МОДЕЛИРОВАНИЕ СИГНАЛИЗАТОРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ

Назарян А.О.
Донецкий национальный технический университет

Источник: 2 Всеукраинская студенческая научно-техническая конференция "Форум студентов-буровиков" / Сборник докладов. - Днепропетровск, НГУ - 2011, с. 30-31.
    Ранее была предложена конструктивная схема сигнализатора циркуляции промывочной жидкости в скважине [1], на которую получен патент на полезную модель [2].По этой схеме была разработана конструкция сигнализатора циркуляции промывочной жидкости в скважине, объемная модель которой, выполненная в программе «Компас 3-D», показана на рис. 1.

Рисунок 1 - Конструкция сигнализатора циркуляции промывочной жидкости

    Для определения конструктивных параметров сигнализатора необходимо рассчитать усилие, действующее со стороны жидкости на клапан – датчик скоростного напора. Поскольку теоретическое решение этой задачи затруднено, то было проведено численное моделирование методом конечных элементов.
    При моделировании определялись усилия, действующие на тарелку клапана сигнализатора, что позволяло подобрать возвратную пружину клапана и определить его чувствительность к изменению расхода жидкости.
    Расчеты проводились для нескольких типоразмеров сигнализатора при разных режимах промывки скважины с учетом вращения и без него. При этом для каждого типоразмера моделирование проводилось для различных диаметров тарелки клапана – датчика скоростного напора.
    В качестве примера результатов моделирования приведём данные для сигнализатора, предназначенного для работы на участке скважины, перекрытого обсадными трубами диаметром 89 мм. Подача жидкости изменялась в пределах от 20 до 120 л/мин. Расчётная сетка модели показана на рис. 2, некоторые результаты моделирования – на рис. 3.

Рисунок 2 - Модель для анализа перепада давления на клапане


Рисунок 3 - Результаты моделирования: а) потери давления; б) скорость течения жидкости

    При моделировании были определены значения силы P, действующей на клапан в зависимости от расхода жидкости. Эти результаты для одного из диаметров тарелки клапана приведены в табл. 1.

    Таблица 1 – Значения силы Р, действующей на клапан

Q, л/мин
 20 40 60 80 100 120
P, H 4,4 17 39 68,5 107 153

    Эта зависимость силы P от расхода жидкости Q может быть аппроксимирована следующим выражением: P=0,010Q2+0.033Q-0,6.
    Моделирование с учетом вращения бурильной колонны проводилось для бурения станком ЗИФ1200-МР при частотах вращения бурового снаряда 231, 288, 336, 414 об/мин. Полученные данные показали, что для исследуемых величин подач промывочной жидкости, частот вращения и геометрических параметров клапана усилие, действующее на клапан, изменяется незначительно. В результате проведенных работ был разработан ряд сигнализаторов, предназначенных для работы в скважинах диаметром от 93 до 151 мм.

Литература

  1. Назарян А.О. Розробка вдосконаленого сигналізатора циркуляції промивальної рідини у свердловині / 1 Всеукраинская студенческая научно-техническая конференция "Форум студентов-буровиков": Сборник докладов. Днепропетровск, НГУ, 2010 г. - С. 18-19.
  2. Патент України на корисну модель № 50771 МПК7 Е21В 25/00. Сигналізатор поглинання промивальної рідини в свердловині / Каракозов А. А., Парфенюк С. Н., Роль А. В., Сайгайдак И. Д., Назарян А. О. – опубл. 25.06.2010. – Бюл. №13. – 6 с., ил.