|
Беседина Наталья НиколаевнаДонецкий Национальный Технический университет |
Тема магистерской работы:Направленное бурение из подземных горных выработокНаучный руководитель: Юшков Иван АлександровичМатериалы по теме выпускной работы: Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел Реферат по теме выпускной работыВведениеСущность направленного бурения скважин заключается в комбинировании методов и технических средств, для целенаправленного изменения траектории бурящейся скважины. Траектория таких скважин может отклоняться от вертикального и горизонтального положения принудительно с помощью клиньев и др. отклоняющих компоновок или самопроизвольно (естественное искривление) из-за геолого - технических факторов и др.К основным достоинствам направленного бурения относятся: возможность определения истинной мощности наклонных пластов, подсечения ПИ, залегающих в труднодоступных местах, дегазации скважин. К недостаткам относятся: повышенная вероятность возникновения аварийной ситуации из-за использования клиньев, требования к прочности БТ, необходимости частого использования отклонителя и измерительных приборов. Отклонение скважины от вертикали и горизонтали при направленном бурении (изменение зенитного угла и азимута бурения) осуществляется отклоняющими устройствами. Разработано большое число различных отклоняющих устройств, имеющих существенные отличия в их принципиальных кинематических схемах, назначении и областях применения. [2] Актуальность темыМировой спрос на уголь в качестве дешевого, надежного источника энергии, привела к увеличению производства во многих шахтах. Для нашего региона свойственны шахты опасные по взрыву газа и пыли. Это является одной из основных проблем на сегодняшний день.Существует решение этой проблемы - направленное бурение. Цель и задачи разработок и исследованийЦелью данной работы является разработка конструкции отклонителя включающий в состав локационную систему Digitrak Eclipse.Идея работы: заключается в том, чтобы одновременно во время бурения получать информацию об искривлении скважины. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи: 1.Разработка принципиальной схемы отклонителя для направленного бурения. 2.Проведение расчетов отклонителя и его элементов; расчет экономической рациональности использования отклонителя. 3. Выполнение опытно - конструкторских работ. Объект исследований: технические средства для направленного бурения. Предмет исследований: конструкция отклонителя для направленного бурения. Методы исследований: Поставленные задачи решались путем проведения теоретических исследований, проведения расчетов основных параметров отклонителя. Апробация работыДоклад на тему «РАЗРАБОТКА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СНАРЯДА ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ ДЕГАЗАЦИОННЫХ СКВАЖИН ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК» на X Всеукраинской научно - технической конференции студентов «Бурение», проводившейся в Донецке 23 апреля 2010 г.Обзор исследований и разработок по темеОриентатор - устройство для фиксирования на поверхности Земли положения отклонителя в стволе буровой скважины. Oтклонители подразделяются на погружные, входящие в состав бурильного инструмента, и извлекаемые, опускаемые внутрь бурильной колонны только в период ориентирования отклонителей, чувствительным элементом ориентатор может служить уровень жидкости, отвес, шарик, маятник, потенциометр и другие. B качестве ориентатора используются также инклинометры, особенно при глубоком бурении. B бурильную колонну, низ которой оборудован диамагнитной трубой c направляющей воронкой, магнитными полюсами и отклонителем, опускается инклинометр и фиксируется положение отклоняющей системы в стволе скважины относительно меридиана или точки (репера), координаты которой заранее известны. Управление глубинными приборами дистанционное по каротажному кабелю. [6, 5]
Комплекс «КЕДР» является усовершенствованием отклонителей типа ТЗ, предназначен для искусственного искривления геологоразведочных скважин диаметром 59 и 76 мм глубиной до 2000 м в монолитных и слаботрещиноватых породах VI - XI категорий по буримости и имеет широкое практическое применение. Конструкция отклонителя является комплексной, состоит из собственно регулируемого отклонителя, ориентатора и узла контроля искривления, что позволяет: настраивать отклонитель на заданную интенсивность в диапазоне 0,2 - 1,5 градус/м перед спуском его в скважину; выполнять многократное самоориентирование в скважине на заданный угол за 1 цикл искривления при зенитных углах 3 - 60°; контролировать фактическое ориентирование (по сравнению с заданным) после завершения цикла искривления и подъема отклонителя из скважины; отбирать керн укороченной колонковой трубой при выполнении цикла искривления. Кроме того, разработаны новые варианты комплексов: КЕДР-ГБ-76, КЕДР-ГБ-59 и отклоняющая система для слабых пород ОСП-76, которые состоят из скомпонованных в единую конструкцию отклоняющего, стабилизирующего и ориентирующего устройств. Забойные комплексы КЕДР-76 и КЕДР-59Отклоняющее устройство забойных комплексов содержит нижний подшипниковый узел 1, узел перекоса 2, вал - ротор 3 и узел установки 5. В узле перекоса использованы сменные искривленные патрубки, обеспечивающие различный наклон породоразрушающего инструмента к оси скважины и ее искривление с регулируемой интенсивностью за счет асимметричного разрушения забоя.Стабилизирующее устройство выполнено в виде распорного клинового механизма 4, который имеет клиновый ползун, расположенный между верхним и нижним полуклиньями и взаимодействующий с ними через Г - образные пазы. Ориентирующее устройство выполнено в виде винтового механизма со свободно устанавливающимся в апсидальной плоскости шариком, имеет узел ориентации 9, узел блокировки 10, верхний подшипниковый узел 11, верхний вал 12 и узел статорной пружины 13.
Постановка комплекса на забой осуществляется с одновременной подачей промывочной жидкости. При передаче осевой нагрузки последовательно происходит сжатие роторной 7, затем статорной пружины 13, что обеспечивает выдвижение клинового ползуна 4 до взаимодействия со стенкой скважины и создает необходимое распорное усилие. Одновременно при движении вала 12 вниз освобождается шарик и, свободно перекатываясь, устанавливается в апсидальной плоскости. Происходит разблокирование ротора со статором и обеспечивается возможность их относительного вращения. Перемещение разделительного кольца 8 разъединяет осевые каналы шлицевого вала 6, что создает кратковременное повышение давления промывочной жидкости, а затем возврат до рабочих параметров. Этот момент фиксируется по манометру бурового насоса и свидетельствует о постановке комплекса на забой. Для самоориентирования комплекс поднимают от забоя на 0,2 - 0,5 м, при этом клиновой ползун втягивается в габариты корпуса. При установке шарика в апсидальной плоскости, а затем взаимодействии его с винтовой поверхностью, происходит поворот и установка забойного комплекса в заданное положение. Во время подъема комплекса от забоя разделительное кольцо 8 вновь разъединяет осевые каналы шлицевого вала б, что сопровождается кратковременным повышением давления промывочной жидкости, а затем возвратом до рабочих параметров, что свидетельствует об окончании процесса самоориентирования. Повторная постановка комплекса на забой также сопровождается аналогичным гидравлическим сигналом. Конструкция забойных комплексов КЕДР-76 и КЕДР-59 обеспечивает: • предварительную настройку на требуемую интенсивность искривления • возможность регулирования интенсивности искривления в широких пределах (в т. ч. с небольшой для бурения комплексами ССК) • многократное самоориентирование в скважине • контроль процесса самоориентирования • возможность искривления скважины с одновременным отбором керна, в т. ч. по рудной зоне. Эти качества данных комплексов открывают новые технологические возможности: • искусственное искривление на больших глубинах, при зенитных углах до 60° и вязких буровых растворах, где затруднено или невозможно применение спускаемых ориентаторов • дохождение до забоя по шламу, заужениям, вывалам и т. д. (без предварительной подготовки скважины) и последующее самоориентирование комплекса на забое • искусственное искривление в неустойчивых породах и ослабленных зонах за счет возможности многократного повторного самоориентирования в течение рейса.[1, 4] Основное содержание работыНа сегодняшний день одной из основных проблем направленного бурение является невозможность контролировать процесс бурения во время искривления скважины.В работе предложена принципиально новая схема отклонителя «КЕДР-76» включающий в состав локационную систему Digitrak Eclipse. Локационная система Digitrak Eclipse, в настоящее время является самой распространенной в мире системой навигации. Технология позволит сократить трудоемкость затрачиваемые на бурение скважин.
Революционная разработка компании DCI. Рабочая частота, заданная Eclipse оптимальна для бурения и абсолютно исключает помехи. Уникальная конфигурация антенны приемника позволяет прибору определять местоположение точек позиционирования и излучателя. Излучатель обеспечивает трехмерное дистанционное управление влево - вправо и вверх - вниз.[7] Технические характеристики: Используемая частота, кгц установлена DCI Радиус действия телеметрии, 610 м. Точность абс. погрешность до 5% Источник питания никель - кадмиевая батарея Digi Trak Емкость батареи, 8 - 12 ч. Индикатор глубины в реальном масштабе времени Диапазон рабочих температур от - 20'С до 60'С Высота 31 мм Ширина 18.3 мм Вес, кг 3.8 АНИМАЦИЯ
Рис.4 Передача данных на устье (6 кадров, 640х400 точек, бесконечное повторение, задержка 1 c, Adobe Photoshop Creative Suite 4) Желтый – породоразрушающий инструмент Малиновый - Digi Trak Зеленый – колонна бурильных труб ВыводыВ данной работе предложена схема отклонителя для направленного бурения.Предполагается, что внедрение предложенного устройства позволит обеспечить более высокую результативность в направленном бурении, а также сократит время на прохождение скважины. Список использованных источников1.Буровой портал/Классификация методов и технических средств – [электронный ресурс], – [режим доступа], – http://www.drillings.ru/klassiphikaciyametodov2. Юшков А.С. Кернометрия. – М.: Недра, 1989. – 224с. 3. Завод Уралгеофизприбор/ИНКЛИНОМЕТР – [электронный ресурс], – [режим доступа], – http://www.uralgeofizpribor.ru/9214628160 4. Шитихин В.В. Технические средства для направленного бурения скважин малого диаметра: Учебное пособие. – Ленинград: Недра, 1978. – 112с. 5. Кодзаев Ю.В., Способы и технические средства ориентирования отклонителей в скважинах: Журнал «Известия ВУЗов»; Раздел «Геология и разведка». - Москва: ВИНИТИ, 1981-208с. 6. Словари и энциклопедии/Ориентатор – [электронный ресурс], – [режим доступа], – http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/3613/%D0%9E%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 7. Digi Trak/Оборудование ГНБ – [электронный ресурс], – [режим доступа], – http://vermeer.su/gnb-catalogue/index.html В данный момент магистерская работа находится в стадии разработки. После декабря 2010 года полный текст работы можно получить у автора или научного руководителя. |
