Гусєва Галина Геннадієвна Інститутт: Гірничої справи та геологіі  Кафедра: Технологіі і техніки геологоразвідувальних робіт Спеціальність: Технологія і техніка розвідки місцезнаходження корисних копалин Тема випускної работи: Розробка конструкції звільнювального мітчика для ліквідації аварій при обриві бурильних труб Науковий керівник: Пєттік Юрій Владиславович

Введення

Пристрій, що розроблюється, відноситься до аварійного інструменту, який використовується для ліквідації аварій під час буріння стовбурів і свердловин великого діаметру буровими установками з агрегатами РТБ (реактивно-турбінного бурами).

Обгрунтування теми і назви, актуальність роботи

У процесі буріння та експлуатації, а також при виробництві ремонту свердловин можуть виникати численні аварії. Для ліквідації аварій застосовують різні пристосування, які називають ловильними інструментами.

При цьому часто виникають аварії з бурильними трубами і відбувається залишення в свердловині частин бурильної колони у результаті поломок по тілу труби на гладких ділянках, в зоні замкової різьби або по зварному шву, а також у наслідку зриву за різьбові з'єднання і падіння у свердловину колони труб.

Одним з надійних інструментів для ліквідації аварій є мітчики. Основним недоліком мітчиків є те, що вони, крім окремих конструкцій, є незвільнювальними, з іншого боку вони рідко застосовуються на великих глибинах, тому що виникають труднощі під час з’єднання з колоною труб, що вітягується, і складно визначити ступінь кріплення останніх з трубою. У той же час наявні конструкції звільнювальних мітчиків розраховані на невеликі діаметри труб і одноразове застосування під час спуску.

Тому розробка конструкції звільнювального мітчика для ліквідації аварій з бурильними трубами великого діаметру і підвищення ефективності кріплення на трубах, що звільнюються, є актуальним завданням.

Ціль роботи: 

Розробка конструкції звільнювального мітчика ударно- механічної дії із захопленням нарізного типу для лову обірваних бурильних труб, що закінчуються зверху муфтою або замком.

Завдання дослідження:

• Розробити конструктивну схему роботи звільнювального мітчика (виконати аналіз компонувальних розв'язків).
• Обґрунтувати раціональні конструктивні параметри оптимальної конструкції мітчика.
• Виконати дослідно-конструкторські роботи.
• Розробити технологію підготовки мітчика до роботи й проведення ловильних робіт.

Ідея роботи:

Підвищення ефективності проведення аварійних робіт з ліквідації обривів бурильних труб на більших глибинах, за рахунок використання звільнювальних мітчиків ударно - механічної дії.

Об'єкт і предмет дослідження:

Об'єкт дослідження - технічні засоби й технологія для ліквідації аварій з бурильними трубами.

Предмет дослідження - конструкції й параметри мітчика, що забезпечують його звільнення у випадку неможливості підйому обірваних бурильних труб.

Можливі результати

• Обґрунтування принципу дії звільнювального мітчика ударно- механічної дії з можливістю повторного захоплення без попереднього підйому на поверхню.
• Розробка нової конструкції звільнювального мітчика ударно- механічної дії.
• Розробка нової технології проведення ловильних робіт під час ліквідації аварій з бурильною колоною.

При буравленні стовбурів і шпар великого діаметра буровими установками з агрегатами РТБ (реактивно-турбінними бурами) досить часто виникають аварії, пов'язані із залишенням на вибої бурильної колони з агрегатом РТБ. Складності виникають при захопленні бурильної колони діаметром 168 мм, що закінчується муфтовим з'єднанням з конічним замковим різьбленням. Відомо, що для ліквідації подібних аварій з бурильними трубами застосовують мітчики- калібри вивільнювані типу МКО1-114-168. Вони призначені для лову за різьблення муфти й для витягу зі свердловини колони аварійних насосно-компресорних труб діаметром 114 мм цілком або частинами. Даний звільнювальний мітчик дозволяє зробити тільки одну спробу захоплення обірваних труб. У випадку невдачі - його необхідно піднімати на поверхню, розбирати, знову підготовляти до зпуску і т.п.

Конструкція мітчика- калібру складається з корпуса 1 мітчика – калібру, сталевого суцільнометалевого тіла з лівим замковим різьбленням на верхньому кінці для приєднання до колони бурильних труб діаметром 89 мм з лівим різьбленням. На нижньому кінці корпуса 1 нарізане зовнішнє ліве циліндричне різьблення під різьблення кінцівника 3, а вище цього різьблення є симетрично розташовані три похилі пази з виступами посередині у формі ластівчиного хвіста. На дні кожного похилого паза просвердлено два глухі отвори, в одному з яких міститься фіксатор 6 із пружиною 7, утримуваний від випадання кришкою 5, надягнутої на фіксатор і вгвинченої в отвір, а в інше вгвинчується настановний гвинт 8. Уздовж корпуса зроблений наскрізний отвір для проходу промивної рідини. У пази корпуса вставлені плашки 2, що мають на похилій тильній площині пази, за формою й розмірами, що відповідають виступу похилих пазів корпуса. При цьому підпружені фіксатори 6 залишаються в утопленому стані в глухих отворах корпуса під тильною поверхнею плашок. Зовні плашки мають спеціальну ліву нарізку, відповідну до профілю різьблення труб, що витягують. Посередині плашок просвердлений наскрізний отвір під гвинти 8, якими плашки кріпляться на корпусі. Таким чином, плашки у вихіднім робочім положенні знизу своїми нижніми торцями впираються у верхній торець кінцівника 3, нагвинченого на корпус мітчика - калібру, а переміщення їх нагору в процесі ловильних робіт утримується настановними гвинтами 8.

Рисунок 1 - Мітчик-калібр. Устрій.

Під час ловильних робіт усе розтягувальне навантаження, прикладене до мітчика - калібру, передається плашкам через верхній торець наконечника 3 і нижні торці плашок. Кінцівник 3 пригвинчений знизу до корпусу мітчика й застопорений гвинтами 4. Мітчик - калібр у зібраному виді спускають у свердловину на бурильних трубах. Не доходячи до верхнього кінця колони аварійних труб, спуск сповільнюють і, якщо потрібно, включають насос для промивання верхнього кінця колони труб, що витягують. Потім кінець мітчика - калібру заводять у муфту і при лівім обертанні його плашки нарізають різьблення у муфті, надійно згвинчуючи мітчик - калібр із муфтою труб, що витягують.

Після цього пробують витягти колону аварійних труб цілком або частинами . Під час накривання верхнього кінця колони труб, а також під час згвинчення мітчика з муфтою труб, що вітягують, кількість осьового стискаючого навантаження, прикладеного до мітчика, не повинне перевищувати 25-30 кн. А якщо ні, то настановні гвинти можуть бути зрізані й мітчик - калібр передчасно звільниться від захоплення. Для звільнення мітчика - калібру від захоплення різко опускають колону бурильних труб; під дією осьового стискаючого навантаження від ваги бурильних труб близько 50 кн зрізуються настановні гвинти і корпус мітчика - калібру переміщується вниз стосовно плашок. Плашки, рухаючись у радіальному напрямку до центру, звільняють мітчик від захоплення. Після переміщення корпусу вниз підпружинені фіксатори 5, від тильної частини плашок, під дією сили пружини 7 виходять назовні й перешкоджають подальшому переміщенню плашок униз. Звільнений у такий чином мітчик - калібр витягують зі свердловини

.Недоліком мітчика є те, що при невдалій спробі захоплення труб його необхідно піднімати на поверхню, замінювати зруйновані елементи, знову готувати його до спуску і спробі повторного захоплення і т. п.

Передбачувана новизна

Рисунок 2 - Процес повторного захоплення труби
(16 кадрів, 260х263 пікселів, безкінечний повтор, затримання 0,5 c, Adobe Photoshop Creative Suite 4)

Для усунення зазначеного недоліку і забезпечення можливості повторних захоплень мітчик без підйому на поверхню пропонується змінити його конструкцію. При цьому з'єднують наскрізний отвір мітчик за допомогою каналів з глухими отворами для фіксаторів 6 зі сторони протилежної пружині. Під час подачі промивної рідини під тиском в наскрізний отвір мітчику фіксатори 6 під дією радіальної сили стискають пружіну7 і втоплюються. При цьому плашки звільняються і повертаються в крайнє нижнє чи верхнє положення в залежності від фази роботи мітчика (зменшення або збільшення зовнішнього діаметру концевої різьби під час переміщенні колони бурильних труб). Одночасно відбувається закріплення плашок 2 за допомогою фіксаторів 6.

Плановані практичні результати

Для реалізації цього принципу роботи необхідно на внутрішній поверхні плашки 2 виконати два отвори уздовж твірної паралельної поздовжньої осі плашки і відмовитися від настановних гвинтів 8.

Висновки

Розглянувши та проаналізувавши проблеми, що виникають під час ліквідації аварій, можна зробити висновок, що пропонований пристрій значно ефективніше і економічніше пристроїв, які використовувались раніше. За того, що немає необхідності, при невдалій спробі захоплення піднімати пристрій на поверхню, розбирати, збирати і знову занурювати в свердловину. Якщо не вдалося захопити частину обірваної труби, то мітчик використовують повторно, не витягуючи на поверхню. Це дозволяє значно скоротити час на ліквідацію і не вдаватися до додаткових витрат коштів. Також ця конструкція пристрою дозволяє його використання для широкого спектру діаметрів, завдяки плашках, які можуть вільно переміщатися, як і у нижнє, так і у верхнє положення.

Передбачається, що впровадження запропонованого пристрою дозволить забезпечити більш високу результативність при ліквідації аварій.

Література

1. Подгорнов М.И., Пустовойтенко И.П. Ловильний інструмент. Навчальний посібник для робітників. М.: Недра, 1984. – 148с.
2. Шерстнєв Н.М., Расідзе Я.М., Ширінзаде С.А. Попередження і ліквідація аварій пуд час буріння. – М.: Недра, 1979. – 224с.
3. Самотой А.К., Джафаров А.А.-Д. Ловильний інструмент. Довідковий посібник. М.: Недра, 1985. – 156с.
4. Вінніченко В.М. Попередження та ліквідація аварій та ускладнень у бурінні розвідувальних свердловин: навчальний посібник для учнів профтехосвіти і робітників на виробництві / В.М. Вінніченко, А.Е. Гончаров, Н.Н. Максименко. – М.: Недра, 1991. – 170с.
5. Гончаров А.Е. М Посібник бурильника і майстра з попередження ліквідації аварій та ускладнень під час розвідувального буріння/ А.Е. Гончаров, В.М. Вінніченко. – М.: Недра, 1987. – 128с.
6. Дудля Н.А.попередження та ліквідація аварій під час буріння.Навчальний посібник - [2-е изд.] / Н.А. Дудля, С. Стричок, І.Р. Островский. – Донецьк: Ліра ЛТД, 2007. – 328с.
7. Коломієць А.В. \ Попередження та ліквідація прихватов в розвідувальному бурінні / А.В. Коломієць. – М.: Недра, 1985. – 220с.
8. Пустовойтенко И.П. Попередження і ліквідація аварій під час буріння. - [з-е издание, переработанное и дополненное] / І.П. Пустовойтенко. – М.: Недра, 1988 – 278с.
9. Самотой А.К. Попередження та ліквідація прихватів труб під час буріння свердловин / А.К. Самотой. – М.: Недра, 1979. – 182с.
10. Ліквідація аварій (збірник)

У даний момент магістерська робота знаходиться на стадії розробки. Після грудня 2010 повний текст роботи можна отримати у автора або наукового керівника.