Разработка и исследование регулирования режима бурения с использованием энергетических характеристик звука

• Автор: Хмара, Гузель Азатовна
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ БУРЕНИЯ СКВАЖИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТУРБОБУРОВ
1.1 Обзор существующих способов регулирования режима турбинного бурения скважин
1.1.1 Регулирование режима бурения скважин расходом бурового раствора
1.1.2 Регулирование режима бурения скважин частотой вращения долота
1.1.3 Регулирования режима бурения скважин осевой нагрузкой па долото
1.1.4 Регулирование режима бурения по данным энергии звука
1.2 Анализ модели механической скорости проходки
1.3 Проблема, цель и задачи исследования
1.3.1 Проблема предметной области
1.3.2 Цель и задачи исследования
2 ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКОВ ЗВУКА ПРИ ТУРБИННОМ БУРЕНИИ СКВАЖИН
2.1 Ударная нагрузка при разрушении горной породы
2.1.1 Энергетические характеристики ударных спектров
2.1.2 Энергетические характеристики ударных спектров при различных режимах бурения
2.1.3 Энергетические характеристики ударных спектров при различной твердости горных пород
2.1.4 Энергетические характеристики ударных спектров при износе породоразрушающего инструмента
2.2 Амплитудно-частотные спектры ударов зубьев шарошек долота о горную породу
2.3 Дальность распространения колебаний различных частот в спектре ударных импульсов
2.4 Использование спектра звука ударов долота для передачи глубинной информации
2.4.2 Выбор диапазона частот спектра звука для передачи информационного сигнала
2.4.3 Влияние помехи амплитудно-частотного спектра бурового насоса на информационный сигнал для гидроакустического канала связи
2.4.4 Подавление помехи амплитудно-частотного спектра бурового насоса
2.4.5 Эффективность подавления энергии звука в информационном спектре с помощью наземного акустического режекторного фильтра
2.4.6 Преобразование амплитудно-частотного спектра долота для получения глубинной информации
2.4.7 Определение уровня увеличения энергии в информационном спектре с помощью управляемого акустического режекторного фильтра
2.4.8 Преобразователи амплитудно-частотных спектров бурового насоса и турбобура
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ И ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О РЕЖИМЕ БУРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗВУКА
3.1 Исследование способа для получения информации одновременно
о частоте вращения вала турбобура и долота и осевой нагрузки на долото
3.1.1 Исследование способа получения с забоя скважины информации о частоте вращения вала турбобура
3.1.2 Исследование способа получения с забоя скважины информации об осевой нагрузке на долото
3.1.3 Определение величины изменения нагрузки на долото и частоты вращения турбобура по информационному спектру
3.2 Экспериментальные исследования способа передачи забойной информации по энергетическим спектрам звука
3.2.1 Методика исследования
3.2.2 Эксперименты
3.2.3 Экспериментальные исследования элементов конструкции системы регулирования подачи долота
3.2.4 Результаты экспериментальных испытаний по скважине №
3.2.5 Промысловые испытания однокамерной конструкции НАРФ
3.3 Обоснование и выбор конструкции управляемого акустического режекторного фильтра
3.4 Обоснование и выбор конструкции наземного акустического режекторного фильтра
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА БУРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗВУКА
4.1 Общие замечания
4.2 Структурная схема модели звука в бурильной колонне
4.3 Имитационная модель звука в бурильной колонне
4.3.1 Имитационная модель звука турбобура и долота

1.3.2 Цель и задачи исследования
Целью исследования является повышение эффективности турбинного бурения скважин путем разработки и исследования регулирования режима бурения, учитывающего изменение энергетической характеристики турбобура в процессе бурения.
Выполненный анализ технологии турбинного бурения показал, что при оценке эффективности бурения используется ряд устоявшихся критериев -проходка на долото, механическая и рейсовая скорости, стоимость метра проходки - и их сочетания. Очевидно, что повышение эффективности турбинного бурения связано с поддержанием механической скорости проходки на некотором максимальном значении. Однако регулирование режима бурения по механической скорости в реальном времени малоэффективно и энергозатратно, в связи с этим в диссертационной работе были сформулированы следующие задачи:
1. Исследовать механизм генерации звука в промывочной жидкости в бурильной колонне в процессе углубления скважины и исследовать энергетические характеристики этого звука при изменении режима бурения.
2. Разработать способ и инструментальные средства для получения информации одновременно о частоте вращения долота п и осевой нагрузке С с использованием гидроакустической системы связи в условиях помех для определения изменения нагрузочной характеристики турбобура в процессе бурения.
3. Исследовать инструментальные средства и гидроакустическую систему связи для получения информации о режиме бурения.
4. Разработать и исследовать способ регулирования режима бурения скважин по изменению нагрузочной характеристики турбобура в процессе углубления скважины с использованием энергетических характеристик звука.