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:

Герман Ольга Ильинична. Разработка динамически оптимальных компоновок сжатого низа бурильной колонны применительно к условиям бурения в Западной Сибири : ил РГБ ОД 61:85-5/4868

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5

1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДИНАМИКИ КОМПОНОВОК НИЗА
БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ 10

  1. Режимы работы компоновок низа бурильной колонны

  2. Существующие технические средства управления режимами работы низа бурильного инструмента. . 19

  3. Способы управления режимами работы низа бурильного инструмента 26

  4. Определение входного сопротивления компоновок низа бурильной колонны 29

  5. Основные сведения об методах исследования динамических характеристик бурильной колонны . 35

  6. Выводы 41

2. К ТЕОРИИ ДИНАМИКИ ОКАТОГО НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

  1. Экспериментальные исследования моделей низа бурильной колонны с переменной жесткостью и получение аппроксимирующих функций по перемещениям 43

  2. Теоретическое определение собственных частот и импеданса моделей низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью при поперечных колебаниях 51

  3. Математический анализ частотных свойств продольного импеданса компоновок низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью с сосредоточенными параметрами 57

  4. Расчет продольного импеданса компоновок низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью с распределенными параметрами 63

2.5. Выводы 79

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕМПФИРУЩИХ СВОЙСТВ
БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

  1. Методика исследований динамических свойств элементов бурильной колонны и приборы для проведения эксперимента 81

  2. Сравнительный анализ демпфирующих свойств стальных, легкосплавных и легкосплавных утолщенных бурильных труб при продольных

и поперечных колебаниях 87

  1. Определение демпфирующих свойств бурильных труб при статическом сжатии от импульсного возбуждения поперечных колебаний 90

  2. Выводы 94

4. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЩОВАНИЯ ЛЕГКОСПЛАВНЫХ УТОЛЩЕННЫХ
БУРИЛЬНЫХ ТРУБ В СОСТАВЕ КОМПОНОВКИ НИЗА БУРИЛЬНОЙ
КОЛОННЫ 95

  1. Влияние специальной динамически - мягкой компоновки на динамику забойного процесса. . . 101

  2. Влияние специальной динамически - мягкой компоновки на пространственную траекторию наклонно - направленных скважин НО

4.3. Выводы 118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119

ЛИТЕРАТУРА 120

ПРИЛОЖЕНИЕ: 129

П.І. Перспективные методы исследований вибраций

бурильной колонны 130

П.2. Описание программы вычисления интеграллов . . 137

П.З. Акт о проведении промысловых испытаний легкосплавных
утолщенных бурильных труб на Ватинском месторождении
Мегионского УБР 141

П.4. Расчет экономической эффективности бурения скважины
с применением легкосплавных утолщенных бурильных
труб на Ватинском месторождении (куст 48, скв.215)
в условиях Мегионского УБР, объединения "Нижневартовск-
нефтегаэ" 149

П.5. Сравнительные технико-экономические показатели при

бурении скважин с ЛУБТ (215) и без него (403) на кусте
48 Ватинского месторождения 151

П.6. Акт о внедрении легкосплавных утолщенных бурильных

труб в Мегионском УБР 152

П.7. Удостоверение на рационализаторское предложение . . . 154

П.8. Информационный лист Тюменского ЦНТИ "Специально динамически-мягкая компоновка бурильной колонны" .... 155

П.9. Распоряжение Главтюменнефтегаза о проведении испытаний
динамически-мягких компоновок (ДМК) низа бурильной
колонны по хоздоговору 36-80 157

П.10.Программы промысловых испытаний динамически-мягких компоновок (ДМК) низа бурильной колонны на Южно-

- Сургутском месторождении "Юганскнефтегаз" утвержден
ная Главтюменнефтегазом и ТгомИИ;
159

- утвержденная объединением "Юганскнефтегазом"; 163
П.II.Акт о проведении на Южно-Сургутской площади объедине
ния "Юганскнефтегаз" промышленного испытания ДМК низа
бурильной колонны 165

Введение к работе:

ІШЛ2М22ЛЕ22Мн/. В решениях ХХУІ съезда КПСС об основных направлениях экономического и социального развития СССР указано обеспечить дальнейшее развитие Западно - Сибирского территориально - производственного комплекса. Довести здесь в 1985 году добычу нефти, включая газовый конденсат, до 385 - 395 млн. тонн, газа до 330 - 370 млрд. куб. метрової].

Выполнение поставленной народохозяйственной задачи, во многом, зависит от совершенствования техники и передовой технологии, повышения технико-экономичзских показателей буровых работ, и в первую очередь от стойкости буровых долот, которая прямо связана с показателями бурения скважин. Существенное влияние при турбинном бурении на работу забойного инструмента оказывают волновые процессы, возникающие в нижней части колонны. Параметры вибрации бурильной колонны в основном определяются динамической жесткостью ее низа.

В Тюменской области при бурении наклонно-направленных скважин традиционно используются компоновки бурильной колонны, работающие как жестко динамически активный участок сжатого низа колонны: долото, турбобур, утяжеленные бурильные трубы, легкосплавные бурильные трубы. Такая компоновка увеличивает динамическое зубцо-вое воздействие долота на горную породу, сила которого определяется механическим импедансом, амплитудой и круговой частотой зуб-цовых перемещений корпуса долота на забое.

Динамичность работы долота на забое целесообразна при разбу-ривании твердых пород в режиме их объемного разрушения, когда принимаются все меры для повышения эффективности единичного акта зубцового поражения поверхности забоя.

На месторождениях же Среднего Приобья литологический разрез слагается из пластичных мягких пород и пород средней твердости.

Небольшая твердость и высокая моментоемкость при разрушении таких пород требует режима бурения, обеспечивающий максимальный крутящий момент на долоте при минимальной динамической силе.

Промысловый опыт бурения скважин в Сургутском нефтедобывающем районе Главтюменнефтегаза с применением наддолотного амортизатора "Кубанец-АН-168" подтвердил одновременное увеличение механической скорости бурения на ОД, проходки на долото на 16% при значительном возрастании стойкости опор и снижения уровня вибрации. Однако широкое применение специальных забойных амортизаторов для регулирования динамической нагрузки на долото на месторождениях в Западной Сибири сдерживается вследствие их конструктивной сложности, малой надежности, ограниченной полосы частот, которые они способны гасить, а также из-за отсутствия их серийного промышленного производства. Поэтому разработка оптимальных компоновок низа бурильной колонны с целью регулирования динамической нагрузки на долото для повышения эффективности процесса механического бурения скважин с учетом литологии Западной Сибири представляет практический и научный интерес.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка динамически оптимальных компоновок низа бурильной колонны путем изменения их жесткостных параметров.

Рс.новнаЄ-2Н2-2с.Р.22а21іїйя

1. Исследование динамических характеристик низа бурильной

колонны при гармонических колебаниях, как стержня с переменной жесткостью.

  1. Изучение динамических свойств бурильных труб.

  2. Установление влияния изменений динамических характеристик бурильной колонны в промысловых исследованиях за счет демпфирующих свойств легкосплавных утолщенных бурильных труб на основные технико-экономические показатели при бурении шарошечными долотами.

4. Разработка динамически оптимальных компоновок низа бу-

рильной колонны с применением ЛУЕГ и внедрение их на промыслах Тюменской области. Н,учная_новизн

1. Низ бурильной колонны рассматривается как стержень с пере
менной жесткостью, сосредоточенными и распределенными параметрами*
Для него получено уравнение, описывающее изменение собственной

частоты поперечных колебаний и импеданса.

  1. Определены резонансно-частотные характеристики продольного импеданса*

  2. Экспериментальными исследованиями установлена зависимость демпфирующих свойств бурильных труб при возбуждении в них продольных и поперечных колебаний в свободном и статически сжатом состояниях.

  3. Исследовано влияние изменений динамических характеристик бурильной колонны на параметры забойного процесса за счет использования демпфирующих свойств легкосплавных утолщенных бурильных труб.

  4. На основе полученных экспериментально-теоретических закономерностей изменения жесткоетных параметров компоновок низа бурильной колонны предложена динамически мягкая компоновка.

Пракмческая^ценность

Предложена методика расчета собственной частоты и импеданса, определение форм прогиба стержня переменной жесткости при применении экспериментально-теоретического метода, используя топографическую интерферометрию. Данная методика позволила в аналитическом виде получить решение волновых дифференциальных уравнений в частных производных. Предложена зависимость амплитудно-частотных характеристик продольного импеданса для расчета динамически мягких компоновок низа бурильной колонны при выборе оптимального режима работы долота.

32зШ2^бота_в_пОмцщленности. Результаты исследований использованы нами при разработке специальной динамически-мягкой

компоновки ( СДМК ) низа бурильной колонны, применительно к условиям бурения нефтяных наклонно-направленных скважин в Западной Сибири,

Предложенная компоновка внедрена в Мегионском управлении буровых работ объединения "Нижневартовскнефтегаз" Тшенской области. Экономический эффект от внедрения составил 1468 рублей на скважину.

Решением технического совета Главтюменнефтегаза результаты одобрены. Для дальнейшей разработки темы заключен пятилетний хоздоговор с последующей выдачей рекомендующего документа.

Работа выполнялась в рамках общей комплексной программы Минвуза РСФСР "Нефть и газ Западной Сибири", утвержденной приказом № 599 MB и ССО РСФСР от 15 октября 1981 г., и отнесена к важнейшему разделу 04.01.02.

Основные положения диссертации освещены в 16 печатных работах.

ІШЗ&ЙШЇШ-.ІШЙЇІШа Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

на второй Всесоюзной конференции по динамике и прочности нефтепромыслового оборудования ( Баку, 1977 г.);

пятой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ВНЙИТнефти ( Куйбышев, 1978 г.);

республиканской межвузовской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири" ( Тюмень, 1979 г.);

второй всесоюзной научно-технической конференции "Применение лазеров в приборостроении, машиностроении и медицинской технике" ( Москва, 1979 г.);

восьмой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ВНЙИТнефти ( Куйбышев, 1981 г.);

первой зональной научно-технической конференции "Нефть и газ

Западной Сибири" ( Тюмень, 1981 г,)»

четвертом Всесоюзном семинаре "Оптико-геометрические методы исследования деформаций и напряжений и их стандартизация" ( Горький, 1982 г.);

первой Республиканской научно-технической конференции "Проблемы освоения Западно-Сибирского топливно-энергетического комплекса" ( Уфа, 1982 г.);

третьей Всесоюзной научно-технической конференции "Разрушение горных пород при бурении скважин'РГП-82" (Уфа, 1982 г,);

Всесоюзном научно-техническом совещании "Создание бурового и нефтепромыслового оборудования для условий Сибири и Крайнего Севера" ( Тюмень, 1982 г.);

второй научно-технической конференции "Применение методов лазерной интерферометрии для повышения качества изделий" ( Миасс, 1983 г.);

Всесоюзной конференции "Экспериментальные методы исследований деформаций и напряжений" ( Киев, 1983 г.);

третьей Всесоюзной конференции по динамике, прочности и надежности нефтепромыслового оборудования ( Баку, 1983 г.);

на технических советах Главтгоменнефтегаза ( Тюмень, 1981, 1982, 1984 г.г.).

Выражаю глубокую признательность моему научному руководителю, доктору технических наук, профессору В.Е. Копылову за внимательное и доброжелательное руководство работой.

Подобные работы
Пестров Александр Петрович
Разработка рациональных схем промывочных устройств трехшарошечных долот для бурения скважин в условиях Западной Сибири
Блинов Борис Михайлович
Разработка технологии управления гидравлическими разрывами пластов при комбинированном способе крепления в разведочных скважинах Севера Западной Сибири
Ахметов Азат Ахметович
Разработка буровых растворов для вскрытия продуктивных горизонтов и капитального ремонта в скважинах с открытой призабойной зоной на газовых и газоконденсатных месторождениях Западной Сибири
Орман Леонид Мотельевич
Прогнозирование и предупреждение нарушений устойчивости стенок при бурении в осложненных условиях
Силаев Владимир Иванович
Повышение эффективности бурения с отбором керна роторным способом в сложных геологических условиях
Янтурин Руслан Альфредович
Совершенствование методов расчетов параметров компоновок низа бурильной колонны и их элементов для безориентированного бурения
Решетников Александр Данович
Разработка методов сооружения трубопроводов в условиях Западной Сибири, обеспечивающих рациональную загрузку линейного потока по сезонам производства работ
Хвоинский Леонид Адамович
Исследование и разработка методов обеспечения устойчивости дорожных конструкций автомобильных дорог Западной Сибири : На примере II, III и IU дорожно-климатических зон
Бячков Аркадий Иванович
Разработка конструктивно-технических решений объектов в суперблоках для нефтепромыслового и магистрального трубопроводного транспорта в Западной Сибири
Андреев Александр Геннадиевич
Разработка компоновок многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом

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