авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Прогнозирование и предупреждение осложнений, обусловленных упругим смещением стенок скважины

-- [ Страница 3 ] --

В таблице 4 последняя строка соответствует окончательным результатам расчета, т.е. для рассмотренного интервала среднее арифметическое значение = 0,6914, а среднее арифметическое значение модуля упругости в забойных условиях С = 1867 МПа.

Полученные характеристики горной породы и методику расчета смещения стенки скважины предлагается использовать для корректировки плотности бурового раствора. С точки зрения затяжек и прихватов долота основную роль играет смещение верхней стенки. В идеале смещение верхней стенки должно быть равно нулю, а смещение боковой стенки положительным. Это первое условие и выполняется оно только в случае, когда рс р.

Вторым условием может быть принято равенство по модулю смещений верхней и боковой стенок. И, наконец, третьим условием следует принять предельно допустимую величину смещения верхней стенки скважины. Для шарошечных долот в качестве допустимой величины может быть принята величина завеса шарошек. Например, для долот диаметром 215,9 мм эта величина составляет около 2,5 мм. Расчеты показали, что третье условие обеспечивает наименьшие ограничения плотности бурового раствора.

В пятом разделе приведены результаты совершенствования периферийного вооружения шарошечных долот применительно к условиям бурения наклонных скважин с большими углами искривления. Была поставлена задача, чтобы долото не только формировало скважину заданного диаметра, но и восстанавливало ее размеры в случае опасного деформирования стенок скважины, т.е. активно противостояло опасности его заклинивания в скважине.

Смещение стенки имеет место сразу после образования скважины долотом и достигает наибольшего значения на расстоянии около 0,8 диаметра скважины от забоя. Неупругое деформирование также может иметь место и происходит по законам неустановившейся ползучести. В результате шарошки и спинки лап оказываются в "тени" стенки скважины. При подъеме инструмента долото частично упруго отжимает и частично срезает часть стенки, создающую "тень". Это вызывает дополнительное сопротивление подъему инструмента, а срезаемая горная порода вместе с фильтрационной коркой бурового раствора может образовывать сальник на долоте. При большом сопротивлении срезу возможно заклинивание долота. Отсюда возникает понятие "прихватоопасность долота". Наибольшая толщина слоя породы, который должна срезать шарошка, расположена в окрестностях точки касания шарошки со стенкой скважины. В диссертации дано аналитическое решение по определению точки касания.

За основу при совершенствовании вооружения долота был принят принцип группового координированного размещения элементов вооружения в венцах. Дальнейшее совершенствование вооружения было направлено на улучшение перекрытия периферийным и калибрующим вооружением шарошек контура скважины.

 оказано предлагаемое изменение периферийного вооружения шарошек-23

На рисунке 6 показано предлагаемое изменение периферийного вооружения шарошек долота второго класса (для абразивных горных пород) на примере долота 190,5СЗ. Номера шарошек условные.

1-я шарошка 2-я шарошка 3-я шарошка

Рисунок 6

Периферийное вооружение шарошек долота 2-го класса

Долото содержит лапы 1, на которых установлены шарошки 2. На обратных конусах шарошек в свету зубков периферийных рядов выполнены сквозные пазы глубиной не менее величины завеса шарошек относительно лап. Сечение пазов постоянное по длине и трапецеидальное, расширяющееся к поверхности обратного конуса. Ширина пазов на первой и второй шарошках и против групп зубков третьей шарошки равна расстоянию в свету между основаниями головок зубков периферийного ряда.

Первая шарошка включает однорядный периферийный венец твердосплавных зубков 3, а на обратном конусе в свету зубков 3 выполнены сквозные пазы 4.

Вторая шарошка содержит двухрядный периферийный венец, в котором зубки 5 периферийного ряда и зубки 6 предпериферийного ряда расположены в шахматном порядке, а на обратном конусе в свету зубков 5 выполнены сквозные пазы 7. В пазах заподлицо с обратным конусом и торцом шарошки нормально к поверхности паза установлены вспомогательные зубки 8.

Третья шарошка оснащена двухрядным периферийным венцом с групповым размещением в нем зубков. Зубки 5 периферийного ряда и зубки 6 предпериферийного ряда расположены в шахматном порядке в пределах групп. На границах групп зубки 6 образуют пары с минимальным шагом. В свету зубков 5 выполнены сквозные пазы 7, в которых установлены вспомогательные зубки 8. На выступах между пазами против парных зубков установлены подрезные зубки 9. На всех шарошках на выступах между пазами установлены твердосплавные вставки 10.

Графо-аналитический анализ взаимодействия предложенного вооружения со стенкой скважины показал, что долото формирует практически гладкую стенку. При создании радиальной нагрузки на долото для искусственного изменения искривления скважины вооружение периферийных венцов и обратного конуса воздействует на стенку не только боковыми поверхностями зубков 3 и 5 периферийного ряда и плоскими поверхностями вставок 10, но и вершинами вспомогательных зубков 8, благоприятно расположенных по отношению к стенке скважины. Это обеспечивает высокую эффективность фрезерования стенки скважины и соответственно существенное уменьшение необходимой радиальной нагрузки на долото для получения заданного изменения искривления. Снижение радиальной нагрузки и наличие вспомогательных и подрезных зубков, существенно увеличивающих запас вооружения обратного конуса на износ, обеспечивают повышение долговечности долота. Вспомогательные зубки 8 на обратных конусах шарошек при вращении поднимаемого долота обеспечивают расширение скважины над долотом, предупреждая его заклинивание. Это техническое решение получено и запатентовано в соавторстве с А.Н. Поповым, Ю.Г. Матвеевым и А.И. Могучевым (пат. 2404353 РФ).

Выполнение вооружения шарошек в соответствии с предложенным техническим решением позволит существенно повысить управляемость долот при искусственном изменении кривизны скважины (управлении кривизной), долговечность долот и снизить их прихватоопасность при наклонном и горизонтальном бурении.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Получено и проверено по опубликованным экспериментальным данным решение задачи об упругом смещении стенки вертикальной скважины над долотом с использованием модуля деформации (упругости) горной породы по штампу. Обоснованы параметры численного интегрирования для определения смещения стенки ствола наклонной скважины, предложены методика расчета и ее программное обеспечение.

2 Экспериментально подтверждена статистическая значимость влияния масштабного эффекта при определении модуля деформации горной породы по штампу. При диаметре штампа d > 4,5 мм зависимость модуля деформации от диаметра штампа гиперболическая с асимптотой, не равной нулю, поэтому для приведения модуля деформации горной породы к диаметру скважины рекомендуется определять его величину при диаметра штампов трех диаметров: 4..5; 8 и 16 мм с последующим вычислением уравнения регрессии. 3 Предложен и обоснован способ определения модуля деформации и коэффициента бокового распора горной породы в естественных условиях после вскрытия ее долотом по результатам измерений смещений стенок наклонной скважины в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

4 Аналитически показана и подтверждена кавернограммами возможность затяжек и прихвата инструмента из-за заклинивания долота в результате упругого смещения над ним стенок скважины. Для снижения опасности прихвата предложено определять величину нижней границы плотности бурового раствора из условия предельно допустимого смещения стенки скважины.

5 Показана необходимость профилактики прихватоопасности шарошечных долот, предназначенных для бурения наклонных и горизонтальных скважин. Разработано на уровне изобретения и проверено графо-аналитическим методом размещение периферийного и калибрующего вооружения с вспомогательными венцами, обеспечивающее формирование шарошками долота стенки скважины без спиральных выступов, снижение требуемой боковой нагрузки при искусственном искривлении скважины и восстановление сечения скважины над долотом при подъеме его с вращением.

6 Для практического использования разработана "Методика расчета упругого смещения стенок скважины после вскрытия горной породы бурением", утвержденная институтом ПермНИПИнефть и содержащая как программное обеспечение, так и рекомендации по определению расчетной величины модуля деформации горной породы по штампу.

Основное содержание диссертации опубликовано в 10 работах, из которых первые 3 опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:

  1. Пат. 2404353 РФ. Трехшарошечное долото / А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев, А.И. Могучев, Ф.З. Булюкова. – Опубл. 20.11.2010, Бюл. № 32.
  2. Попов М.А., Попов А.Н., Булюкова Ф.З. Снижение прихватоопасности и повышение управляемости шарошечных долот / М.А. Попов, А.Н. Попов, Ф.З. Булюкова // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море: научно-технический журнал. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2011. - №1. - С. 7-10.
  3. Булюкова Ф.З. Корректировка плотности бурового раствора в соответствии с ожидаемой деформацией поперечного сечения скважины // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". – Уфа: Нефтегазовое дело, 2011.- №2. - С. 68-73. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Bulyukova/Bulyukova_1.pdf  
  4. Булюкова Ф.З. Исследование работы шарошечных долот в условиях строительства нефтегазовых скважин с различным профилем / Ф.З., Булюкова, А.И. Могучев // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: материалы Всероссийской науч.-техн. конф.– Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - С. 21-23.
  5. Попов А.Н. Масштабный эффект при определении модуля деформации (упругости) горной породы методом статического вдавливания штампа / А.Н. Попов, Ф.З. Булюкова, Н.Н. Головкина // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: материалы Всероссийской науч.-техн. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - С. 43-47.
  6. Булюкова Ф.З. Совершенствование систем герметизации и смазки опор шарошечных долот для повышения частот вращения / Ф.З. Булюкова, А.И. Могучев, Ю.Г. Матвеев, А.А. Сидоренко // Россохинские чтения: материалы межрегионального семинара. – Ухта: УГТУ, 2010.- С. 150-155.
  7. Булюкова Ф.З. Совершенствование радиального уплотнения герметизированной опоры шарошечного долота в осложненных условиях строительства скважин / Ф.З. Булюкова, Ю.Г.Матвеев, А.И. Могучев, Л.Х.Тоан // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: материалы 8-й Международной науч.-техн. конф. – Красноярск: ИПК СФУ, 2010. – С. 231-239.
  8. Булюкова Ф.З. Расчет упругого деформирования сечения ствола наклонной скважины / Ф.З. Булюкова, А.Н. Попов, М.А.Попов // Повышение качества строительства скважин: материалы II Международной научно-технической конференции. – Уфа: Нефтегазовое дело, 2010. – С.74-81.
  9. Попов А.Н. Методика расчета упругого смещения стенок скважины после вскрытия горной породы бурением.: учеб.-метод. пособие / Сост. А.Н. Попов, Ф.З. Булюкова, А.И. Могучев, Н.И. Крысин. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. – 24с.
  10. Булюкова Ф.З. Совершенствование конструкции опор и вооружения шарошечных долот для условий наклонно-направленного бурения скважин / Ф.З. Булюкова, А.И. Могучев // Научные исследования и инновации: научный журнал. – Пермь: Изд-во Пермского государственного технического университета, 2010.- Т.5, №1. – С. 60-61.


Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.