Разработка динамически оптимальных компоновок сжатого низа бурильной колонны применительно к условиям бурения в Западной Сибири

• Автор: Герман, Ольга Ильинична
• Шифр специальности: 05.15.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 170 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДИНАМИКИ КОМПОНОВОК НИЗА

БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

1.1. Режимы работы компоновок низа бурильной колонны

1.2. Существующие технические средства управления режимами работы низа бурильного инструмента. .

1.3. Способы управления режимами работы низа бурильного инструмента

1.4. Определение входного сопротивления компоновок низа бурильной колонны

1.5. Основные сведения об методах исследования динамических характеристик бурильной колонны .
1.6. Выводы

2. К ТЕОРИИ ДИНАМИКИ СЖАТОГО НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

2.1. Экспериментальные исследования моделей низа бурильной колонны с переменной жесткостью и получение аппроксимирующих функций по перемещениям
2.2. Теоретическое определение собственных частот и импеданса моделей низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью при поперечных колебаниях.
2.3. Математический анализ частотных свойств продольного импеданса компоновок низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью с сосредоточенными параметрами
2.4. Расчет продольного импеданса компоновок низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью с распределенными параметрами
2.5. Выводы.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ
БУРИЛЬНЫХ ТРУБ
3.1. Методика исследований динамических свойств элементов бурильной колонны и приборы для проведения эксперимента
3.2. Сравнительный анализ демпфирующих свойств стальных, легкосплавных и легкосплавных утолщенных бурильных труб при продольных
и поперечных колебаниях
3.3. Определение демпфирующих свойств бурильных труб при статическом сжатии от импульсного возбуждения поперечных колебаний .
3.4. Выводы.
4. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГКОСПЛАВНЫХ УТОЛЩЕННЫХ
БУРИЛЬНЫХ ТРУБ В СОСТАВЕ КОМПОНОВКИ НИЗА БУРИЛЬНОЙ
КОЛОННЫ.
4.1. Влияние специальной динамически мягкой компоновки на динамику забойного процесса. . .
4.2. Влияние специальной динамически мягкой компоновки на пространственную траекторию наклонно направленных скважин.НО
4.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В. Стрекаловой, Б. З. Султанова, а также зарубежных авторов Паслея Боги, Бридбери, Миллера, Роллинса, Гаррета, Милхайта Кейта и др. В данном разделе приводится обзор исследований по линейной и нелинейной динамике компоновок низа бурильной колонны. I.I. Теоретическими и промысловыми исследованиями доказано 7,,5б существование различных режимов динамического нагружения долота при турбинном способе бурения, обусловленных величиной входного сопротивления бурильной колонны ,,, . Считается, что оптимальным режимом динамического нагружения породоразрушающего инструмента является режим максимальных значений механического импеданса входного сопротивления колонны бурильных труб. При этом для заданных значений длины колонны бурильных груб и скорости вращения породоразрушающего инструмента величина динамической составляющей осевой нагрузки Р3им тем выше, чем больше волновое сопротивление утякеленных бурильных труб в случае применения составных компоновок и чем больше отношение волнового сопротивления УБТ к волновому сопротивлению обычных бурильных труб, составляющих верхнюю секцию колонны. Бурильная колонна и машинный агрегат долото турбобур работают в режимах непрерывного и импульсного контакта с забоем. Ро Рд СГ. Рд амплитуда динамической нагрузки. Режим работы бурильного инструмента определяется его частотной характеристикой. Амплитудная как и фазовая частотная характеристика бурильного инструмента довольно сложна. При некоторых частотах наблюдается резонансное явление, оказывающее существенное влияние на эффективность работы долота. Так, в работе на основе промысловых данных показано, что при определенных соотношениях длины бурильной колонны I и длины волны вынужденных низкочас тотных колебаний , обусловленных частотой вращения долота П , проходка на долото к имеет максимум, не зависящий от свойств разбуриваемых горных пород или параметров режима бурения. В условиях среднего Приобья выявлено, что при резонансных явлениях существенное влияние на к оказываю вынужденные продольные колебания с частотой , численно равной частоте вращения долота. Авторами 2 предложены формулы, позволяющие определить длину волны собственных продольных колебаний колонны, при которой могут возникнуть резонансные явления. Здесь 5 форма продольных колебаний стержня. Условия возникновения силового резонанса 1. СМ форма продольных колебаний стержня при резонансе смещения. Из теории колебаний известно, что при продольных колебаниях стержней может возникнуть резонанс сил и резонанс смещений. Ч К 1. Для бурильной колонны с одним закрепленным концом, в данном случае нижнем, эти уоловия выполнимы, так как сила приложена на забое 2 . Резонанс смещений при продольных колебаниях колонны возможен,
1бко
2 сила приложена в узле смещений, т. Последние условия реальны для бурильной колонны со свободными концами. Переходные точки оЬи тасе к их минимуму расцениваются как точки, соответствующие режиму бурения без влияния резонансных явлений. В данном анализе показано, что отрицательное влияние на показатели бурения оказывает резонанс смещений. В работе установлено, что при небольшой длине бурильной колонны количество собственных частот невелико. Поэтому предлагается в более широком диапазоне менять УЬ частоту вращения долота, не вызывая последствий резонанса смещений. При увеличении Ь число е собственных частот колебаний возрастает и уже небольшое изменение И. Я , учитывая
резонансные явления. При дальнейшем увеличении настепает момент, когда резонанс смещений и силового резонанса начинают быстро сменять друг друга их влияние взаимоуравновешивается. Из теории механических колебаний п известно, что динамическая податливость системы, определяемая отношением 1. ПЦ обобщенная масса. Рассмотрим характер зависимости динамической податливости от частоты возбуждения бО . Как видно из формулы 1. Следовательно, зависимость ц бОимеет вид, показанный на рис. Конечно, все другие точки системы при этом колеблются с частотой са. Указанное явление называется антирезонансом, а частоты антирезонансными. IX I .