Закономерности распределения давлений и расходов промывочной жидкости в системе буровой снаряд - скважина при алмазном бурении Куликов, Владимир Владиславович

Введение к работе

Акт-уальностъ работы. Непременным условием непрерывной углубки скважины является своевременное удаление разрушенной горной породы из под торца бурового наконечника. Процесс удаления шлама с забоя скважины можно охарактеризовать как многофакторный, в значительной степени зависящий от разнообразных гидродинамическюс условий, обеспечивающих очистку забоя. Откликом на неудовлетворительную очистку забоя от шлама могут выступать выходные показатели бурения скважины: низкая механическая скорость бурения, значительный износ породоразрушащих инструментов / в дальнейшем БРИ / и, как следствие, высокая стоимость 1 м скважины. В этом смысле изучение , условий, обеспечивающих своевременное удаление продуктов разрушения из под торца ПРИ является актуальным направлением исследований.

Целью диссертационной работы является совершенствование технологии процесса очистки забоя скважины ог продуктов разрушения в условиях утечек промывочной жидкости сквозь резьбовые соединения бурильной колонны.

.Основные задачи исследований. Выполнение поставленной цели осуществлялось решением задач исследований.

1. Установление величины и закономерности распределения результирующего давления, вызывающего утечки промывочной жидкости сквозь резьбовые соединения бурового снаряда.

2. Разработка методики экспериментального определения количества жидкости, подводимой в единицу времени к алмазному буровому наконечнику в условиях утечек циркулирующей по скважине промывочной жидкости.

3. Разработка методики расчета величины утечек, учитывающей фактическое распределение давления, вызывающего утечки.

4. Оценка влияния вращения бурильного вала на величину результирующего давления, вызывающего утечки промывочной жидкости.

5. .Установление величины напора, развиваемого насосом при промывке скважины в условиях утечек очистного агента.

6. Определение потерь удельной гидравлической энергии в ЯРИ в условиях утечек жидкости сквозь резьбовые соединения бурильной колонны*-

7. Оценка влияния силы трения, приложенной со стороны движущегося потока промывочной жидкости ко внутренней и внешней поверхностям бурильной колонны на величину веса колонны в жидкости.

8. Разработка методики экспериментального определения разделения потока промывочной жидкости, подводимой к алмазному ПРИ.

9. Разработка методики расчета потерь удельной гидравлической энергии в ПРИ в условиях разделения потока промывочной жидкости.

10.Определение количества жидкости, необходимого для очистки забоя скважины от шлама в условиях разделения потока промывочной жидкости иод торцом алмазного бурового наконечника.

11.Разработка конструктивных параметров алмазных буровых коронок.

Методика исследований. Поставленные задачи решались путем анализа и обобщения литературных источников, проведения теоретических и экспериментальных исследований с использованием современных методов планирования и обработки эксперимента.

Научная новизна работы состоит в том, что на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:

предложена методика расчета потерь напора в условиях миграции жидкости сквозь резьбовые соединения, учитывающая неравномерность утечек вдоль оси бурового снаряда;

предложены методика экспериментального измерения и методика аналитического расчета величины неравномерно распределенных утечек жидкости вдоль оси бурильной колонны;

обоснована и рассчитана величина и учтено направление результирующей удалыюй силы трения, приложенной со стороны потока промывочной жидкости к буровому снаряду;

предложена обобщенная гидравлическая модель промывки забоя, учитывающая разделение жидкости под торцом коронки;

предложена методика количественного измерения расхода жидкости при разделении потока на забое скважины в процессе углубкл;

предложены методики расчета потерь напора в алмазной 5уровой коронке и необходимого значения величины расхода жидкости, подводимой к забою скважины в условиях разделения ютока под торцом буровой коронки.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. формулированных в диссертации, обоснована необходимнм >бъемом теоретических и экспериментальных исследований, разработкой методики исследований, отбраковкой непредставительных экспериментальных данных и соблюдением идентичности изучаемого в лабораторных условиях процесса натурному, происходящему в реальной скважине.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

предложены и рассчитаны обобщенные гидравлические па-иметры системы буровой снаряд - скважина, позволяющие сократить объем необходимых гидравлических расчетов;

предложена методика расчета расхода липкости, необхо-даиого для очистки забоя скважины от шлама, учитывающая течки вдоль оси бурового снаряда;

предложена методика расчета длины сектора буровой корон-:и, учитываидая степень заполнения торцевого зазора разрушений породой.

Реализация работ в промышленности. Разработанные техноло-ические рекомендации использовались в экспедициях ПГО "Запказ-еология".

Апробация работы. Основные положения диссертации доклады-

вались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава к научных сотрудников МГРИ в 1991-1992 годах и на заседании кафедры разведочного бурения МГРИ в 1993 году.

Публикации. Основные вопросы диссертации изложены в 2 статьях и в 3 научно-исследовательских отчетах.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и общих выводов, содержит 125 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 11 таблиц и библиографии из 41 наименования.