Введение к работе
Актуальность темы. Создание и внедрение новых видов бурового оборудования для развития нефтегазовой промышленности Азербайджана имеет важное значение. При этом в связи с разработкой Новых месторождений особенно актуальным является улучшение технико-экономических показателей буровых работ за счет увеличения темпов производимых операций.
Решение этой важной задачи тесно связано с созданием новых высокопроизводительных видов буровой техники. Так как наиболее трудоемкими її продолжительными (в общем балансе производительного времени проводки скважин) работами являются спуско-подьемы бурильного инструмента, то основной проблемой является увеличение скорости выполнения этих операций.
Применямые в настоящее время в буровых установках конструкцій! талевых систем не позволяют без значительного усложнения подъемного механизма достигнуть ускорения спуско-подъемных операции. В тоже время использование шдрофицированных буровых установок позволяет не только решить указанную проблему, но и упростить кинематическую схему, обеспечить плавкость регулирования процесса и увеличить диапазон режимов работы установки.
В этой связи в диссертационной работе рассматриваются вопросы создания и обоснования принципиально нового спуско-подьемного комплекса установок для бурения нефтяных и газовых скважіпі.
Автором осуществлен новый подход к использованию объемного гидропривода в составе сиуско-подъемного комплекса буровых установок.
*
Разработано устройстао с регулируемым объемным гидроприводом для выполнения спуско-подъемных операций с колонной труб на установках для бурения скважин, с использованием раздвоенной талевой системы.
Цель работы: Исследование и обоснование повышения эффективности спуско-подъемного комплекса буровых установок за счет улучшения кинематических показателей рабочих процессов, уменьшения динамических нагрузок, возникающих при выполнении спуско-подъемных операций, и уменьшения энергоемкости в целом.
Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
-
Определены динамические нагрузки, возникающие при подъеме колонны труб при различных характеристиках подъемного механизма.
-
Доказана эффективность изпользовання объемного гидропривода подъемного механизма для обеспечения установішшігхся продольных колебании п колонне труб при выполнении технологических операций в скважине.
-
Экспериментально изучены динамические процессы и показатели работы гидропривода в комплексе с канатной подвеской разработанного автором спуско-подъемного механизма при выполнении основных рабочих процессов.
-
Уточнены и расчетными формулами, полученными в работе, доказаны элементы тахограммы спуска и подъема колонны труб.
Методы решения поставленных задач исследований: Поставленные в работе задачи решались методами математического анализа с применением теории функции нескольких переменных, обыкновенных
дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений с частными производными гиперболического типа, методами математической обработки результатов исследований и др.
Научная новизна. В диссертации разработан принципиально новый подход к созданию спуско-подъемпого механизма буровых установок. Теоретическими и экспериментальными исследованиями, а также обобщением полученных опытных данных доказаны преимущества предлагаемой системы компановки оборудования этих установок перед существующими.
При решении задачи динамики подъема коллонны труб с "подхватом" впервые использован способ отыскания постоянных интегрированием дифференциального уравнения второго порядка с частными производными с применением приложения С.П.Тимощенко к методу Фурье при решении подобных задач. Решены также задачи о стационарных упруго-продольных колебаниях колонны труб.
Доказана возможность использования подъемной части предлагаемого спуско-подьемного комплекса буровых установок при выполнении некоторых весьма ответственных технологических мероприятий в скважине, таких как ликвидация прихвата бурильной колонны, уплотнение цементного кольца в зоне продуктивных пластов и др.
Путем экспериментальных исследований на лабораторном образце предложенной автором конструкции спуско-подъемной части установки показано, что тахограмма спуска и подъема колонны труб по сравнению с существующими установками с механическим приводом обладает более высокой степенью заполнения и очень близка к единице.
В качестве обобщенного показателя, характеризующего сс-і;ершенство любой спуско-подъемной установки, предложен коэффициент относительной высоты вышки, который в ранее выполненных исследованиях не применялся.
Практическая ценность. В диссертации, по результатам изучения и критического анализа существующего состояния мировой практики соз-; оння спуско-подъемных установок для бурения скважин, предложен совершенно новый, имеющий принципиальные отличия, подход к созда-ьшо буровых установок с гидромеханическим приводом. На данное предложение ВНИШ'ПЭ принято решение о выдаче патента под названием "Устройство для выполнения спуско-подъемных операций с колонной труб и установка для бурения и ремонта скважин" (соавторы С.А. Раджа-бов, В.Г.Ахмедов).
Выполненные и представленные в диссертации результаты исследований динамических процессов, возникающих в элементах спуско-подъемного оборудования, с учетом характеристики привода и конструктивных параметров спуско-подъемного оборудования, доведены до численных показателен, зависимостей, поправочных коэффициентов и могут быть широко использованы при нректироЬанни новых видов бурового и нефтепромыслового оборудования.
Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены m II Всесоюной конференции по динамике и прочности нефтепромыслового оборудования (г.Баку, 1989 г.), на научных семинарах кафедры сопротивления ма-
тсрналов Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии (i9vl-94 гг.)
Описание лабораторного образца установки в виде проспекта было представлено на международной выставке по технике и технологии нефтедобычи (г.Баку, 26-28 мая 1994 г.) и получило одобрение.
Работа выполнена на кафедре "Сопротивление материалов" Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии.
Публнкяпнн. Результаты исследований опубликованы в 4-х научных работах. Кроме того, получено положительное решение на выдач) патента на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состон из введения, трех глав, общих выводов и рекомендаций, списка иСііильзс-ванных источников п приложений. Работа изложена на 121 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 9 таблиц.
