Одним из аспектов решения проблемы повышения технико-экономических показателей при бурении скважин в сложных условиях является успешная борьба с осложнениями и авариями, среди которых особо выделяются прихваты бурового снаряда, характеризующиеся высокими затратами на их ликвидацию. Анализ видов прихватов и методов их ликвидации показывает, что около 70% этих аварий может успешно ликвидироваться при использовании ударных механизмов - или самостоятельном, или в комбинации с другими способами воздействия на прихваченный снаряд [1, 2].

Для поиска технических решений при создании новых конструкций ударных механизмов для ликвидации прихватов бурового снаряда (УМЛП) большое значение имеет их классификация, основанная на четко определенных критериях систематизации и разработанная с учетом анализа реальных конструктивных схем и ближайших перспектив развития буровой техники. Разработанная нами ранее классификация ударных механизмов для ликвидации прихватов [3] требовала дальнейшего уточнения и детализации, поскольку, например, такой критерий, как “специфика кинематики и особенности конструкции”, на разных классификационных уровнях определял различные признаки УМЛП. Кроме того, проведенный обзор многочисленных литературных и патентных источников показывает, что до настоящего времени различные авторы по-разному интерпретируют термин “ударные механизмы для ликвидации прихватов”, очень часто объединяя по этим названием разнообразные механизмы и забойные машины. Поэтому при создании уточненной классификации УМЛП нами определены специфические черты ударных механизмов, которые выделяют их из всего многообразия технических средств для ликвидации прихватов бурового снаряда, работа которых в той или иной мере связана с ударными явлениями различной природы.

Поскольку наличие функционально идентичных узлов в конструкции УМЛП определяется общностью процессов, протекающих в механизмах, то в классификации должны быть учтены особенности протекания рабочего цикла УМЛП. В течение рабочего цикла обычно происходит предварительное накопление потенциальной энергии, которая затем используется для перемещения исполнительного элемента и нанесения им удара по прихваченному снаряду. Исключение составляют простейшие механизмы, в которых исполнительный элемент наносит удар за счет разгона бурильной колонны буровой лебедкой - их рабочий цикл осуществляется без накопления потенциальной энергии в системе. В общем случае рабочий цикл УМЛП состоит из следующих фаз:

У некоторых УМЛП отдельные фазы рабочего цикла могут отсутствовать. Так у уже упомянутых простейших механизмов рабочий цикл состоит из трех фаз (3 - 5). С учетом вышеизложенного нами предложена уточненная классификация ударных механизмов для ликвидации прихватов, базирующаяся на следующих критериях систематизации :

Анализ классификационных признаков показывает, что в настоящее время наименее разработанными являются механизмы с электромагнитным воздействием на элементы системы. По-видимому, подобные механизмы в ближайшей перспективе будут иметь узкую область применения - только лишь совместно с комплексами бурения скважин электробурами. В остальных случаях их использование весьма затруднительно, поскольку их эксплуатация требует специальных бурильных труб с электрическим каналом связи с поверхностью.

Другими из наименее используемых механизмов являются УМЛП, в рабочем цикле которых используется гидростатическое давление жидкости. Подобные механизмы могут быть достаточно эффективными вследствие следующих преимуществ: высокие энергетические показатели; эффективная передача удара на прихваченный инструмент; улучшенные условия эксплуатации бурильных труб; регулирование энергетических параметров в широких пределах; простота изготовления, монтажа и применения. Для их успешной эксплуатации необходимо создать разность гидростатических давлений в скважине и полости бурильной колонны. Это может достигаться тремя путями : за счет создания разности уровней жидкости в скважине и бурильной колонне; за счет создания разности плотностей жидкости в скважине и бурильной колонне; за счет создания разности уровней и плотностей жидкости в скважине и бурильной колонне. Кроме того, в зависимости от применяемой технологии бурения могут быть предложены два принципиально разных вида подобных УМЛП: 1. Работающие при большем давлении в скважине; 2. Работающие при большем давлении в бурильной колонне. Учитывая эти особенности ударных механизмов, можно сделать вывод об их возможной перспективности при ликвидации прихватов в сложных условиях бурения.

Так при бурении обычных скважин возможно четыре основных технологических схемы применения подобных УМЛП. Но если для первых двух схем разработаны рекомендации для нормальных условий бурения [3], то две другие схемы могут быть рекомендованы для использования в сложных условиях, когда из-за поглощения промывочной жидкости в скважине поддерживается столб жидкости ограниченной высоты или скважина вообще может быть пустой. Такие ситуации весьма характерны для условий угольных месторождений Донбасса, а, следовательно, использование предлагаемых технологических схем и разработка механизмов для их реализации при бурении скважин в Донбассе являются весьма перспективными. Следует отметить, что на практике возможно также осуществление вариантов этих технологических схем, отличающихся использованием промывочных жидкостей разных плотностей, заполняющих скважину и бурильные трубы.

В условиях морского бурового производства из-за специфики ведения работ количество возможных технологических схем применения подобных УМЛП варьируется в более широких пределах. Так при бурении скважин с использованием водоотделяющей колонны, схемы применения ударных механизмов практически не отличаются. При бурении скважин по прогрессивным технологиям без водоотделяющих колонн возможны разнообразные схемы использования УМЛП, обусловленные различными сочетаниями уровней жидкости в скважине и бурильной колонне, а также возможностью применения в скважине и бурильных трубах промывочных жидкостей различной плотности, обычно более тяжелых, чем морская вода. Все это позволяет говорить о возможных перспективах использования подобных ударных механизмов в морских условиях.

По-видимому, конструктивно ударные механизмы для работы в обычных и подводных скважинах принципиально не отличаются, что дает возможность разработки универсальных технических средств, рассчитанных на различные условия применения. Но для их эксплуатации в подводных скважинах требуются обширные технологические рекомендации, основанные на результатах аналитических исследований процесса работы подобных УМЛП при ликвидации прихватов в морских условиях.