанных по методикам СредазНИИгаза дало экономический эффект в сумме II5030 рублей.

Автор принимал непосредственное участие при организации служб входного контроля качества и отбраковки буровых долот в производственных объединениях: "Узбекбургаз", "Туркменюжбур-газ", "Укрбургаз", "Ставропольгазпром", "Узбекнефтегазгеология". Разработаны, изготовлены и проходят опытную эксплуатацию устройства для контроля наружного диаметра шарошечных долот.

Апробация -работы. Вопросы, составляющие содержание диссертации, докладывались и обсуждались на: научно-техническом семинаре "Породоразрушающий инструмент на основе сверхтвердых композиционных материалов в бурении разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ", г.Киев, май 1979 г., расширенном заседании лаборатории одношарошечного долота СевКавНИПИ-нефть, г.Грозный, май 1981 г., Ш Ухтинской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, г.Ухта, апрель 1982 г., Ш Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, г.Ташкент, декабрь, 1982 г., научно-техническом совещании "Вопросы совершенствования выбора и отработки буровых долот с целью повышения ТЭП бурения в условиях Средней Азии", г.Ташкент, май 1983 г.

Публикации. Основное содержание диссертации освещено в 14 опубликованных работах (16 статей и I изобретение).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 133 наименований, изложена на 217 страницах машинописного текста содержащих 26 рисунков и 23 таблицы.

Автор выражает благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору Мамаджанову Ульмасу Джураевичу и научному консультанту кандидату технических наук, старшему научному сотруднику Стеклянову Борису Леонтьевичу.

Подобные работы
Фикрет Сеид-Рза оглы
Разработка технологии с целью повышения эффективности зарезки новых стволов на больших глубинах
Агаев Фиридун Елчу оглы
Разработка методов диагностирования и классификации осложнений с целью повышения эффективности проводки скважин
Силаев Владимир Иванович
Повышение эффективности бурения с отбором керна роторным способом в сложных геологических условиях
Костянов Валентин Михайлович
Повышение качества вскрытия продуктивных объектов путем регулирования гидродинамического давления при бурении скважин (на примере месторождений Западного Казахстана)
Пестров Александр Петрович
Разработка рациональных схем промывочных устройств трехшарошечных долот для бурения скважин в условиях Западной Сибири
Лягов Александр Васильевич
Разработка гидродинамических виброгасителей с центраторами для совершенствования технологии турбинного бурения наклонных скважин
Кульчицкий Валерий Владимирович
Проектирование специальных профилей и разработка технологии бурения наклонно направленных скважин применительно к эксплуатации месторождений механизированными способами
Симонов Валерий Иванович
Исследование причин возникновения осложнений и разработка мероприятий по их предотвращению при бурении глубоких разведочных скважин в зонах аномально высоких пластовых давлений (на примере месторождений Ямальской нефтегазоносной области)
Магерамов Адиль Фарман оглы
Совершенствование технологии и технических средств отбора керна при бурении структурно-поисковых скважин
Мехрабов Муса Аллахверди оглы
Научные основы предупреждения перехода газопроявлений в выбросы и открытые фонтаны при бурении нефтяных и газовых скважин

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net