Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

1. Актуальність теми

Актуальність завдання розробки нових технічних засобів для ліквідації прихватів бурового снаряда обумовлена тим, що її рішення дозволяє знизити витрати на проведення аварійних робіт і підвищити ефективність буріння свердловин в ускладнених умовах.

При створенні методів прогнозування ефективності роботи ударних і вібраційних механізмів для ліквідації прихватів бурового снаряда основна увага приділяється досягненню максимальних енергетичних показників самого пристрою. При цьому розгляду динаміки бурильної колони, на відміну від процесу експлуатації ясов, зазвичай відводиться допоміжна роль і використовуються при цьому розрахункові моделі можуть бути сильно спрощені. Крім того, практично не розробляються математичні моделі динаміки бурильної колони при ліквідації прихватів, в яких вона враховувалася б як система з розподіленими параметрами, навантажена періодичними ударними імпульсами.

Це може призводити до значних неточностей при визначенні закономірностей процесу ліквідації прихватів бурового снаряда ударними і вібраційними механізмами, змінюючи картину самого процесу і практичні рекомендації щодо їх проектування та експлуатації.

Тому при розробці технічних засобів для ліквідації прихватів бурового снаряда необхідно вирішити ряд завдань, пов’язаних з дослідженням динаміки бурильної колони при ударному і вібраційному навантаженні.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, виконання роботи за заявкою наукової установи або виробничої організації. Робота виконана за заявкою бурового підприємства ТОВ Востокспецсервіс (м. Краснодон) і відповідає пріоритетних наукових напрямів ДонНТУ.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Мета роботи – розробка і вдосконалення технічних засобів і технологій ліквідації прихватів бурового снаряда з урахуванням динаміки бурильної колони при ударному і вібраційному навантаженні.

Задачі дослідження:

  • 1. Аналіз існуючих методик розрахунку динаміки бурильної колони при ліквідації прихватів при бурінні свердловин.
  • 2. Розробка математичної моделі коливань бурильної колони і прихопленого снаряда при ударному і вібраційному навантаженні.
  • 3. Вдосконалення конструкції гідроударника для ліквідації прихватів в технічних свердловинах. Виконати 3D-моделювання та робочі креслення розробленого пристрою.
  • 4. Розробити рекомендації з технології застосування розробленого пристрою.

    • Ідея роботи – полягає у вдосконаленні технічних засобів для ліквідації прихватів бурового снаряда на основі уточненої математичної моделі коливань бурильної колони і прихопленого снаряда при ударному і вібраційному навантаженні.

    Об’єкт досліджень – процес ліквідації прихватів бурового снаряда у свердловинах.

    Предмет досліджень – динаміка бурильної колони при експлуатації технічних засобів для ліквідації прихватів бурового снаряда.

    Можливі результати, які очікуються при виконанні роботи, їх новизна і значення. Нові результати:

  • 1. Уточнені математичні моделі коливань бурильної колони і прихопленого снаряда при ударному і вібраційному навантаженні.
  • 2. Конструкція гідроударника для ліквідації прихватів в технічних свердловинах.
  • 3. Рекомендації з технології застосування гідроударника при ліквідації прихватів в технічних свердловинах.

    • Значення роботи полягає в розробці нових математичних моделей та практичної конструкції гідроударника для ліквідації прихватів в технічних свердловинах і технології його застосування.

    3. Огляд досліджень та розробок

    На сьогоднішній день розроблено досить багато пристроїв для ліквідації прихватів бурового інструменту в свердловині. В основному це ударні та вібраційні механізми.

    В залежності від розташування механізму щодо елемента, якому передаються коливання, розрізняють поверхневі й заглибні механізми. При глибинах свердловини свише100 м, слід віддавати перевагу погружним механізмам [5].

    За типом приводу всі механізми діляться на механічні, електричні, електромеханічні, гідравлічні, електрогідравлічні, пневматичні, вакуумно-компресійні, електромагнітні та магнітострикційні [3].

    Найбільш раціональними видами приводу для умов розвідувального буріння вважаються гідравлічний і механічний, перетворення енергії в яких не складне, і вони не потребують додаткового обладнання на буровій [7].

    Однак для генерації високочастотних ударів більш прийнятний гідравлічний привід [1]. У даній роботі проектується гідроударних механізм для ліквідації прихватів. Цей тип механізмів найбільш численний і різноманітний за своїми конструктивними особливостями, схемами виконання і системам перетворення енергії потоку рідини у вимушені коливання.

    Гідроударник за принципом дії підрозділяються на ГУ одинарної і подвійної дії. Гідроударнікі одинарної дії в свою чергу діляться на гідроударнікі з прямим активним ходом бойка (удар наноситься за рахунок тиску рідини, повернення бойка - за допомогою пружини) і зі зворотнім активним ходом бойка (удар наноситься за рахунок сили стиснутої пружини, повернення бойка - за рахунок тиску промивальної рідини) [2].

    У гідроударник подвійної дії руху бойка в обох напрямках забезпечується рідиною, клапанна група контролює дві робочі порожнини гідроударника. Відомі конструкції не знайшли застосування, так як не призначені для роботи на зашламованной рідини. Серед гідроударників подвійної дії виділяють ГУ з диференціальним поршнем (гідроударнікі диференціальної дії). Вони найбільш широко застосовуються в бурінні через більш простої конструкції, ніж у ГУ подвійної дії, і більш високого ККД, ніж у ГУ одинарної дії [4].

    Гідроударник застосовується таким чином: у разі виникнення аварійної ситуації проводиться від’єднання бурильної колони від прихопленого снаряда. Після підйому колони труб на поверхню пристрій спускається до місця прихвата і проводиться його приєднання до прихоплена інструменту. Потім дається натяг колони, в неї подається промивна рідина і гідроударник включається в роботу. Роботи ведуться до звільнення прихопленого снаряда [6].

    4. Гідравлічні ударні механізми

    Одним з найбільш перспективних пристроїв ліквідації прихватів є гідравлічні ударні механізми (рис.1), які залежно від спрямованості впливу робочої рідини на поршень-бойок поділяються на дві групи.

    1. Гідроударні механізми одинарної дії з однієї робочої порожниною циліндра, у яких один хід бойка відбувається під дією промивної рідини, інший – за рахунок сили пружини або власної ваги бойка.

    У свою чергу гідроударні механізми одинарної дії підрозділяться на:

    1.1. Гідроударні механізми з прямим активним ходом, що характеризуються тим, що в них ефективна енергія від джерела відбирається на робочому ході. При цьому частина її передається бойку, а частина накопичується в пружині, за рахунок якої забезпечується холостий хід.

    1.2. Гідроударні механізми зворотної дії, що характеризуються тим, що в них енергія потоку відбирається на холостому ході бойка і накопичується, в основному, в пружині у вигляді потенційної енергії стиснення. Розгін бойка і удар його по ковадлу здійснюється під дією ваги бойка і енергії пружного елемента. Підйом відбувається під дією тиску рідини, надходження якої в робочу порожнину циліндра регулюється розподільним пристроєм.

    2. Гідроударні механізми подвійної дії, з двома робочими порожнинами циліндра, у яких зворотно-поступальний рух бойка забезпечується енергією потоку рідини без участі пружин.

    Гідроударний механізми подвійної дії по виконанню гидродвигателя і характером робочого процесу поділяють на два основних види.

    До першого можна віднести гідроударні механізми, у яких є дві робочі порожнини циліндра, контрольовані водорозподільної пристроями.

    До другого – гідроударні механізму із ступінчастим (диференціальним) поршнем, що розділяє циліндр на дві камери, з яких тільки одна контролюється водорозподільної пристроєм.

    Структурная схема устройства

    Рис. 1 – Анімація роботи гідроударника
    (анімація: 10 кадрів, 30 циклів повторення, 190 кілобайт). Структурна схема пристрою: 1 – напірний трубопровід; 2 – насос; 3 – бурильна колона; 4 – буровий снаряд; 5 – гідроударник; 6 – породоруйнівний інструмент.

    Висновки

    Значення роботи полягає в розробці нових математичних моделей та практичної конструкції гідроударника для ліквідації прихватів в технічних свердловинах і технології його застосування.

    Перелік посилань

    1. Коломоец А. В. Предупреждение и ликвидация аварий в разведочном бурении. – М.: Недра, 1985, – 224 с.
    2. Неудачин Г. И., Квашин Е. В. Основные вопросы работы гидроударных буровых механизмов дифференциального действия // Сб. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. 1989, с. 73‒78.
    3. Калиниченко О. И., Комарь П. Л. Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения. – Сборник статей. Вып. 12, – Киев, 2009, с. 44.
    4. Пустовойтенко И. П. Предупреждение и ликвидация аварий и осложнений в бурении. – М.: Недра, 1997, 238 с.
    5. Пустовойтенко И. П. Предупреждение и ликвидация аварий и осложнений в бурении. – М.: Недра, 1988, 279 с.
    6. Самотой А. К. Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин. – М.: Недра, 1979, 182 с.
    7. Самотой А. К. Прихваты колонн при бурении скважин. М. : Недра 1984, 204 с.
    8. Шевченко Ф. Л., Улітін Г. М. Динамічні задачі стержньових систем. – К. : ІСДО, 1995, 100 с.
    9. Улитин Г. М. Продольно-поперечный изгиб и устойчивость бурильных колонн // Известия Донецкого института. – 2000.
    10. Коломоец А. В. Предупреждение и ликвидация прихватов в разведочном бурении. – М.: Недра, 1985, 220 с.
    11. Будак Б. М., Самарский А. А., Тихонов А. Н. Сборник задач по математической физике. – М.: 1955, 685 с.
    12. Самарский А. А., Тихонов А. Н. Уравнения математической физики. – М.: 1977, 728 с.