Введение к работе
Актуальность темы. Осевая нагрузка, необходимая для разрушения горной породы, во многом определяет, эффективность бурения скважин и рациональное использование турбобуров, другого забойного оборудования. Необоснованное уменьшение осевой нагрузки приводит к снижению показателей бурения, чрезмерное увеличение - к преждевременным отказам забойных двигателей, долот, бурильных труб.
При бурении глубоких наклонных скважин, из-за большой протяженности поверхности контакта бурильной колонны со стенками скважины, становится неопределенным исіїшноє значение осевой нагрузки,, передаваемой на забой скважины. Необходимость оперативного определения непосредственного значения нагрузки на долото особенно возрасла в связи с существенным увеличением объема горизонтального бурения.
Важную роль играет знание осевой нагрузки при оценке динамики, расчетах на прочность и выносливость забойных двигателей, установлении их надежности, совершенствовании конструкции и условий эксплуатации.
Цель работы. Улучшение работы турбобуров путем совершенствования контроля их технического состояния с использованием спектрально-корреляционного анализа осевой нагрузки. Разработка рекомендаций и технических средств для повышения надежности турбобуров.
Основные задачи исследования.
Анализ передачи осевой нагрузки с устья скважины до г=абоя с использованием передаточной функции при линейной, нелинейной с зазором, нелинейной с кусочно-линейной характеристикой систе?лах и оценка изменения частоты собственных колебаний низа бурильной колуны при различных осевых нагрузках.
Спектрально-корреляционный анализ нагруженности турбобура и
разработка способа определения осевой нагрузки.
Статистическая обработка спектров осевой нагрузки и давления промывочной жидкости и составление диагностической матрицы для оценки технического состояния турбобура при бурении.
Разработка метода определения числа резервных турбобуров с заданной вероятностью при бурении скважин.
Разработка рекомендаций и технических средств для совершенствования "конструкций турбобуров и улучшения условий их эксплуатации.
Научная новизна.
Аналитически описана особенность передачи осевой нагрузки на забой скважины при нелинейной с зазором, нелинейной с кусочно-линейной характеристикой моделях низа колонны для соответствующих конструкций турбобуров; Наибольший всплеск колебаний для нелинейных систем отмечен в области 1,5 Гц.
Расчетами установлено уменьшение частоты собственных колебаний низа колонны с ростом осевой нагрузки на турбобур.
Показаны особенности корреляционных фуькций и спектров давления промывочной жидкости при различных осевых нагрузках на забой. Отмечено, что преобладающая частота процесса снижается с увеличением осевой нагрузки, с ростом коэффициента вариации уменьшается интервал корреляции.
Обоснованы технические решения при создании методов оценки технического состояния турбобуров в скважине и улучшения условий их эксплуатации.
Практическая ценность.
Разработана диагностическая матрица для оценки технического состояния турбобуров при промысловых испытаниях измерительно-вычислительного комплекса "Спектр" на буровых площадях.Нефтекамского УБР ( "Акт о результатах промысловых испытаний по применению измерительно-вычислительного комплекса "Спектр" ).
Внедрено в Нижневартовском УБР № 2 ПО "Нижневартовскнефтегаз" и ЦБПО ПО "Тюменбургаз" "Руководство по эксплуатации турбобуров с использованием вероятностно-статистических методов".
Номограмма для определения числа резервных турбобуров с заданной вероятностью включена в "Инструкцию по определению необходимого количества турбобуров при бурении скважин" ( внедрена в Ш "Ноябрьскнефтегаз" ) и в "Инструкцию по сборке и эксплуатации турбобура ТПВ-102И ( КГБ "Азимут" ).
"Инструкция по сбору статистического материала и его обработке при эксплуатации бурового оборудования" передана ПО "Тюменбургаз".
Диагностирование с использованием спектрально-корреляционного анализа, диагностической патрицы, номограмма для определє.іия числа турбобуров используется в учебном процессе Уфимского государственного нефтяного технического университета при подготовке студентов специальностей 1702 и 2901.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: Республиканской научно-технической конференции "Проблемы нефти, и газа" ( г. Уфа, 1988 ), Всесоюзной конференции "Механика горных пород" ( г. Гроэный-Агой, 1968 ), 40-Й лаучно-тех-нической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Башкирии "Вклад молодежи Башкирии в решение комплексных проблем нефти и газа" ( г. Уфа, 1939 ), 2-Й научно-практической конференции "Комплексное освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа СССР'' ( г. Мурманск, 1939 ), Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы строительства скважин на нефть и газ предельно малого диаметра" ( г. Красноярск, 1990 ), 41-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Башкирии "Вклад молг -дежи Башкирии в решение комплексных проблем нефти и газа" ( г. *фа.
1990 ), Всероссийской студенческой научной конференции "Роль студенческой молодежи в ускорении научно-технического прогресса в- нефтяной и газовой промышленности" ( г. Уфа, 1990 ), Международной ко;ферен-ции "Механика горных пород при бурении" ( г. Грозный-Агой, 1991 ), 44-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учених Башкирии ( г. Уфа, 1993 )»
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 25 публикациях, включая 6 авторских свидетельств.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, выводов, списка литературы, изложенных на 150 страницах, включая 30 рисунков, списка литературы из 384 наименование.
