А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Взаємодія - долото

Взаємодія долота з забоєм проявляється у вигляді коливань бурильної колони і промивної рідини в діапазонах частот, які пов'язані з обертанням корпусу долота, обертанням шарошок і ударами зубців про породу. Діапазони цікоррелірованни один з одним в різного ступеня, та відрізняються для різних типів доліт, компоновок, умов буріння.

Взаємодія долота з забоєм свердловини призводить до утворення коливань з певною частотою і амплітудою, які сприймаються валомтурбобура. З іншого боку, промивна рідина, проходячи через канали турбінних секцій, теж викликає коливання на дуже низьких частотах. Потік промивної рідини підтримує ці низькочастотні коливання, з їх реєстрацією на гирлі свердловини. Однією з причинзміни спектральних характеристик сигналів реєстрованих на гирлі, в діапазоні інфранизьких частот, є порушення оптимального режиму роботи турбін і турбобура при проходженні рідини через її щаблі, на що може вплинути знос елементів секції, збільшеннящільності рідини і ряд інших причин.

На взаємодію долота з гірськими породами справляють істотний вплив складу та параметри бурових розчинів, які проектуються, головним чином, у відповідності з геологічними умовами проводки свердловин, а томубудуть розглянуті при проектуванні їх промивання. При навантаженні долота осьовим навантаженням З створюється необхідне для руйнування гірської породи напружений стан і здійснюється відбір енергії від обертового інструменту для забезпечення послідовногоруйнування породи по всьому вибою.

Раздельное дослідження взаємодії долота з анізотропної гірською породою і напруженого стану оурільной колони дозволяє з більшою точністю.

Бурильна колона має великий вплив на характер взаємодіїдолота з забоєм свердловини і тим самим на механіку руйнування порід. Ускладнення умов буріння, пов'язане з гірничо-геологічними особливостями родовищ, збільшенням глибин свердловин, а також значний обсяг проходки в умовах моря при різних глибинахакваторії обумовлюють ряд вимог до бурильної колоні, забезпечення яких пов'язане з фізико-механічними властивостями матеріалу труб, конструкцією їх з'єднань і технологією виготовлення труб.

Це цілком закономірно і пояснюється складністю процесувзаємодії долота з забоєм свердловини, виявленням нових положень, що характеризують закономірності процесу руйнування порід і зносу робочих-елементів долота.

Будівництво нафтових і газових свердловин пов'язане із здійсненням процесу взаємодії долота зпородою. У процесі взаємодії долота з породою руйнується як порода, так і долото. Тому при вирішенні питань експлуатації долота в однаковій мірі і в нерозривному зв'язку слід враховувати як руйнування породи, так і інтенсивність руйнування робочих елементівдолота.

Крім поздовжніх коливань найбільш істотним чином, що визначають ефект взаємодії долота з породою, в колоні можуть збуджуватися і інші види коливань, па-приклад крутильні і поперечні. Зауважимо, що різні види коливань можуть надавати одинна одного взаємний вплив. Обмежимося тут коротким розглядом процесу крутильних коливань, виникнення яких пов'язане із самим процесом руйнування гірських порід долотом в забої.

Теоретичні дослідження зазвичай проводилися для двох основних розрахунковихсхем взаємодії долота з забоєм: при роботі на абсолютно твердому (недеформівних) забої; при роботі на деформівній забої.

Тому з метою спрощення завдання розглянемо випадок, коли в результаті взаємодії долота з гірською породою на бурильну колонудіють обурюють фактори чисто гармонійного характеру.

Дуже важливим для ефективності експлуатації доліт є визначення і підтримка оптимальних умов взаємодії долота з породою при проводці свердловин, визначення і підтримка умов,забезпечують найбільш високі техніко-економічні показники буріння.

При цьому визначальним фактором є механічна швидкість розбурювання породи, тобто ефективність взаємодії долота з породою. Час спуско-підйомних операцій мало, і його впливна загальний темп будівництва свердловини поки невелика.

В цілому розрахунки та економічний ефект переконують в працездатності сконструйованої математичної моделі взаємодії долота з породою забою.

Найбільш перспективне використання гідравлічнихсигналів, що виникали при турбінної бурінні в процесі взаємодії долота про гірською породою.

Найбільш перспективне використання гідравлічних сигналів, що виникали при турбінної бурінні в процесі взаємодії долота з гірською породою.

Все вищеперераховані заходи зайвий раз підтверджують той факт, що проблема управління динамікою взаємодії долота з забоєм залишається незмінно актуальною. Однак ефективність даного управління може бути в повній мірі реалізована лише за наявності достовірноїінформації зворотного зв'язку з вибою про всі особливості даного процесу. Використання будь-якого з розглянутих засобів регулювання вхідним імпедансом долота припускає підтримку необхідного режиму буріння і насамперед частоти обертання долота.

Раптовепоява твердого (м'якого) пропластков знайшло своє відображення в різкій зміні динаміки взаємодії долота з забоєм, що і було зареєстровано на гирлі в ході проведеного експерименту.

Як уже зазначалося, існують два джерела утворення цієї частки шламу- Безпосередньо при взаємодії долота з ще не разбуренной породою і при додатковому подрібненні вже наявних на вибої більш великих часток.

Для вирішення завдань першого рівня оптимізації в першу чергу необхідно ідентифікувати разбуріваемого породуза певними характеристиками взаємодії долота з породою.

Бурильна колона частково розвантажена на забій, де на нього діє також крутний момент, обумовлений взаємодією долота з породою.

Так як при мінімізації цільової функції для всіхдопустимих множин параметрів режимів буріння вимагається підстановка аналітичних виразів взаємодії долота з породою, що призводить до складного трансцендентному висловом, то рішення зазначеної задачі шляхом поступового наближення можливо тільки за допомогоюЕОМ.

Вплив витрати бурового розчину на механічну швидкість проходки. | Вплив гідравлічної потужності, спрацьовує в насадках долота, на механічну швидкість проходки для різних інтервалів буріння. /- Інтервал 1067 - 1463 м. 2 - інтервал 1463 - 1646 м. 3 - інтервал 1646- 1829 м. 4 - інтервал 1829 - 2195 м. 5 - інтервал 2195 - 2438 м. 6 - апроксимація мінімальних значень гідравлічної потужності, що забезпечують за даних умов максимальну механічну швидкість проходки. | Вплив диференціального тиску на механічну швидкість проходки. |Вплив концентрації твердої фази в. З збільшенням витрати промивального агента Q поліпшується очищення вибою свердловини від шламу, вплив його на процес взаємодії долота з горн, породою зменшується, тому механич. Після того, як збільшення перестає забезпечуватизначуще поліпшення очищення вибою свердловини, зростання VM припиняється і його значення залишається практично постійним.

Перехід до оперативного методу оптимізації обумовлюється тим, що практично неможливо заздалегідь врахувати всі змінні величини, що впливають навзаємодія долота з породою, як би ретельно цей облік не був організований. Для реалізації ж оперативного методу важлива головним чином якісна сторона взаємного впливу параметрів і показників процесу буріння один на одного.

Залежність динамічноїнавантаження на долото від частоти обертання. Аналітичне дослідження динаміки бурильної колони достатньо просто провести, як це показано вище, лише для деяких спрощених схем взаємодії долота з забоєм і при припущенні, що залежність навантаження-деформаціяв контакті долото-гірська порода підкоряється закону Гука і е відбувається стрибкоподібного руйнування породи під зубами долота. Але в умовах свердловини більшість гірських порід в тій чи іншій мірі схильне пластичним деформаціям, і процес деформуванняпружно-пластичних порід, як правило, закінчується крихким виколи, при якому відбувається миттєва розвантаження породоруйнуючих інструменту. Все це сильно ускладнює характер руху нижнього кінця бурильної колони.

Однак таке явище спостерігається вокремому випадку при дуже обмеженому діапазоні осьових навантажень та абсолютно не характеризує складний процес взаємодії долота з породою при її руйнуванні. Крім того, незалежність питомої моменту від діаметра трехшарошечние долота значно ускладнювала бпроектування і створення забійних двигунів менших діаметрів для буріння глибоких інтервалів свердловин долотами зменшених і малих діаметрів в порівнянні з проектуванням двигунів для буріння верхніх інтервалів свердловин долотами великого діаметру.

Длявирішення завдань другого рівня, тобто оперативної оптимізації самого процесу буріння, необхідно коректувати параметри алгоритму пошуку з урахуванням зміни взаємодії долота з породою з метою встановлення режиму буріння у відповідності з мінливих обстановкоюна вибої в процесі рейсу.

Останнім часом робляться наполегливі спроби вивчення коливальних процесів на вибої для визначення умов роботи долота, бурильної колони і впливу цих процесів на характер взаємодії долота з руйнованої породою. ТимПроте, сьогодні відсутні достатньо обгрунтовані методики розрахунку динамічної міцності елементів низу бурильного інструменту в першу чергу через відсутність достовірних експериментальних даних про амплітудно-частотних характеристиках фактичнихпоздовжніх, поперечних і крутильних переміщень низу бурильної колони в реальних умовах. Ротрута промислових експериментальних даних приватного харак тера[125]з деякими припущеннями підтверджує результати теоретичних і стендових досліджень динамікибурильної колони і долота. Експериментальні дослідження динамічних процесів на вибої ведуться під ВНІІБТ, Мінх та ДП, Тюменському політехнічному інституті й низці інших організацій.

Тип долота і момент його підйому визначаються один раз за рейс долота, а режимбуріння у зв'язку із зносом робочих елементів долота, зміною властивостей прохідних порід повинен змінюватися безперервно в ході процесу взаємодії долота з породою.

При заданому режимі буріння міцнісні властивості гірських порід (межа плинності,опір при першому стрибку руйнування, твердість по штампу, опір зрушенню і розтягування) визначають в основному обсяг зруйнованої породи за цикл взаємодії долота з породою (за один удар зуба, за один оборот), а абразивні властивості - число можливих цикліввзаємодії до повного зносу долота, темп і характер зношування долота, темп зниження швидкості проходки зважаючи на збільшення майданчика контакту зубів, зміни динаміки роботи доліт, зношування опор і перерозподілу підведеної на забій енергії.

Типиканалів зв'язку. Вхідний пристрій наземної апаратури телеметричних систем з ГКС досить складне і включає в себе ПП імпульсів (або хвиль) тиску, що надходять від забійного пульсатора в умовах високого рівня тиску бурових насосів (до 200 МПа і більше), а такожпульсацій тиску насосів, що досягають у ряді випадків до 1 7 МПа і при наявності перешкод технологічного типу від подачі інструменту і взаємодії долота з забоєм. У зв'язку з цим вхідний пристрій включає в себе спеціальні фільтри та пристрої, що придушують ці перешкоди.Тут слід зазначити, що найбільш завадостійке вхідний пристрій в телесистеми, передавальних безперервну хвилю.

При цьому визначальним фактором стає загальна продуктивність бурової установки. Ефективність же взаємодії долота з породоюперестає бути вирішальним фактором, так як інтенсивний режим буріння приводить до швидкого зносу долота, тобто збільшує витрату доліт і, головне, збільшує число спуско-підйомів, що знижує загальний темп будівництва свердловини.

Будівництво нафтових і газовихсвердловин пов'язане із здійсненням процесу взаємодії долота з породою. У процесі взаємодії долота з породою руйнується як порода, так і долото. Тому при вирішенні питань експлуатації долота в однаковій мірі і в нерозривному зв'язку слід враховувати якруйнування породи, так і інтенсивність руйнування робочих елементів долота.

Виникаючі коливання в бурильної колоні призводять до передчасного зносу долота, втомному зносу різьбових з'єднань труб, знижують ефективність буріння. Динамічнеузгодження взаємодії долота з забоєм свердловини і сам процес динамічного управління роботою бурильної колони стають настійно необхідними.

Поздовжні гирлові коливання бурильної колони. Характер представлених на рис. 1 віброграм добреузгоджується з фізичними уявленнями процесу руйнування порід різної твердості. Так, при взаємодії долота з абсолютно недеформівних забоєм, коли має місце просте перекочування з зубця на зубець, коливання будуть носити гармонійний характер.

Процес буріння являє собою взаємодію долота з гірською породою. Під час роботи долота на вибої ствола свердловини руйнується гірська порода і зношується долото. Разлічают два види зносу долота: знос озброєння і знос опор.

Багатьма дослідникамипроведено великий обсяг теоретичних і експериментальних робіт в стендових і промислових умовах для вивчення Мя при руйнуванні гірських порід. Однак складність процесу буріння свердловин та взаємодії долота з забоєм і стінками стовбура, різні умови проведенняекспериментів привели до того, що з питання характеру зміни Мд в залежності від ряду факторів існують різні, часом суперечливі думки.

Продуктивність роторного буріння залежить від поєднання частоти обертання долота, осьового навантаження на долото,витрати промивної рідини, фізичних властивостей бурим порід та інших факторів. Різноманіття факторів, пов'язаних з процесом взаємодії долота з породою, складність і взаємозалежність цих чинників в значній мірі ускладнюють отримання математичноїмоделі, адекватно відображає процес буріння.

Математична модель коригується з метою правильного вибору техніки і дискретно змінюються керуючих параметрів для наступного рейсу. Параметри алгоритмів управління коригуються з урахуванням змінивзаємодії долота з породою з метою встановлення режиму буріння у відповідності з мінливих обстановкою на вибої в процесі рейсу.

Крім того, функціональні можливості відомих модуляторів вельми обмежені в їх традиційному виконанні. Вони не здатніпередати інформацію про динаміку взаємодії долота з забоєм. У той же час ще раз підкреслимо, що саме в системі долото-вибій відбуваються процеси не тільки визначають інтенсивність буріння, але і володіють найбільшою інформативністю.

Однак оцінитизначимість неврахованих при моделюванні процесів і явищ скрутно. При моделюванні найважче адекватно відтворити динамічні процеси взаємодії долота, породи і промивної рідини. У той же час експериментальні дослідження, проведені востанні роки, показали, що саме динамічні процеси, що протікають в зоні руйнування, зумовлюють динаміку фільтрації під долото. У зв'язку з цим розглянемо характерні риси цих процесів.

У той же час сигнал S, створюваний вібрацією долота, спотворюєтьсяадитивними А і мультиплікативними М перешкодами і вимірюваний на поверхні сигнал X дорівнює XMS A. Це означає, що для повного відтворення динаміки процесу взаємодії долота з забоєм необхідна мати систему обробки даних. Така система повинна включати в себеЕЦОМ. Схема, показана на рис. 139 складається з перетворювача вібрації 1 встановлюваного на вертлюга А чи квадраті Б, фільтра 2 аналізатора сигналу 3 блоку кореляції 4 блоку вихідних даних 5 аналізаторів сигналу 678 для визначення відповідно частоти обертання,зносу долота і механічних властивостей породи, що вказують і реєструють пристрою 11 для індикації частоти обертання, ступеня зносу долота і механічних властивостей породи, пристрою 12 введення даних про величину проходки для індикації даних механічного каротажу якфункції глибини свердловини, пристрої 13 введення даних в ЕЦОМ для розрахунку параметрів режиму буріння.

Кулієв вважає, що в турбінному бурінні визначати час tp при проходці порід з різними механічними властивостями і при різних режимах необхідно приспільному розгляді зміни vcf, vp, h і гальмівної навантаження турбобура в часі. Однак він оперує величиною середньої механічної швидкості проходки, яка не характеризує взаємодію долота з породою і його стан в даний момент роботи.

Умовироботи озброєння шарошкових доліт з поглиблення вибою свердловини враховуються емпіричними коефіцієнтами а, /3 виданню і k, а також характеристиками твердості та абразивності порід, що складають геологічний розріз свердловини. Визначені таким способом характеристики гірськихпорід є умовними, оскільки відображають процес взаємодії долота з породою в умовах свердловини, коли забій зашламован і на процес взаємодії разом з твердістю і абразивністю впливає цілий ряд інших факторів.

В даний час розробленідостатньо точні та універсальні методу дослідження напруженого стану низу бурильної колони при будь-яких її компонуваннях і геометрії ствола сверд ш[578 10 в умовах розбурювання ізотропної товщі порід. У зв'язку з вищесказаним питання про можливістьроздільного-вивчення напруженого стану бурильної колони та взаємодії долота з анізотропної породою при вирішенні проблеми управління траєкторією стовбура свердловини в складних геологічних умовах є принциповим. При позитивному вирішенні питаннязначно зменшується обсяг досліджень, необхідних для науково обгрунтованого вибору методів і засобів управління траєкторією стовбура в різних геологічних умовах.

Як показала практика буріння, знос доліт відбувається нерівномірно, залежно відгеолого-технічних умов та режиму відпрацювання долота переважному зносу можуть піддаватися різні його частини, причому, як правило, долото виходить з ладу в результаті утворення кільцевої виробки на різній відстані від осі обертання. Проведений аналіз зношених доліт та математичне моделювання зносу на основі сучасних уявлень про процес взаємодії долота з породою показали, що таке явище слід вважати нормальним при обраної конструкції доліт типу ІСМ. В результаті значна частина Славутича в долоті залишається невикористаною.

Прилад дозволяє значно спростити контроль роботи турбобура за рахунок введення блоків перетворення механічних коливань інструмента в електричні. Принцип дії приладу заснований на вимірюванні та аналізі електричного сигналу, пропорційного потужності вібрацій, що виникають при взаємодії долота з забоєм свердловини і поширюються по колоні бурильних труб.

Залежність механічної швидкості від осьового навантаження. | Дискретизація механічної швидкості. Викладене дозволяє зробити висновок, що практично неможливо заздалегідь прогнозувати з достатнім ступенем вірогідності як величину, так і характер зміни механічної швидкості в процесі буріння конкретної свердловини. Тому при управлінні значення інтервалів осреднения механічної швидкості повинні визначатися в ході рейсу, виходячи з характеру зміни взаємодії долота з породою.

Вплив осьового навантаження на механічну швидкість проходки. | Вплив швидкості обертання долота на механічну швидкість проходки. Типовий графік залежності механич. На ділянці /частинки вибуреного породи (шламу), що знаходяться в призу-бійня зоні свердловини, не впливають на взаємодію долота з горн, породою.

Рассмотрени основи механіки суцільних середовищ, методи визначення показників механічних властивостей гірських порід, розрахунок стінок свердловини на стійкість, режими руйнування вибою. Велику увагу приділено механізму руйнування гірських порід різними долотами, зношування озброєння доліт при бурінні, кінематиці і динаміці взаємодії долота з гірською породою. Наведено питання буримости гірських порід.

Рассмотрени основи механіки суцільних середовищ, методи визна - поділу показників механічних властивостей гірських порід, розрахунок стінок свердловини на стійкість, режими руйнування вибою. Велику увагу приділено механізму руйнування гірських порід різними долотами, зношування озброєння доліт при бурінні, кінематиці і динаміці взаємодії долота з гірською породою. Наведено питання буримости гірських порід.