Совершенствование наддолотного гидроударника для роторного способа бурения

• Автор: Сулейманов, Рустэм Исхакович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 108 с. : ил.

* СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЗОР РАНЕЕ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ ПО ДИНАМИКЕ

НИЗА БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

1.1 Источники возбуждения колебаний

1.2 Влияние колебаний на показатели бурения глубоких скважин

1.3 Конструкции гидроударников и вибраторов, нашедших

применение в бурении скважин

1.4 Постановка задачи исследования

* 2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГИДРОУДАРНИКА ДЛЯ

БУРЕНИЯ ГЛУБОКИХ СКВАЖИН

2.1 Необходимость разработки гидроударника

2.2 Конструктивная схема и описание наддолотного гидроударника
2.3 Динамика работы наддолотного гидроударника
2.4 Выводы по второй главе
3 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ
НАДДОЛОТНОГО ГИДРОУДАРНИКА
3.1 Разработка стенда для исследования работы гидроударника
'» 3.2 Оснащение стенда измерительными приборами
3.3 Тарирование измерительных устройств лабораторного стенда
3.4 Оценка погрешностей измерений
3.5 Испытание гидроударника и определение основных параметров
гидроударника диаметром 114 мм
3.6 Выводы по третьей главе
4 ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО
ГИДРОУДАРНИКОМ
4.1 Основные положения и допущения, принятые при составлении
V математической модели

• 4.2 Математическое моделирование работы бурильного инструмента,
оснащенного наддолотным гидроударником
4.2.1 Разработка и составление математической модели
4.2.2 Решение математической модели
4.2.3 Результаты математического моделирования
4.3 Выводы по четвертой главе
5 ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОУДАРНИКА
5.1 Условия проведения промысловых испытаний
5.2 Влияние гидроударника на механическую скорость роторного
бурения
Ш Выводы по пятой главе
5.3 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

На современном этапе развития нефтяной и газовой промышленности бурение горизонтальных и наклонно-направленных скважин позволяет вскрывать ранее не доступные нефтяные горизонты, способствуя увеличению объема добычи нефти при эксплуатации скважин.
При бурении таких скважин, роторным способом механические скорости имеют низкие показатели, это связано с тем, что вращение бурильной колонны обусловлено низкими оборотами и на забое не создается достаточной динамической нагрузки, способствующей разрушению горной породы.
Создание динамической нагрузки на забой с целью увеличения объемного разрушения горной породы, способствующего повышению механической скорости, обеспечивается применением ударно-вращательного способа бурения.
Ударное воздействие на забой при таком способе бурения реализуется с помощью гидроударных механизмов, устанавливаемых над породоразрушающим инструментом.
Гидроударные механизмы, применяемые ранее при бурении скважин, недостаточно эффективны, поэтому необходимо разрабатывать новые устройства.
Создание и совершенствование гидроударников для бурения скважин, их исследование и оптимизация основных параметров, как конструктивных, так и параметров режима бурения, позволяет повысить механическую скорость бурения скважин при роторном способе.
Цель диссертационной работы - повышение механической скорости при бурении скважин роторным способом:
Основные задачи исследования
1 Аналитическое исследование работы гидроударника и определение основных факторов, влияющих на динамическую нагрузку гидроударника.
2 Разработка гидроударника с более эффективным динамическим воздействием на долото при бурении скважин, обеспечивающего одновременную реализацию гидравлического и механического воздействия на
50 ■
Из графика (рисунок 2.10) видно, что при увеличении хода бойка от 0,025 до 0,075м импульс удара возрастает от 37 до 114 Н-с для следующих параметров гидроударника: длина пружины Lnp=150 мм и ее жесткость С=30000 Н/м, ход бойка h=0,05 м.
На рисунке 2.11 видно, что импульс удара бойка возрастает с 46 до 138 Н-с при увеличении массы бойка от 5 до 15 кг при расходе жидкости Q=0,015 м3/с и жесткости пружины 30000 Н/м.
2.4 Выводы по второй главе
1 Исследована динамика работы наддолотного гидроударника, составлена расчетная схема, теоретически обоснована его работа, выявлены основные параметры, влияющие на работу наддолотного гидроударника.
2 Аналитическими исследованиями определены зависимости влияния конструктивных параметров наддолотного гидроударника и режима его работы на динамический показатель - импульс удара.
3 Выявлено, что импульс удара:
а) возрастает с 19,5 до 130 Н-с при увеличении жесткости пружины от 10000 до 40000 Н/м;
б) возрастает с 37 до 114 Н-с при увеличении хода бойка с 0,025 до 0,075 м при постоянном расходе 0,015 м3/с;
в) возрастает с 45 до 138 Н-с при увеличении массы бойка от 5 до 15 кг.
4 Разработана конструкция наддолотного гидроударника, динамическое воздействие на долото в котором осуществляется периодическим нанесением ударов бойком, установленным на пружине, за счет создаваемых гидравлических ударов перекидным клапаном.