Введение к работе
Актуальность темы. Одним из направлений повышения производительности труда в бурении является увеличение мощности привода буровых установок. С повышением мощности привода буровой установки несколько увеличивается и мощность, передаваемая на забой, и соответственно возрастает механическая скорость проходки. Однако темп роста производительности труда за счет повышения энер гоговооруженности в бурении значительно ниже, чем в других отраслях народного хозяйства. Это объясняется тем, что породораз-рушапций инструмент находится на большом удалении от главного привода буровой установки, что ведет к значительным потерям энергии при передаче ее, на забой.
Энергия, подводимая к столу ротора, расходуется по трем основным направлениям: на-разрушение горкой породы, на динамическое возбуждение бурильной колонны и на трение труб о стенки скважины. Таким образом, снижая виброактивность бурильной колонны, мы тем самым увеличиваем мощность, подводимую к забою, и соответственно повышаем механическую скорость бурения.
Поэтому выбор оптимального соотношения компоновки'и частот вращения ротрра, при которой виброактлвность бурильной колонны минимальна, является важной задачей, решение которой позволит повысить эффективность процесса бурения.
Целью работы является разработка метода выбора компоновки бурильной колонны и соответствующих ей частот врадения ротора с целью повышения мощности, подводимой к породоразрушащему инструменту для увеличения эффективности разрушения горной породы.
Основные задачи исследования.
-
Теоретически оценить вероятность^возникновения интенсив-вых низкочастотных продольных колебаний бурильного инструмента при различных значениях частоты возбуждающей силы.
-
Рассмотреть влияние низкочастотных продольных колебаний на распределение мощности, подводимой к столу ротора в системе "горная порода-бурильная колонна".
-
Оценить влияние параметров крутильных автоколебаний на показатели механического бурения, а также определить параметры компоновки нижней части бурильной колонны, позволяющие снизить негативное влияние колебаний данного вида на процесс бурения.
-
Разработать метод выбора компоновок бурильной колонны
и частот вращения ротора, при которых мощность, предназначенная для разрушения забоя скважины, использовалась бы наиболее эффективно.
Научная новизна работы:
1._ Разработан способ оценки вероятности возникновения интенсивных низкочастотных продольных колебаний бурильного инструмента при различных значениях частоты возбуждакщей силы для трехшарошечного долота. Подобный подход применим также для многошарошечных долог с иным количеством шарошек.
-
Предложен метод определения частот вращения ротора для заданной компоновки с целью повышения доли мощности, подводимой к долоту.
-
Получены соотношения, позволяющие оценить в зависимости от компоновки бурильной колонны при бурении заданного интервала число циклов и амплитуду крутильных автоколебаний.
4. Разработан способ выбора из ряда компоновок, предлояен-ных для бурения заданного интервала, лучшей с точки зрения минимума отвода мощности на поддержание крутильных автоколебаний.
Практическое использование работы.
На основании проведенных исследований предложен алгоритм выбора компоновки и соответствующих ей частот тпачіения ротора с целыэ снижения виброактивности бурильной колонны без применения сложных виброгасящях устройств амортизаторов . Разработана "Методика определения частот вращения ротора, повышакгцих кпд процесса бурения", которая передана в Буденовское УБР и используется для выбора параметров режима при бурении на площадях -БУБР. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения данной методики в БУБР составляет 84 тыс.руб.
Апробация работы. Основные положения диссертационно;'! работы доложены:
на II Московской нефтегазовой конференции молодых ученых, специалистов, студентов МИНГ им.И.М.Губкина г.Москва, апрель, 1988 г.
на Всесоюзной конференции "Механика горных пород при бурении" г.Грозный, сентябрь, 1988 г.
на научном семинаре кафедры "Бурение нефтяных и газовых скважин" МИНГ им.И.М.Губкйна г.Москва, ноябрь, 1Э88 г.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Ее объем составляет ^С^страниц машинописного текста, -/О таблиц, 29 рисунков, список используемой литературы содержит 93 наименований.