WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Измерительная схема состоит из тензометрического датчика ПДМТ 14, усилителя 16, аналогово - цифрового преобразователя 17, компьютера 18 с необходимым программным обеспечением. Датчик измерительной схемы подключается к гидроцилиндру 12 с помощью штуцера.

Рисунок 5 -Схема лабораторного стенда Измерительная схема обеспечивает регистрацию аналоговых сигналов с записью данных на ПЭВМ.

На рисунке 6 приведена запись нагрузки во времени, создаваемой гидроударником при следующих параметрах: расходе жидкости Q=0,0125 м3/с;

жесткости пружины СПР=30000 Н/м; массе бойка mБ=15 кг; ходе бойка hБ=0,05 м. Из записи видно, что FМАХ=12,3 кН при частоте 13,3 Гц.

Лабораторными исследованиями определены величины динамических нагрузок, создаваемые гидроударником диаметром 114 мм. Так, с увеличением расхода жидкости с 0,0075 м3/с до 0,0175 м3/с (рисунок 7) при массе бойка 15кг и жесткости пружины 30000 Н/м динамическая нагрузка гидроударника возрастает с 5500 Н до 18500 Н, а с увеличением жесткости пружины с Н/м до 40000 Н/м динамическая нагрузка возрастает с 6800 Н до 15200 Н (рисунок 8).

Рисунок 6 - Зависимость динамической нагрузки от времени Рисунок 7-График зависимости динамической нагрузки на долото от расхода жидкости 10000 20000 30000 С-жесткость пружины, Н/м Рисунок 8–График зависимости динамической нагрузки на долото от жесткости пружин FНагрузка, Н В четвертой главе исследована динамика бурильного инструмента, оснащенного наддолотным гидроударником. Разработанная расчетная схема компоновки бурильного инструмента, оснащенного гидроударником приведена на рисунке 9. При разработке математической модели приняты следующие допущения: бурильная колонна представляется в виде однородного стержня бесконечной длины; шток гидроударника, соединенный с долотом, рассматривается как сосредоточенная масса; корпус гидроударника, соединенный с колонной, рассматривается как сосредоточенная масса;

взаимодействие долота с забоем рассматривается вязкоупругим.

Продольные колебания колонны бурильных труб описываются уравнением 2U U 2U + 2 - a2 =, (9) t2 t xгде U - упругое смещение сечения бурильной колонны в момент времени относительно от положения статического равновесия; v - коэффициент сопротивления; a - скорость распространения звука в материале труб; t- время;

x- координата рассматриваемого сечения.

Уравнение продольного перемещения штока имеет вид 2Y Y Z Y М = -C2Y - µ2 + C1(Z - Y )+ µ1 - t2 t t t (10) Y U - C3(Y -U )- µ3 x=0 x=t t где C1, C2, C3 -соответственно жесткость пружины, жесткость забоя, жесткость разделителя; µ1, µ2, µ3 - соответственно коэффициенты вязкого сопротивления пружины, забоя, разделителя; М - масса штока с наковальней и долотом; Y - координата наковальни.

Уравнение продольного перемещения бойка имеет вид 2Z Z Y m = Psin(t)- C1(Z - Y)- µ1 - (11) t2 t t где Z -координата бойка; m -масса бойка; P -амплитуда гидравлической силы; -круговая частота изменения гидравлической нагрузки.

1 – колонна труб; 2 – разделитель; 3 – боек с клапаном; 4 – пружина; 5 – шток с долотом; 6 – забой скважины; L – длина бурильной колонны Рисунок 9 – Расчетная схема компоновки бурильного инструмента, оснащенного наддолотным гидроударником Перемещение нижнего участка бурильной колонны имеет вид U Y U EF = -C3(Y -U )- µ3, (12) x=0 x=0 x=x t t где Е–модуль упругости материала труб; F–площадь поперечного сечения труб.

Начальные условия несущественны.

Решением дифференциальных уравнений (9)-(12) получена формула (13) для определения динамической нагрузки, создаваемой гидроударником.

PR1a FД = (C2 + µ2i), (13) c(ab - R3 2)- R12a 2 a = (R3 - EFk) b = R1 + R2 + R3 - М c = R1 - m где ; ; ;

R1=C1+µ1 i ; R2=C2+µ2 i ; R3=C3+µ3 i.

Расчеты проведены для следующих исходных данных: расход жидкости Q=0,005…0,018 м3/с; жесткость пружины СПР=10000…100000 Н/м.

На рисунках 10 и 11 показаны зависимости динамической нагрузки от жесткости пружины и расхода жидкости.

10000 30000 50000 70000 Жесткость пружины, Н/м Рисунок 10 – График зависимости динамической нагрузки на долото от жесткости пружины Рисунок 11–График зависимости динамической нагрузки на долото от расхода промывочной жидкости Нагрузка, Н Как видно из рисунка 10, при расходе жидкости 0,015 м3/с при увеличении жесткости пружины с 10000 Н/м до 100000 Н/м динамическая нагрузка на долото возрастает с 10600 Н до 20700 Н.

На рисунке 11 видно, что при жесткости пружины 30000 Н/м при увеличении расхода промывочной жидкости с 0,005 м3/с до 0,018 м3/с динамическая нагрузка на долото возрастает с 8200 Н до 11200 Н.

В пятой главе приведены результаты промысловых испытаний наддолотного гидроударника при бурении скважин малого диаметра.

Проведено бурение скважин №1900 и №1314 на Туймазинской площади в условиях ООО «Буркан» АНК «Башнефть» с применением наддолотного гидроударника в компоновке инструмента. При бурении скважин оценивались работоспособность гидроударника диаметром 114 мм и его влияние на механическую скорость бурения.

При бурении контролировались следующие параметры: нагрузка на долото, давление на стояке, расход промывочной жидкости, механическая скорость бурения. Для бурения скважин применялась буровая установка А-60, оснащенная буровым насосом НБ-125. Нагрузка на долото составляла 40...кН, а давление на стояке - 7...8 МПа. Буровой раствор имел плотность кг/м3, вязкость УВ-30 с, водоотдачу 8см3 за 30 минут. Расход промывочной жидкости составлял 0,010...0,011 м3/с. Вращение бурильной колонны осуществлялось ротором марки Р 400/80 с частотой вращения 75 об/мин.

Компоновка бурильного инструмента: для скв.№1900 - долото 123,8 ЕНР АК, калибратор КЛ 123, гидроударник, УБТ-108 мм длиной 12 м, СБТ-73 мм;

для скв.№1314 - долото 142,93ТК-ЗОД, гидроударник, колонна труб УБТ диаметром 108 мм длиной 28 м, колонна бурильных труб СБТ диаметром 73мм.

Установка гидроударника в компоновку бурильного инструмента осуществляется обычным способом. Перед спуском в скважину работа наддолотного гидроударника проверялась на устье восстановлением циркуляции. В процессе бурения контролировались интенсивность пульсаций промывочной жидкости и вибрации бурильного инструмента.

Бурение показало эффективность применения гидроударника данной конструкции, что подтверждено результатами бурения. Использование наддолотного гидроударника диаметром 114 мм при бурении скважин №(таблица 1) и № 1900 (таблица 2) позволило повысить механическую скорость на 25,5…48 % по сравнению с бурением аналогичных скважин.

Таблица 1 - Сравнительные данные механической скорости бурения скважины № 1314 «С» Номер скважины Страти- Тип V, м/ч / % к мех. Vг, м/ч / % к графия долота скорости оцен. мех. скорости бурения оцен. бурения 1314 «С» опытная Домани- 142,9 - 0,(бурение с ковый STR-30D / 148 % гидроударником) горизонт Средние значения по Домани- 142,9 0,67 - оценочным скважинам ковый STR-30D / 100 % № 371«С», 372«С», 434«С»,1469«С» (буре- горизонт ние без гидроударника) Таблица 2 - Сравнительные данные механической скорости бурения скважины № 1900 «С» Номер скважины Стратиг- Тип V, м/ч / % к Vг, м/ч / % к рафия долота мех. скорости мех. скорости оцен. бурения оцен. бурения 1900"С" опытная Кынов- 123,8 - 1,(бурение с ский ЕНР / 125,5 % гидроударником) горизонт 53АК Средние значения по Кынов- 123,8 1,02 - оценочным скважинам ский ЕНР / 100 % №1427«С», 2014«С», 2245«С», 2177«С» горизонт 53АК (без гидроударника)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1 Проведены аналитические исследования математической модели работы системы «долото-гидроударник-бурильная колонна», получена зависимость динамической нагрузки на забой от свойств бурильной колонны, гидроударника и забоя.

2 На основе проведенных исследований теоретически обоснована работа гидроударника для бурения скважин, установлены зависимости динамических параметров гидроударника от его конструктивных параметров и расхода промывочной жидкости.

3 Проведеные экспериментальные исследования позволили определить оптимальные параметры рабочих элементов гидроударника диаметром 114 мм:

масса 15 кг, жесткость пружины 30000 Н/м. Для данного типоразмера гидроударника при расходе жидкости 0,012 м3/с средняя величина динамической нагрузки составляет 12,4кН, а при расходе жидкости 0,017 м3/с составляет 18,3 кН.

4 Создана конструкция гидроударника, в котором возбуждение динамических ударов на долото осуществляется за счет действия ударов бойка, управляемого перекидным клапаном (пат.2167255 РФ).

5 При бурении скважин малого диаметра роторным способом с применением наддолотного гидроударника механическая скорость бурения увеличивается на 25,5…48 %.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Габдрахимов М.С., Хузина Л.Б., Сулейманов Р.И. Стенд для лабораторных испытаний вибраторов // Материалы 48-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.-Уфа: УГНТУ, 1997.- С.39-40.

2 Габдрахимов М.С., Хузина Л.Б., Сулейманов Р.И., Давыдов А.Ю.

Предварительные результаты лабораторных испытаний вибратора с перекидным клапаном // Материалы 49-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 50-летию Уфимского государственного нефтяного технического университета. Секция горногеологическая.-Уфа: УГНТУ, 1998.- С.110-111.

3 Габдрахимов М.С., Хузина Л.Б., Сулейманов Р.И., Давыдов А.Ю.

Промысловые испытания вибратора с перекидным клапаном // Нефть и газ 98:

Тез. докл. Межвуз. сб. научных тр. - Уфа: УГНТУ, 1998.-С.14-19.

4 Габдрахимов М.С., Султанов Б.З., Ханнанов С.Н., Сулейманов Р.И.

Вибратор для бурения скважин // Научные проблемы Западно-Сибирского нефтегазового региона: Тез. докл. науч.-техн. конф.- Тюмень: ТюмГНТУ, 1999.С.194.

5 Хузина Л.Б., Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И. Исследование вибратора с перекидным клапаном для бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин // Научные проблемы Западно-Сибирского нефтегазового региона: Тез. докл. науч.-техн. конф.- Тюмень: ТюмГНТУ, 1999.С.195-196.

6 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Габдрахимов Ф.С., Ханнанов С.Н.

Динамика работы гидроударника // Состояние и перспектива использования геофизических методов для решения актуальных задач поисков, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых: Материалы Республиканской научно-практической конференции (Октябрьский, 23-августа 1999 года) /Ред. кол.: К.В. Антонов (гл. редактор) и др.-Управление по недрам РБ, ОАО НПП «ВНИИГИС».-Октябрьский, 1999.-С.417-419.

7 Габдрахимов М.С., Султанов Б.З., Сулейманов Р.И., Габдрахимов Ф.С.

Повышение эффективности работы вибратора, предназначенного для бурения скважин // Наука и технология углеводородных дисперсных систем: Науч. тр.

второго Междунар. симп.-Уфа: ГИНТЛ «Реактив», 2000.-Т.2.- С.150-151.

8 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И. Лабораторные исследования работы двухчастотного вибратора // Проблемы нефтедобычи Волго-Уральского региона: Сб. тез. докл. науч.-техн. конф.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000.- С.54-55.

9 Сулейманов Р.И. Методика исследования работы двухчастотного вибратора на стенде. // Проблемы нефтедобычи Волго - Уральского региона: Сб. тез. докл. науч.-техн. конф.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000.- С.55-56.

10 Габдрахимов М.С., Хузина Л.Б., Сулейманов Р.И. Создание пульсированной промывки вибратора // Проблемы нефтедобычи ВолгоУральского региона: Сб. тез. докл. науч.-техн. конф.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000.- С.129.

11 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Габдрахимов Ф.С., Сулейманов Ренард И. Повышение мощности вибратора для бурения скважин роторным способом // Опыт, проблемы и перспективы внедрения методов виброакустического контроля и диагностики машин и агрегатов: Сб. науч. тр.Октябрьский: ОФ УГНТУ, 2000.- С.130-133.

12 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Габдрахимов Ф.С. Промысловые испытания вибратора с подвижным штоком // Опыт, проблемы и перспективы внедрения методов виброакустического контроля и диагностики машин и агрегатов: Сб. науч. тр. - Октябрьский: ОФ УГНТУ, 2000.- С.133-134.

13 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И. Оптимизация работы двухчастотного вибратора // Научные проблемы Волго-Уральского нефтегазового региона. Технические и естественные аспекты: Сб. науч. тр.:

В 2 т. / Ред.кол.: В.Ш. Мухаметшин и др.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. Т.2.- С.18-20.

14 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Рязанцев А.О., Габдрахимов Н.М.

Двухчастотный вибратор: снятие амплитудно-частотной характеристики // Научные проблемы Волго-Уральского нефтегазового региона. Технические и естественные аспекты: Сб. науч. тр.: В 2 т. / Ред.кол.: В.Ш. Мухаметшин и др.Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. Т.2.-С.20-22.

15 Пат. 2167255 РФ, МКИ 7 Е21 В 4/14. Гидроударник для бурения скважин/ Б.З. Султанов, М.С. Габдрахимов, Н.М.Габдрахимов, Р.И.Сулейманов (РФ).-№ 99112602/03; Заявлено 09.06.1999; Опубл. 20.05.2001// Изобретения.2001.-№14.

16 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Хузина Л.Б. Бурение скважины с применением двухчастотного вибратора // Нефть и газ-2001: проблемы добычи, транспорта и переработки: Межвуз. сб. науч. тр. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.-С.222-223.

17 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Хузина Л.Б. Лабораторные испытания двухчастотного вибратора с подвижным штоком на стенде // Нефть и газ-2001: проблемы добычи, транспорта и переработки: Межвуз. сб. науч. тр.Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.-С.224-226.

18 Сулейманов Р.И. Лабораторный стенд для испытания двухчастотного вибратора с подвижным штоком/ Нефть и газ-2001: проблемы добычи, транспорта и переработки: Межвуз. сб. науч. тр.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.С.272-273.

19 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Хузина Л.Б. Зарезка бокового ствола скважины с использованием двухчастотного вибратора // Актуальные проблемы Волго-Уральской нефтегазоносной провинции: Тез. докл. Междунар.

науч.-практ. конф.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.-С.39-40.

20 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Хузина Л.Б. Результаты лабораторных исследований двухчастотного вибратора с подвижным штоком // Актуальные проблемы Волго-Уральской нефтегазоносной провинции: Тез.

докл. Междунар. науч.-практ. конф. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.-С.40.

21 Габдрахимов М.С., Сулейманов Р.И., Габдрахимов Н.М.

Гидромеханический двухчастотный вибратор для бурения и производства скважинных работ // Севергеоэкотех-2001: Тез. докл. Межрегион. молодежной научн. конф. - Ухта, 2001.-С.79.

Pages:     | 1 ||






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