Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Совершенствование наддолотного гидроударника для роторного способа бурения

Диссертация: Совершенствование наддолотного гидроударника для роторного способа бурения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана математическая модель наддолотного гидроударника, в котором управление движением бойка осуществляется перекидным клапаном, обоснованная путем проведения лабораторных исследований на стенде. Установлено влияние конструктивных" параметров гидроударника на создаваемую динамическую нагрузку. При бурении таких скважин роторным способом механические скорости имеют низкие показатели, это… Читать ещё >

Содержание

  • ВВЕДЕНИЕ 4 1 ОБЗОР РАНЕЕ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ ПО ДИНАМИКЕ НИЗА БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА
    • 1. 1. Источники возбуждения колебаний
    • 1. 2. Влияние колебаний на показатели бурения глубоких скважин
    • 1. 3. Конструкции гидроударников и вибраторов, нашедших применение в бурении скважин
    • 1. 4. Постановка задачи исследования
  • 2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГИДРОУДАРНИКА ДЛЯ
  • БУРЕНИЯ ГЛУБОКИХ СКВАЖИН
    • 2. 1. Необходимость разработки гидроударника
    • 2. 2. Конструктивная схема и описание надцолотного гидроударника
    • 2. 3. Динамика работы надцолотного гидроударника
    • 2. 4. Выводы по второй главе
  • 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ НАДДОЛОТНОГО ГИДРОУДАРНИКА
    • 3. 1. Разработка стенда для исследования работы гидроударника
    • 3. 2. Оснащение стенда измерительными приборами
    • 3. 3. Тарирование измерительных устройств лабораторного стенда
    • 3. 4. Оценка погрешностей измерений
    • 3. 5. Испытание гидроударника и определение основных параметров гидроударника диаметром 114 мм
    • 3. 6. Выводы по третьей главе
  • 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, ОСНАЩЕННОГО ГИДРОУДАРНИКОМ
    • 4. 1. Основные положения и допущения, принятые при составлении математической модели
    • 4. 2. Математическое моделирование работы бурильного инструмента, оснащенного наддолотным гидроударником
      • 4. 2. 1. Разработка и составление математической модели
      • 4. 2. 2. Решение математической модели
      • 4. 2. 3. Результаты математического моделирования
    • 4. 3. Выводы по четвертой главе
  • 5. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОУДАРНИКА
    • 5. 1. Условия проведения промысловых испытаний
    • 5. 2. Влияние гидроударника на механическую скорость роторного бурения
  • Выводы по пятой главе

Совершенствование наддолотного гидроударника для роторного способа бурения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

На современном этапе развития нефтяной и газовой промышленности бурение горизонтальных и наклонно-направленных скважин позволяет вскрывать ранее не доступные нефтяные горизонты, способствуя увеличению объема добычи нефти при эксплуатации скважин.

При бурении таких скважин роторным способом механические скорости имеют низкие показатели, это связано с тем, что вращение бурильной колонны обусловлено низкими оборотами и на забое не создается, достаточной динамической нагрузки, способствующей разрушению горной породы.

Создание динамической нагрузки на забой с целью увеличения объемного разрушения горной породы, способствующего повышению механической скорости, обеспечивается применением ударно-вращательного способа бурения.

Ударное воздействие на забой при таком способе бурения реализуется с помощью гидроударных механизмов, устанавливаемых над породоразрушающим инструментом.

Гидроударные механизмы, применяемые ранее при бурении скважин, недостаточно эффективны, поэтому необходимо разрабатывать новые устройства.

Создание и совершенствование гидроударников для бурения скважин, их исследование и оптимизация основных параметров, как конструктивных, так и параметроврежима бурения, позволяет повысить механическую скорость бурения скважин при роторном способе.

Цель диссертационной работы — повышение механической скорости при бурении скважин роторным способом:

Основные задачи исследования.

1 Аналитическое исследование работы гидроударника и определение основных факторов, влияющих на динамическую нагрузку гидроударника.

2 Разработка гидроударника с более эффективным динамическим воздействием на долото при бурении скважин, обеспечивающего одновременную реализацию гидравлического и механического воздействия на забой скважины.

3 Разработка лабораторного стенда и исследование работы гидроударника на стенде для определения работоспособности и уточнения оптимальных параметров рабочих элементов.

4 Составление и исследование математической модели работы бурильного инструмента, оснащенного гидроударником.

5 Промысловые испытания усовершенствованной конструкции гидроударника при бурении скважин и оценка его влияния на, механическую скорость роторного способа бурения.

Научная новизна.

1 Разработана математическая модель наддолотного гидроударника, в котором управление движением бойка осуществляется перекидным клапаном, обоснованная путем проведения лабораторных исследований на стенде. Установлено влияние конструктивных" параметров гидроударника на создаваемую динамическую нагрузку.

2 Получено аналитическое решение задачи о продольных колебаниях однородной бурильной-колонны в вертикальной скважине с установленным гидроударником над долотом. Определена величина динамической нагрузки на забой в зависимости от основных параметров, характеризующих механические свойства забоя, гидроударника и бурильной колонны.

3 Предложен метод создания гидроударников с использованием перекидного клапана.

Практическая ценность.

1 Разработана^ конструкция гидроударника, возбуждение динамических ударов на долото в которой осуществляется за счет действия гидравлических ударов перекидного клапана на подпружиненную массуконструкция защищена патентом РФ № 2 167 255.

2 Стендовыми испытаниями определены основные параметры гидроударника диаметром 114 мм для бурения вертикальных и горизонтальных скважин роторным способом.

3 При бурении скважин малого диаметра роторным способом с применением наддолотного гидроударника механическая скорость бурения увеличилась на 25,5.48%.

Основные защищаемые положения.

1 Конструкция наддолотного. гидроударника, предназначенного для бурения глубоких скважин.

2 Установленные зависимости импульсов удара и динамической нагрузки наддолотного гидроударника от его конструктивных параметров и расхода жидкости.

3 Результаты исследования математической модели работы бурильного инструмента, оснащенного надцолотным гидроударником.

4 Расчетная формула для определения динамической нагрузки на долото, создаваемой надцолотным гидроударником в процессе бурения скважины.

5 Результаты стендовых и промысловых испытаний гидроударника диаметром 114 мм.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались:

— на 48-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Уфа, 1997 г.);

— 49-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 50-летию УГНТУ (г. Уфа, 1998 г.);

— Республиканской научно-практической конференции «Состояние и перспективы использования геофизических методов для решения актуальных задач поисков, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Октябрьский, 1999 г.);

— научно-технической конференции «Научные проблемы ЗападноСибирского региона: гуманитарные, естественные и технические аспекты» (г.Тюмень, 1999 г.);

— 2-м Международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» (г. Уфа, 2000 г.);

— 5-й межвузовской научно-методической конференции «Проблемы нефтедобычи Волго-Уральского региона» (г. Октябрьский, 2000 г.);

— практическом семинаре «Опыт, проблемы и перспективы внедрения методов виброакустического контроля и диагностики машин и агрегатов» (г.Октябрьский, 2001 г.);

— межрегиональной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2001» (г. Ухта, 2001 г.);

— на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы Волго-Уральской нефтегазоносной провинции» (г. Уфа, 2001 г.);

— VI Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении-2003» (г.Пенза, 2003 г.).

Публикации.

Основные положения диссертации изложены в 22 печатных работах, в том числе отражены в одном патенте.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка использованной литературы из 106 наименованийсодержит 102 страницы машинописного текста, в том числе 22 рисунка, 5 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.

1 Проведены аналитические исследования математической модели работы системы «долото-гидроударник-бурильная колонна», получена зависимость динамической нагрузки на забой от свойств бурильной колонны, гидроударника и забоя.

2 На основе проведенных исследований теоретически обоснована работа гидроударника для бурения скважин, установлены зависимости динамических параметров гидроударника от его конструктивных параметров и расхода промывочной жидкости.

3 Проведенные экспериментальные исследования позволили определить оптимальные параметры рабочих элементов гидроударника диаметром 114 мм: масса 15 кг, жесткость пружины 30 000 Н/м. Для данного типоразмера гидроударника при расходе жидкости 0,012 м3/с средняя величина динамической нагрузки составляет 12,4 кН, а при расходе жидкости 0,017 м3/с составляет 18,3 кН.

4 Создана конструкция гидроударника, в котором возбуждение динамических ударов на долото осуществляется за счет действия ударов бойка, управляемого перекидным клапаном (пат.2 167 255 РФ).

5 При бурении скважин малого диаметра роторным способом с применением наддолотного гидроударника механическая скорость бурения увеличивается на 25,5. .48%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Г. С. Контроль технологических процессов в бурении. М.: Недра, 1974.-375 с.
  2. Е.В., Соколинский В. Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем. М.: Наука, 1969- - 199 с.
  3. М.М. Определение сил сопротивления при бурении скважин. М.: Недра, 1965. — 176 с.
  4. М.М. Силы сопротивления при движении труб в скважине. -М.: Недра, 1978.-208 с.
  5. Д.А., Гельфгат A.M., Кривенко М-Г. Вибраторы для геологоразведочного бурения. М.: Госгеолтехиздат, 1958. — 117 с.
  6. А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1982.- 221 с.
  7. A.A., Витт A.A., Хайкин С. Э. Теория колебаний. — М.: Наука, 1961. -568 с.
  8. И.И. Теория механизмов. М.: Гостоптехиздат, 1966. -775 с.
  9. И.М. Теория колебаний. М.: Недра, 1968. — 559 с.
  10. В.И. Теория виброударных систем. — М.: Наука, 1973. 352 с.
  11. П.В. Взаимодействие бурильной колонны с забоем скважины. -М.: Недра, 1975. 294 с.
  12. Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1965. — 856 с.
  13. В.Г., Федоров B.C., Посташ С. А. Обобщение и распространение передового опыта в бурении. — М.: Недра, 1969. 206 с.
  14. B.JI. Теория механических колебаний. — М.: Высшая школа, 1980.-408 с.
  15. Т.Н., Козлов Ф. А. Совершенствование режимов бурения долотами. М.: Недра, 1968. —115 с.
  16. Т.Н., Козлов Ф. А., Габдуллин P.C. Технический прогресс в строительстве скважин. — Казань: Тат. кн. изд-во, 1982. — 100 с.
  17. А.И., Михайлов К. А. Гидравлика. — М.: Стройиздат, 1972. -648 с.
  18. В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. — М.: Гостоптехиздат, 1956. — 600 с.
  19. В.А., Попов В. Н. Гидравлика. Общий курс: Учебник для вузов. — Киев: Выща шк. Головное изд-во, 1989. 215 с.
  20. В.Д., Кузнецов О. В. Гидравлические вибраторы. Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1979. — 144 с.
  21. Ю.С., Никитин Ю. Ю. Регулирование динамической нагрузки на долото // РНТС ВНИИОЭНГ. Сер. Бурение. 1974. -№ 9. — С.12−13.
  22. Вибрации в технике: Справочник. — М: Машиностроение, 1982.
  23. B.C. Разрушение пород при бурении скважин. М.: Гостоптехиздат, 1958. — 159 с.
  24. A.C. Буровой геологоразведочный инструмент. М.: Недра, 1979. -286 с.
  25. И.М. Курс теоретической механики. М-: Наука, 1964. —596 с.
  26. М.И. Анализ взаимодействия долота с забоем скважин по данным записи" вибрации // Нефтяное хозяйство. 1972. — № 4. -С. 29- 33.
  27. Ф.Ф. Буровые клапанные машины ударного действия. -М.: Гостоптехиздат, 1963. —85. с.
  28. Ф.Ф., Кичигин A.B., Славский В. М. и др. Вибрационное и ударно-вращательное бурение. М.: Гостоптехиздат, 1961. — 244 с.
  29. И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия. -Mi: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1990: — 309 с.
  30. М.С. Исследование влияния крутильных колебаний- на работу бурильного инструмента при турбинном бурении: Дис.. канд. техн. наук. Уфа: УНИ, 1979.-151 с.
  31. М.С., Султанов Б. З. Динамические гасители колебаний бурильного инструмента // Обзор, информ. Сер. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — М.: ВНИИОЭНГ, 1991. 60 с.
  32. С.М. Использование вибрации в добыче нефти. — М.: Недра, 1977. —159 с.
  33. С.М., Лазаревич И. С. Воздействие на призабойную зону нефтяных и газовых скважин. Mi: Недра, 1966. — 180 с.
  34. Р.Ф. Берега и, безбрежность волновых технологий // Наука в СССР.-1990.-№ 5
  35. Г. С. Колебания и волны. М.: Гостоптехиздат, 1950. — 551 с.
  36. Л.Э., Коган Д. И. Гидроударные машины и инструмент,— М.: Недра, 1972.-208 с.
  37. Ю.В., Варламов 3.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации.-М.: Недра, 1968. 231 с.
  38. Л.И., Дудин В. Ф., Об оценке потерь энергии при ударе в процессе’разрушения горной породы // Изв. вузов. Сер. Нефть и газ. -1961.-№ 9.-С. 23−27.
  39. М.Г. Виброметод проходки геологоразведочных скважин. М.: Госстройиздат, 1958.
  40. С.Л., Тагиев Э.И: Двухствольное бурение нефтяных и газовых скважин- -М.: Гостоптехиздат, 1954. 182 с.
  41. Измерения в промышленности: Справочник / Под ред. П. Профоса- Пер. с нем. М.: Металлургия, 1980. — 648 с.
  42. Е.И. Теоретические основы надежности буровых нефтепромысловых машин. Уфа: Изд-во Уфим. нефт. ин-та, 1981. — 84 с.
  43. Е.И. Нелинейные колебания элементов буровых машин. -Уфа: Изд во Уфим. нефт. ин-та, 1988. — 99 с.
  44. А.Г., Григорян H.A., Султанов Б. З. Бурение наклонных скважин: Справочник / Под ред. А. Г. Калинина. М.: Недра, 1990. -348 с.
  45. З.Г. Динамические расчеты бурильной колонны. М.: Недра, 1990.- 160 с.
  46. Кин Н. Тонг. Теория механических колебаний- М.: Машгиз, 1963. —352 с.
  47. Т.А. Совершенствование проходки глубоких скважин. М.: Недра, 1971.- 168 с.
  48. А.Г., Крусир И. Н. Вращательное ударное бурение геологоразведочных скважин. — М.: Недра, 1982.
  49. A.B., Назаров В. И., Тагиев Э. И. Ударно — вращательное бурение скважин. -М.: Недра, 1965. 168 с.
  50. А.Е., Кобринский A.A. Виброударные системы. М.: Наука, 1978.-592 с.
  51. В.Е., Чистяков Ю. А., Мухин ЭЛ. Вибрации при алмазном бурении. -М.: Недра, 1967. 128 с.
  52. Крагельский И-В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968.- 480 с.
  53. Красильников В-А., Крылов В. В. Введение в физическую акустику. — М^: Наука, 1984.-400 с.
  54. И.В., Воронов В. И., Николаев И. И. Пневмоударное бурение разведочных скважин. М-: Недра, 1989. — 235 с.
  55. Д. Вибрационное резание. М.: Машиностроение, 1985. — 424 с.
  56. Р.Я. Применение метода вибровоздействия в нефтедобыче. -Уфа: Башкнигоиздат, 1988. 112 с.
  57. М.А., Шабат Б. В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. 2-е изд. — М.: Недра, 1977.-408 с.
  58. H. Ф. Динамика гидравлических забойных двигателей. М.: Недра, 1981.-251 с.
  59. Е.Г., Исаев В. И. Гидроаэромеханика в бурении. — М.: Недра, 1987. 304 с.
  60. Н. Гидравлика бурения / Пер. с румын, — М.: Недра, 1986. 536 с.
  61. В.О., Уткин И. А. Звуковые вибраторы для бурения. Л.: Недра. Ленингр. отделение, 1969. — 134 с.
  62. В.И. Об ударном взаимодействии бурового инструмента и горной породы // Нефтяное хозяйство. 1972. — № 9. — 9−10.
  63. А.Х., Караев А. К., Ширинзаде С. А. Гидравлика в бурении и цементировании нефтяных и газовых скважин. — М.: Недра, 1977.-230 с.
  64. А.Х., Керимов З. Г., Копейкис М. Г. Теория колебаний в нефтепромысловом деле. Баку: Азнешр, 1976. — 363 с.
  65. И.М., Андрейцев C.B., Горюнов A.B. Низкочастотное ударно -волновое воздействие — эффективный метод повышения нефтеотдачи пластов // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений.-1996.-№ 5
  66. H.H. Краткий курс теоретической механики для вузов. — М.: Наука, 1971.-399 с.
  67. П.Ф. Вибраторы в разведочном бурении. М.: Госгеолтехиздат, 1956. — 68 с.
  68. Я.Г. Введение в теорию механического удара. М.: Наука, 1977. -224 е.
  69. Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара — Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1976. — 320 с.
  70. И.С. Дифференциальное и интегральное исчисление.-Т2.-М.: Недра, 1972. Т2. 576 с.
  71. А.И., Дробах В. Т. Техника измерения давления и расходов жидкости и газа. М.: ГТИИ, 1963.
  72. И.П. Предупреждение и ликвидации аварий в бурении. -М.: Недра, 1975.-92 с.
  73. Д.С., Пирсон Д. Поведение металлов при импульсных нагрузках -М.: ИЛ, — 1968.-296 с.
  74. .М. Вибрационное бурение скважин. М.: Недра, 1974. — 192 с.
  75. .М. Вибротехника в бурении. М.: Недра, 1966. — 232 с.
  76. Р.Х., Мавлютов М. Р. Вынужденные продольные колебания бурильного инструмента и динамическая нагрузка на долото. Изв. вузов. Сер. Нефть и газ. — 1972.- № 3. — С. 25 — 30.
  77. А.Е. Трубы нефтяного сортамента. М.: Недра, 1976. — 504 с.
  78. А.Е. Теория и практика работы бурильной колоны. М.: Недра, 1990. -263 с.
  79. В.В., Юнин Е. К. Волновые процессы в бурильной колонне. — М., 1979. 113 с.
  80. В.В., Юнин Е. К. Влияние колебательных процессов на работу бурильного инструмента. — М.: Недра, 1977. 217 с.
  81. А.И. Механика горных пород: — М.: Недра, 1967.-192 с.
  82. А.И. Разрушение горных пород при бурении скважин: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1986.- 208 с.
  83. Справочник инженера по бурению / Под ред. В. И. Мищевича, H.A. Сидорова. — М.: Недра, 1973 .-Т. 1. 519 с.
  84. Справочник инженера по бурению / Под ред. В. И. Мищевича, H.A. Сидорова. М.: Недра, 1973. — Т.2- 375 с.
  85. .З., Ишемгужин Е. И., Шаммасов И. Х. и др. Работа бурильной колонны в скважине. М.: Недра, 1973. — 261 с.
  86. .З. Управление устойчивостью и динамикой бурильной колонны. М.: Недра, 1991. — 208 с.
  87. .З., Габдрахимов М. С., Сафиуллин Р. Р., Галеев A.C. Техника управления динамикой бурильного инструмента при проводке глубоких скважин. М.: Недра, 1997. — 165 с.
  88. С.П. Колебания в инженерном деле.- М.: Наука, 1967 439 с.
  89. JI.H., Васильев А. Б., Свешников А. Г. Дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1980 — 230 с.
  90. Л.Б. Исследование энергетических параметров гидравлических вибраторов для бурения горизонтальных скважин. — Автореф. дис. канд. техн. наук.- Уфа, 1999. —24″ с.
  91. К.А. Регулирование процесса бурения М.: Недра, 1972.-159 с.
  92. P.P. Гидравлика. JL: Энергия, 1975. — 600 с.
  93. Р.И., Есьман Б. И., Кондратенко.П. И. Гидравлика промывочных жидкостей. М.: Недра, 1976. — 294 с.
  94. Р.И., Есьман Б. И. Практическая гидравлика в бурении: М.: Недра, 1966.-319 с.
  95. P.M. Разрушение горных пород при бурении. М.: Недра, 1971. -231 с.
  96. P.M., Стрекалова Р. В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин.-М.: Недра, 1977.
  97. Е.Ф., В.Г.Ясов. Бурение скважин^ гидроударниками и пневмоударниками. М.: Недра, 1967 г -168 с.
  98. Е.К. Низкочастотные: колебания* бурильного инструмента. М.: Недра, 1983--132 с.
  99. В.Г. Динамика буровых установок. М.: Недра, 1987. — 156 с.
  100. A.A. Курс теоретической механики.— М.: Высшая школа, 1977.-Ч.2. -430 с.
  101. А.Ш., Рахимкулов Р. Ш., Кагарманов Н. Ф. Выбор частот при вибрационном воздействии на призабойную зону пласта // Нефтяное хозяйство.-1986.- № 12
  102. В.Г. Теория и расчет рабочих процессов гидроударных буровых машин. М.: Недра, 1977. — 153 с.
  103. Т.И. Курс физики.- М.: Высшая школа, 2001.-543 с.
  104. Р.Я. Технологические измерения и приборы.-2-e изд, перераб.-М.: Недра, 1979.- 344. с.
  105. Kolle J., Marvin М. Hydropulses increase drilling penetration rates // Oil & Gas Journal.-Week of March 29.- 1999. P. 33 — 37.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!