Исследования поперечных колебаний винтового забойного двигателя

• Автор: Бобров, Михаил Григорьевич
• Шифр специальности: 05.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с. : ил.

1. Введение
1.1. Общая характеристика работы
1.2. Особенности конструкции винтового забойного двигателя
1.3. Состояние вопроса по изучению динамических явлений при бурении скважин и обзор литературы
2. Предварительные расчеты и исследования. Обоснование и выбор расчетной схемы
2.1. Расчет колебаний ВЗД без учета динамики бурильной колонны
2.2. Результаты расчета и анализ
2.3. Экспериментальные исследования жесткости обкладки статора винтовых забойных двигателей
2.4. Стендовая характеристика ВЗД и оценка некоторых сил, действующих в двигателе
3. Теоретические исследования поперечных колебаний ВЗД в скважине
3.1. Методика исследований
3.2. Вынужденные колебания ВЗД в скважине
3.3. Исследования резонансных режимов работы ВЗД
3.4. Изучение влияния некоторых конструктивных факторов на динамику ВЗД
4. Исследования поперечных: колебаний ВЗД на стенде
4.1. Особенности расчета колебаний ВЗД на буровом стенде
4.2. Собственные частоты колебаний ВЗД на стенде
4.3. Исследования вынужденных колебаний ВЗД на стенде
5. Исследования динамики работы ВЗД с торсионом
5.1. Особенности конструкции и методики расчета ВЗД с торсионом
5.2. Теоретические и экспериментальные исследования динамики работы различных конструкций ВЗД
5.3. Исследование устойчивости и выбор геометрических размеров торсионаВЗД
5.4. Теоретические исследования поперечных колебаний двигателя
Д2-195 в условиях бурения скважины
5.5. Внедрение результатов исследований
Заключение
Список литературы
Приложение: Протокол государственных приемочных испытаний винтового забойного двигателя Д2

1.1 Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Винтовые забойные двигатели (ВЗД) являются одним из основных технических средств в процессе бурения нефтяных и газовых скважин в нашей стране и во всем мире. Первая конструкция ВЗД с многозаходными рабочими органами была предложена в 1966 году Гусманом М.Т., Никомаровым С.С., Деркачом Н.Д., Захаровым Ю.В., Меньшениным В.Н. В настоящее время объем бурения с применением ВЗД по большинству нефтегазодобывающих районов России составляет от 20 до 50%. Разработка конструкций и технологий изготовления ВЗД в России в основном производится специалистами Пермского филиала ВНИИБТ и ВНИИБТ. Большой вклад в конструирование, технологию изготовления, испытания и внедрение ВЗД внесли Гусман М.Т., Никомаров С.С., Астафьев П.И., Балденко Д.Ф., Голдобин В.Б., Захаров Ю.В., Коновалов А.Д., Коротаев Ю.А., Кочнев AM., Семенец В.И., Цепков А.В.
Изготовление ВЗД в России осуществляется Пермским филиалом ВНИИБТ, Кунгурским и Павловским машиностроительными заводами (Пермская область), Опытным заводом ВНИИБТ. Крупнейшими зарубежными фирмами, изготавливающими ВЗД, являются Sperry-Sun, Dreco, Baker Hughes, Drilex, Anadlrill Schlumberger, Halliburton, Robbins and Myers и другие.
Наиболее важной задачей в совершенствовании винтовых забойных двигателей является повышение их надежности и долговечности. Для решения этой задачи, наряду с опытно-конструкторскими и технологическими вопросами, большое значение имеет исследование динамических нагрузок на двигатель, возникающих при его работе. Одним из существенных факторов, определяющих нагрузки в узлах двигателя,

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВЗД В СКВАЖИНЕ
3.1. Методика исследований.
Исследуются поперечные колебания ВЗД, работающего в вертикальной скважине (опубликовано в работе /72/). Расчетная схема показана на рис.3.1. Она учитывает такие особенности двигателя, как эксцентричное расположение ротора 2 в корпусе 4, наличие карданного вала 3, связь ротора с корпусом через упругую обкладку статора. Вал шпинделя 1 устанавливается в корпусе на трех радиальных и осевой опоре, радиальная жесткость которой также может быть учтена. Новым в расчетной схеме является то, что исследуются совместные колебания ВЗД и низа бурильной колонны.
В работе /53/ показано, что для определения частот собственных поперечных колебаний низа бурильной колонны, рассматриваемой как однородный стержень, шарнирно опертый на забой и потерявший продольную устойчивость, можно считать, что в месте первого касания колонны со стенкой скважины имеется жесткая заделка и рассматривать колебания только свободного участка от забоя до заделки. Это дает основание предположить, что поперечные колебания низа бурильной колонны и ВЗД с достаточной для практики точностью будут совпадать с колебаниями системы, показанной на рис. 3.1, если L будет равно длине свободного участка низа бурильной колонны. Длина L определялась В.А. Кутиным /54/ из условий статического равновесия низа бурильной колонны, включающей долото диаметром 215,9 мм, ВЗД диаметром 172 мм, длиной 8 м и утяжеленные бурильные трубы УБТ 178x90 мм длиной 25 м. В зависимости от осевой нагрузки на долото, изменяющейся от 50 до 250 кН, длина L изменяется от 19 до 11 м, то есть для данной компоновки точка первого касания находится на участке УБТ.