WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

На правах рукописи

СИМОНЯНЦ СЕРГЕЙ ЛИПАРИТОВИЧ НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕВОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ТУРБИННОГО БУРЕНИЯ Специальность 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень – 2004

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью "Велл Процессинг" Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор Спасибов Виктор Максимович – доктор технических наук, профессор Ширин Заде Сиявуш Али Сафтарович – доктор технических наук Курбанов Яраги Маммаевич Ведущая организация – Дочернее общество с ограниченной ответственностью "Буровая компания Открытого акционерного общества "Газпром" (ДООО "Бургаз")

Защита состоится 24 декабря 2004 года в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.01 при Государственном образователь ном учреждении "Тюменский государственный нефтегазовый универси тет" по адресу: 625039, Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского го сударственного нефтегазового университета по адресу: 625039, Тюмень, ул. Мельникайте, 72.

Автореферат разослан 24 ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор В.П. Овчинников 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. За 80 лет интенсивного развития и масштабного применения турбобуров в нашей стране было построено огромное количество скважин в Урало Поволжье, Западной Сибири и других регионах, пробурена самая глубокая скважина в мире – Кольская СГ 3, а Российская Федерация стала одной из крупнейших нефтегазовых держав. В течение многих десятилетий применение турбинного способа составляло около 80 процентов от общего объема проходки. Известные преимущества турбинного бурения заключались в значительном росте ско рости бурения по сравнению с другими способами, а также в существенной экономии затрат на дорогостоящие высокопрочные бурильные и утяже ленные трубы.

На сегодняшний день Россия, как и ранее Советский Союз, являет ся единственной страной в мире, продолжающей столь широко использо вать турбобуры. Однако, конструкции серийных турбобуров, которыми выполняется весь объем турбинного бурения, были разработаны около лет назад и с тех пор практически не обновлялись. Между тем за последние годы произошли существенные изменения как технических, так и эконо мических условий, в которых работают буровые предприятия, использую щие турбобуры. Появились новые более эффективные типы породоразру шающих инструментов: трехшарошечные долота с герметизированными маслонаполненными опорами и безопорные долота с алмазно твердо сплавными пластинами, требующие иных режимных параметров работы, чем те, которые могут обеспечить серийные турбобуры. Значительно воз росли показатели надежности и долговечности низкооборотных винтовых забойных двигателей – основного конкурента турбобуров. Установившие ся в стране рыночные экономические отношения определили новые подхо ды и требования к проблеме использования турбобуров, когда турбобур следует рассматривать не только как техническое средство для бурения скважин, но и как промышленный товар, который необходимо реализовать на рынке. Если не учитывать эти изменения и не предпринимать соот ветствующие меры по техническому переоснащению турбинного бурения, то относительные объемы применения этого высокоэффективного, тех нологичного и прогрессивного способа бурения могут существенно сокра титься.

Весь опыт развития конструкций турбобуров свидетельствует о том, что потенциал турбинного бурения далеко не исчерпан. Одним из основных направлений дальнейшего развития и совершенствования турбинного буре ния является техническая модернизация конструкций серийно выпускае мых турбобуров с целью обновления морально устаревшего парка гидротур бинных забойных двигателей. При этом необходим комплексный подход к оптимизации технологического процесса турбинного бурения и разработке конструкций и характеристик турбобуров, учитывающий физико механи ческие свойства горных пород, параметры проектного профиля ствола сква жины, характеристики выбранных типоразмеров долот, наземного бурового оборудования и т.д. Эта модернизация должна быть направлена на удов летворение потребностей буровых предприятий в использовании наиболее эффективных типов турбобуров при бурении скважин.

Таким образом, тема диссертационной работы посвящена научному обоснованию одного из важнейших и актуальных технико технологичес ких решений – целевой модернизации серийно выпускаемых турбобуров, внедрение которой позволяет провести техническое перевооружение тур бинного бурения, повысить его эффективность, улучшить технико эконо мические показатели строительства скважин и, тем самым, вносит суще ственный вклад в развитие нефтяной и газовой промышленности нашей страны.

Цель работы. Повышение эффективности турбинного способа буре ния нефтяных и газовых скважин путем проведения целевой технической модернизации серийно выпускаемых конструкций турбобуров на основе разработанных научно обоснованных методов и технических средств, рас ширяющих технологические и эксплуатационные возможности турбобу ров в различных геолого технических условиях.

Основные задачи работы 1. Анализ основных направлений повышения эффективности тур бинного способа бурения и эксплуатационных качеств турбобуров.

2. Исследование энергетических и эксплуатационных характеристик турбобуров.

3. Оптимизация параметров режима турбинного бурения.

4. Создание принципиально нового научно методического подхода к комплексной модернизации техники и технологии турбинного бурения.

5. Исследование и разработка новых и усовершенствованных конструкций технических средств для модернизации турбобуров.

6. Промышленное внедрение разработанных технико технологичес ких решений.

Методы исследований. Методической основой выполненных иссле дований является комплексный подход к решению основных задач работы.

При теоретических исследованиях были использованы современные мате матические методы, в т.ч. методы нечетких множеств. Обработка результа тов экспериментальных исследований проводилась с использованием ме тодов математической статистики. Достоверность и значимость научных положений были подтверждены результатами промысловых испытаний и внедрения разработанных технико технологических решений при турбин ном бурении нефтегазовых скважин в разных районах и геолого техничес ких условиях.

Научная новизна 1. В результате исследования проблемы повышения эффективности турбинного способа бурения на современном этапе, впервые научно обос новано проведение целевой технической модернизации серийных турбобу ров на комплексной основе оптимизации параметров режима бурения, раз работки новых технических средств и применения принципов унифика ции и апгрейда.

2. На основании разработанного научно методического подхода ре шена задача оптимизация режимов турбинного бурения в широком диапа зоне параметров путем регулирования и управления энергетическими ха рактеристиками турбобуров.

3. В результате использования метода нечетких множеств при реше нии многокритериальных задач, научно обоснован выбор оптимального ре жима работы долота, обеспечивающего заданный критерий оптимизации.

4. Научно доказана целесообразность уменьшения гидравлической нагрузки, действующей на осевую опору турбобура и увеличения коэффи циента полезного действия в рабочей зоне турбобура за счет применения несимметричных ступеней турбин.

Основные защищаемые положения 1. Концепция целевой системной модернизации техники и техноло гии турбинного бурения, направленная на улучшение характеристик и эксплуатационных качеств серийных турбобуров для повышения эф фективности и технико экономических показателей турбинного способа бурения.

2. Методические основы проектирования и выбора рациональных параметров характеристик турбобуров для оптимизации режимов турбин ного бурения.

3. Методические основы и технико технологические решения целе вой модернизации турбинного бурения при работе с шарошечными и ал мазными долотами.

4. Новые технические средства целевой модернизации серийных турбобуров: высокомоментные турбины ТВМ 195, стабилизированные шпиндели ШС 195, осевые опоры серии ПУМ.

Практическая ценность 1. Разработана и внедрена методика проектирования и выбора раци ональных энергетических характеристик турбобуров, позволяющая обес печить требуемые параметры турбобуров для заданных типоразмеров до лот и режимов бурения, с использованием разных типов турбин, ступеней гидроторможения и других технических средств.

2. Разработаны, испытаны и внедрены новые технические средства – турбины, шпиндели, осевые опоры, позволившие модернизировать серий ные турбобуры и обеспечить повышение эффективности и технико эконо мических показателей турбинного бурения.

3. Целевая системная модернизация позволяет буровым предприя тиям – потребителям турбобуров, расширить технологические возмож ности турбинного бурения, оптимизировать его режимы и повысить техни ко экономические показатели строительства скважин.

4. Целевая системная модернизация позволяет научно внедренчес ким, инновационным и машиностроительным предприятиям – разработ чикам и производителям техники турбинного бурения, создавать новые технические средства, повышающие эффективность и технико экономи ческие показатели турбинного бурения.

Реализация работы в промышленности. Разработанные техничес кие средства – высокомоментные турбины ТВМ 195, стабилизированные шпиндели ШС 195, осевые опоры серии ПУМ, и технологические реко мендации, позволившие модернизировать серийные турбобуры, в 2001– 2004 гг. прошли промысловые испытания и внедрены при турбинном буре нии нефтяных и газовых скважин в буровых предприятиях: РУП ПО "Бе лоруснефть", ОАО "ЛУКОЙЛ Калиниградморнефть", ООО "ЛУКОЙЛ Бурение", ДООО "Бургаз", ООО "Пурнефтегаз Бурение".

Апробация работы. Содержание диссертационной работы доклады валось в 1980–2004 гг. на всесоюзных и всероссийских научно техничес ких и практических конференциях и семинарах во ВНИИБТ, в быв.

Министерствах нефтяной промышленности и газовой промышленности, в Ассоциации буровых подрядчиков, в Ассоциации "Буровая техника", на Правлении НТО НГП им. акад. И.М. Губкина, в РУП ПО "Белоруснефть", ДООО "Бургаз", ООО "Пурнефтегаз Бурение", ООО "ЛУКОЙЛ Буре ние", в других предприятиях и обществах.

Публикации. Основные материалы диссертационной работы опуб ликованы в 60 печатных трудах, в т.ч. 3 монографиях, 1 обзоре, 9 патентах и авторских свидетельствах.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка использованных источников, включающего 110 наименований и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 43 таблицы.

Автор считает своим долгом почтить светлую память своего научно го руководителя доктора технических наук, профессора Р.А. Иоаннесяна, который оказал значительное влияние на его становление и выбор основ ных направлений исследований; светлую память доктора технических на ук, профессора Ю.Р. Иоанесяна, с которым автора связывала многолетняя совместная работа и совместные научные труды; светлую память доктора технических наук, профессора М.Т. Гусмана, с которым автор обсуждал многие вопросы развития турбинного бурения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности проблемы целе вой модернизации техники и технологии турбинного бурения и постанов ка основных задач исследования.

В первом разделе анализируется современное состояние основных способов проводки нефтяных и газовых скважин в аспекте реализации оп тимальных параметров режима бурения.

Рассмотрены основные исторические этапы развития турбинного бурения у нас в стране. Особо отмечена выдающаяся роль создателей пер вых советских многоступенчатых турбобуров, классиков теории и научно методической базы турбинного способа бурения Петра Павловича Шуми лова, Ролена Арсеньевича Иоаннесяна, Эйюба Измайловича Тагиева, Моисея Тимофеевича Гусмана. Показано, что значительный вклад в разви тие современной теории и практики турбинного бурения внесли Иоанесян Ю.Р., Любимов Г.А., Любимов Б.Г., Никитин Г.М., Булах Г.И., Баршай Г.С., Малкин Б.Д., Вадецкий Ю.В., Деркач Н.Д., Эскин М.Г., Симонянц Л.Е., Ку лябин Г.А., Султанов Б.З., Кузин Б.В., Малышев Д.Г., Агеев А.И., Шумилов В.П., Матевосян Ц.М., Потапов Ю.Ф., Шиндин А.Ф., Чайковский Г.П., Кравец С.Г., Мациевский В.П., Мойсеенко В.М., Василенко А.А., Литвяк В.А., Попко В.В., Абиян Х.Л., Лапавок В.С., Мелия В.А., Будянский В.С., Брудный Челядинов С.Ю., Миракян В.И., Пришляк И.Е., Несмеянов Г.Н., Гюлизаде У.А., Ледяшов О.А., Бикчурин Т.Н., Ильский В.Л., Кирия Т.А., Григорян Н.А., Багиров Р.Е., Шумова З.И., Собкина И.В., Ганелина С.А. и др., а также зарубежные исследователи В. Тираспольский, У. Маурер, Р.

Юргенс и др. Теоретические и экспериментальные исследования рабочего процесса турбобура, разработки его конструкций, энергетических характе ристик и технологий бурения, выполненные за 80 летнюю историю отече ственного турбинного бурения, вывели этот способ на передовые позиции в нефтяной и газовой промышленности нашей страны. Автор участвовал в этих работах, начиная с 1970 года.

Развитие турбинного бурения в нашей стране проходило в условиях государственно плановой системы хозяйствования, когда требовалось соз давать как можно больше разных конструкций турбобуров. Турбинное бу рение тех лет не нуждалось в значительных капитальных затратах, в част ности на дорогостоящие высокопрочные бурильные и утяжеленные трубы, и обеспечивало резкий и значительный рост скорости бурения по сравне нию с другими способами. Государственная поддержка позволяла прово дить широкомасштабные научно исследовательские и опытно конструк торские работы, но имела известные недостатки. Например, не все вновь создаваемые конструкции турбобуров были экономически целесообразны ми и выгодными из за того, что разработки новой турбинной техники не всегда проводились в соответствии с требованиями технологии бурения скважин.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»