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 ||

Совершенствование механизма искусственного искривления скважин скользящими отклонителями непрерывного действия

-- [ Страница 2 ] --

где Мб = - размерный коэффициент пропорциональности с размерностью кг, то на его основе появляется возможность определять оптимальные технологические параметры цикла ИИ ОНД. И если после постановки ОБС было установлено, что iфакт расходится с iпроект, то возможны два вывода: либо не была выдержана проектная vм, либо конструкция отклонителя не обеспечила проектное значение Роткл на забое в процессе ИИ, т. к. отсутствует требуемый для данного цикла ИИ параметр работы разрушения стенок скважины () выбранным ПРИ. Следовательно, необходимо уточнить выбор ПРИ и его фрезерующую способность.

2. Значения рациональных технологических параметров процесса искусственного искривления определяются из соотношения величин усилия осевого и усилия отклонения на породоразрушающем инструменте, обеспечивающего требуемую интенсивность при применении отклонителей непрерывного действия.

Отклонитель бесклиновой скользящий – это механическая система, реализующая заданные переменные процесса ИИ на выходе (Рраскр, Роткл, n) при управляемой совокупности переменных на входе (Рос, n). При этом входные и выходные переменные имеют в конструкции отклонителей устойчивые параметры связи детерминированного характера. Цель исследований заключалась в установлении закономерностей этих параметров связи, а также определении их подобия действующим значениям путем испытаний отклонителей типа ОБС на разработанном стенде СПО-59/76.

При применении отклонителя ОБС решаются две задачи:

  • стабилизация направления действия Роткл на всем интервале ИИ;
  • получение на забое заданного по величине усилия Роткл.

Математически условие стабилизации направления искривления описывается системой уравнений

,(4)

где - азимутальный угол установки ОНД, - длина интервала искривления, - внешний момент трения при работе ОНД в скважине в кинематической паре «корпус ОНД – горная порода», - внутренний момент трения внутри ОНД за счет взаимодействия кинематических пар в отклонителе (подшипниковые узлы, резиновые уплотнения и др.); - усилие, действующее на стенки скважины в узле раскрепления ОНД со стороны выдвижной плашки, зависящее от конструкции узла раскрепления и определяемое выражением:

,

где - коэффициент, учитывающий долю , которая преобразуется в механизме раскрепления в радиальное усилие, за счет которого возникает условие стабилизации ориентированного искривления ОНД.

Из практики создания ОНД известно, что наиболее эффективна конструкция узла раскрепления в виде клиновой пары (рис.7), которая наиболее применяема в современных конструкциях ОНД.

С учетом движущих сил и сил сопротивления в клиновой паре имеем

,(5)

Анализ уравнения (5) показал, при углах наклона =35значение =. Этот вывод подтвержден стендовыми испытаниями узла раскрепления ОБС при различных углах .

Эксперименты по определению рабочих характеристик ОБС–59 проводились в условиях опытно-экспериментальной базы ВИТР (пос. Стеклянный) на специально разработанном стенде СПО–59/76 (рис.9). Исследования заключались в испытании вала отклонителя и узлов раскрепления и отклонения в модели, имитирующей скважину. В качестве модели использован корпус отклонителя ОБС.

Стенд СПО–59/76, входящий в установку, включает следующие системы: механическую, гидравлическую, измерительную и управления. Система управления обеспечивает функции управления работой стенда, периодичность в нагружении и контроль работоспособности стенда в целом и отдельных его функциональных систем. В его состав входит специальный пульт с контрольно-измерительными приборами и приборами управления отдельными системами. Обработка сигналов от датчиков СВК-2,0 и представление информации для визуального контроля в цифровом виде производилось специальным электронным блоком. Так, сравнивая теоретическую 1 и экспериментальную 2 линию графика Рраскр=f(Рос) (рис.8) можно сделать вывод о достоверности ур. (5).

Усилие Рраскр эксперимента (кривая 2) ниже теоретического на величину коэффициента компенсации хода за счет деформации тарельчатых пружин в узле раскрепления. С учетом коэффициента компенсации графики совпадают (кривая 3).

От величины Рраскр зависит эффективность работы распорного узла ОБС. Для действующих конструкций ОБС-46,59,76 была проведена оценка условия стабилизации (4).

Из анализа сил и моментов, действующих в узле раскрепления ОБС, получена зависимость, определяющая связь Мтр. нар, qраскр, r, .

,

где - внешний момент трения при работе ОНД в скважине в кинематической паре «корпус ОНД – горная порода», - удельная нагрузка на корпус отклонителя, кН/м; r – радиус корпуса ОНД, м; l – длина корпуса ОНД, м; f – коэффициент трения в контактной паре «сталь – порода»; – угол контакта корпуса ОНД со стенкой скважины в плоскости, перпендикулярной оси отклонителя, град.

Анализ теоретических значений (рис.9) и экспериментальных данных показал, что Мтр. нар почти в 30 раз превышает М.тр. вн.- момент трения внутри снаряда, который составляет 0,35…5,5 (даНм), т.е. значения Rраскр, заложенные в конструкцию узла раскрепления, завышены. Вывод правомерен и в части повторного использования отклонителя, т.к. в этом случае Мтр.вн уменьшается до 30…40% в связи с приработкой его внутренних деталей.

По аналогичной методике был исследован узел отклонения ОБС. В результате получено выражение для Роткл с учетом особенностей: , где: l1 и l2 – расстояния (плечи) от центра вращения ПРИ до линий действия Роткл и R (реакция горной породы в месте касания боковой стенки скважины долотом), м; , - соответственно угол скоса полуклиньев механизма отклонения и угол трения в плоскости скольжения в клиновой фрикционной паре соответственно, град.

Сравнительная оценка экспериментальных и теоретически полученных величин Роткл представлена на рис.10.Стендовыми испытаниями ОБС-59 установлен процесс роста Роткл при увеличении Рос после выбора компенсационного зазора в узле отклонения отклонителя. Однако производственными испытаниями ОБС установлено, что при одном и том же компенсационном зазоре в отклоняющем узле полный угол искривления за цикл ИИ может иметь разные величины, что возможно только в случае, если фактическая механическая скорость бурения в цикле ИИ не соответствует проектному значению. Таким образом, сохранение технологических параметров и поддержание проектной vм является необходимым условием стабильности заданного набора кривизны ОНД. Следует подчеркнуть, что выполненные исследования применимы к отклонителям различной конструкции с клиновыми системами раскрепления («Тарбаган Забайкальский», «Кедр», ОКГ)

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

  1. Существующие аналитические и эмпирические модели цикла ИИ отклонителями непрерывного действия не раскрывают в явном виде функциональные параметры, влияющие на этот процесс, что делает их малопригодными для инженерных расчетов по прогнозу и регулированию интенсивности ИИ.
  2. Интенсивность искусственного искривления определяется работой разрушения боковой стенки скважины долотом, механической скоростью бурения интервала ИИ и величиной бокового смещения оси вращения ПРИ относительно оси корпуса отклонителя в радиальном направлении.
  3. Основным фактором, определяющими эффективность работы отклонителей непрерывного действия при проведении скважин согласно проектной траектории, является стабильность технологических параметров цикла ИИ.
  4. При равных опытных значениях Рот и n работа разрушения однотипных горных пород боковой поверхностью (Аб) для алмазного долота в среднем в 1,6 раз выше Аб для шарошечного долота.
  5. Для задач плавного набора кривизны по дуге с заданным радиусом можно рекомендовать регулирование параметра Рот, а в случае необходимости получения более высоких значений интенсивности предпочтительно регулирование параметра n как для алмазного, так и для шарошечного долот.
  6. Оптимальное значение усилия раскрепления достигается не ростом Рос, а регулированием угла скоса клиновой пары узла раскрепления.
  7. Механизмы раскрепления в современных конструкциях скользящих отклонителей являются одним из факторов уменьшения их габаритов.
  8. Экспериментальные исследования ОБС-59 и ОБС-76 на стенде СПО-59/76 подтверждают аналитические зависимости, полученные для основных функциональных узлов (раскрепления, отклонения) отклонителя, которые рекомендованы для инженерных расчетов.
  9. В результате выполненных теоретических, экспериментальных, стендовых и производственных исследований можно сформулировать требования к созданию отклонителей нового поколения в следующем виде: малогабаритный; разделение канала передачи осевой нагрузки и частоты вращения на ПРИ; Рос и Рот должны быть функционально независимы; регулируемое значение Роткл, беспроводная система самоориентирования.

10. Основным направлением дальнейших исследований может стать совершенствование методики проектирования технологии интервалов ИИ с применением полученных аналитических зависимостей для конкретных горно-геологических условий, а также совершенствование конструкции узла отклонения скользящих отклонителей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

  1. Мочуловский А.М. Метод аналитического определения угла встречи траектории скважины с напластованием. / Тезисы докладов IV региональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Северо-Запада //Научные и практические проблемы геологоразведки: / ВИТР. Ленинград,1990. С.21.
  2. Мочуловский А.М. Современное состояние и перспективы использования волоконно-оптических функциональных устройств в бурении. / Тезисы докладов IV региональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Северо-Запада //Научные и практические проблемы геологоразведки / ВИТР. Ленинград, 1990. С.19.
  3. Мочуловский А.М. Метод определения угла встречи траектории скважины с напластованием горных пород./Ю.Т.Морозов, А.М.Мочуловский //Исследование и разработка методов и средств для реализации высокоэффективной ресурсосберегающей технологии геологоразведочного бурения: / ВИТР. Ленинград, 1991. С.105-112.
  4. Мочуловский А.М. Влияние угла встречи на формирование траекторий направленных скважин. / Тезисы докладов II Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях / СПГГИ СПб, 1992, С.63.
  5. Мочуловский А.М. Стенд для исследования работоспособности и качества изготовления отклонителей непрерывного действия. / Ю.Т.Морозов, П.В.Стадник, А.М.Мочуловский // Исследование и разработка технологии и новых технических средств для геологоразведочного бурения/ ВИТР СПб, 1993, С. 56-62.
  6. Мочуловский А.М. Статистический анализ влияния угла встречи на формирование траекторий направленных скважин. / А.М.

    Мочуловский, А.В.Козлов // Методика и техника разведки, №4 (142) / ВИТР СПб, 1994, с.78-89.

  7. Мочуловский А.М. Теоретические предпосылки исследования процесса искусственного искривления с заданной интенсивностью. // Методика и техника разведки. №7(145) / ВИТР СПб, 1996, С. 48-55.
  8. Мочуловский А.М. Теоретические основы проектирования технологии искусственного искривления отклонителем непрерывного действия. // Методика и техника разведки. №8(146) / ВИТР СПб, 1998, С.72-78.
  9. Мочуловский А.М. Влияние углов встречи на формирование траекторий направленных скважин. / Тезисы докладов. 4-ый Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях / СПГГИ СПб, 1998, С.60.
  10. Мочуловский А.М. Снижение неопределенности проектирования процесса искусственного искривления скважин отклонителями непрерывного действия. // Методика и техника разведки. №9-10 (147-148) / ВИТР СПб, 1999, С.224-231.
  11. Мочуловский А.М. Исследование вопроса повышения эффективности процесса искусственного искривления скважин отклонителями непрерывного действия. / Тезисы докладов V Международный симпозиум по бурению скважин в осложненных условиях / СПГГИ СПб, 2001, С.75
  12. Пат. РФ за № 2109125 МКИ Е 21 В 43/22. Б.И., № 11 от 20. апреля 1998 Стенд для моделирования работы бурового става в наклонной скважине/ Ю.Т.Морозов, А.М.Мочуловский.
  13. Мочуловский А.М. Механизм искусственного искривления скважин скользящими отклонителями непрерывного действия. / Ю.Т.Морозов, А.М.Мочуловский // Записки Горного института, №170 часть 1 / СПГГИ(ТУ) СПб, 2007, С. 33-36


Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.