Введение к работе
-
Актуальность проблемы.
Повышение эффективности добычи'нефти зависит от совершенства применяемой техники и технологий. Технический уровень и своевременное обновление буровой техники, как и любой продукции машиностроения зависят от использования современных подходов при проектировании и "висогаїх технологий" при изготовлении. Pie "'прение применения зарубежной техники на отечественных нефтепромыслах предъявляет к новой технике требование конкурентоспособности.
Глубина нефтяных и газовых скважин в большинстве регионов тсуклонно растет. Соответственно увеличивается время спус-ко-подій!.шых операции для замены элементов кошоновки низа бурильной колонии (ШБК). В связи о этим возникает потребность в таких элементах КНБК, которые - по команде с поверхности- могли бы изменять свои рабочие параметры и режим работы; например, угол излома оси отклонителя, режим работы гидрораспределителя: заполнение, промывка, " бурение, опрессовка; наконец, просто включенное или выключенное состояние муфт сцепления гидродвигателей, ударных гидромеханизмов, устройств для ремонта скважин, скватмшшх приборов.
Цель ргботн.
На основании теоретических и экспериментальных исследований разработать рациональную методику дистанционного управления за-бойш:.?и механизмами и научно обоснованные рекомендации по проектированию управляемых забойных гидромеханизмов.
Основные аадачи работы
Для достижения поставленной цели необходимо било решить следующее задачи.
-
Обобцеть отечественный и зарубежный опыт, проанализировать изуодн управления, конструкция и технические решения.
-
Теоретически исследовать процесс дистанционного управления (Ш) с различными тнпаш управляющих узлов забойных механизмов (KJ).
' 3) Предложить рациональную методи;;/ #У и принципиальные схемы SII, ее рз&гдоущпх.
4) Бшіер:;шіташ;о ьеелодогатъ работу и свойства функциональных блоков - основных узлов ДУ ЗМ
5} Разработать и испытать ряд базовій блочно-модудыик конструкцій ЛУ 311
' катоды рэкешш поставлен; г г-г задач.
Дая решения поставлеюшх садач применялись следующие методы.
а) При иатегатнческоы ьиделнроЕашш нестационарных процессов, Бозиіасащих в систеые "источник сигнала - канал связи -уііргвлйе-і.;„й объект", применительно к бурящейся сквахпне, используется >.;этод характеристик. Для -ислегшого решения скстем уравнений в частных производных использовалась ЭВМ ЕС 1033.
2) При разработке принципиальных схем использован шдифици-рованшй ы&тод морфологических матриц.
8) При разработке базовых, блочно-модульних конструкций использованы иэтоды теории упругости и сопротивления материалов.
4) При обработке результатов экспериментов использовались известные негода теории вероятностей и математической статисти-га-
Кзучкая новизна.
Впериш автором іші при его непосредственном участгаї разработали:
і) іатеттическая модель сисгеш "источник сигнала - канал связи - управляемая объект", опксываюоая нестационарные процессы, возпиіеикпяе в гидравлической каяале (полости колонны бу-рильнш труб) при различных фор}.5« управлявших юяіульсов давлз-шш и раздичши тішах іяшетругаий управляешь иехашяшв. а такта работу саіак ігзхашізшв;
-
методика дистанционного управления згбоитаи іюхансвікігі путем создания в бурильной колонне іняіульсов давления еядкостц заданной форш;
-
принципиальные схеш ряда управляемых габойвых ызханиз-їюв (переключателя потока, управлше»агх отклогштелей двух тшоз - отіслонитель-стабилизатор с евдвішюй опорой-центратороц п уиогопозиционпнй отклошгаедь с поворотным шшпелем), реализующие предложенную методику дистанционного управления;
-
морфологическая матрица структурній эле?йнтов и основанная на ней методика блочно-модульного конструирования управляемых забойных механизмов из унифицированных функциональных бго^ ;сов и модулей с отработкой их на базовых конструкциях ;
-
экспериментальная установім для . исследования работц и свойств фушвдшнахьньк блоков и шпулей забойных механизмов при различном сочетании неблагоприятных факторов, шделируецая неточности изготовления и сборки, износ узлов, наклон ствола сквакины и загрязнения механизма.
Практическая ценность
Разработанные на основе теоретических и эксперишнгальшк исследований практические .рекомендации по конструированию внес-
те с предлоленной методикой блочно - модульного конструирования управляешь забойных механизмов с отработкой блоков и модулей на базовых конструкциях позволит резко сократить сроки опытно-конструкторских работ, избежать принципиальных ошибок при создании новых устройств, повисеть их надежность.
На основе результатов исследований разработан и испытан ряд новых управляемых механизмов.
' :' Многолозгадюлшый отклонитель позволяет оперативно управлять траекторией скважины в процессе бурения, создавая в компоновке, по'команде с поверхности, несколько фиксированных углов искрив-дения для различной интенсивности набора кривизны.
Огклонитель - стабилизатор с выдвижной опорой-центратором позволяет, по команде с поверхности, набирать кривизну с заданной интенсивностью и стабилизировать набранный угол искривления.
Управляемый забойный перстаючатель потока ищкости дает возконность снизить гидродинамическое давление при спуске колонны в скважину и соответственно уменьшить вероятность гидроразрыва пластов, уменьшить зашламование турбобуров и износ винтовых двигателей.
Реализация работы в промышленности
С учетом рекомендаций полученных в результате исследований и стендовых испытаний изготовлены опытные образцы , внедрение которых ведется на предприятиях Западной Сибири.
-
Переключатель потока жидкости. Проыысловые испытания на Аганском и Самотдорском месторождениях в Западной Сибири пока-гали экономический эффект 90 тыс. руб. на один ПШ1
-
Откжшитель шоголозиционный управляемый. Ведется внедрение на предприятиях г. Нефтеюганска и г. Мзгиона.
Апробация работы
Основне положения работы докладывались на заседании секции Ученого Совета БНИИБТ (декабрь 1984 г.). на расширенных коллоквиумах лабораторий гидравлики . бурения, наклонно-направленного бурения, конструирования технических средств для научных и стендовых испытаний (1985-1989г. г.). на совместном совещании ПО "Томскнефть" и "ТомскШШнефть" (г.Томск, 10-14 марта 1989 г.), на НТО секции бурения Ш ШГО им. Губкина "Техника и технология бурения наклонно-направленных скважин" (23 июня 1989 г.), на Всесоюзном семинаре по гидравлике буровых и тампонажних растворов (г. Ивано-Франковск, 1988 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 работ. В том числе 4 статьи, 7 описаний к авторсшм свидетельствам на изобретения и заявкам, по которым получены подозкительные решения о выдаче патентов.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка литературы, содержащего 164 наименования и приложений. Диссертация изложена на 192 страницах, содержит 115 страниц машинописного текста, 55 рисунков, 11 таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность профессорам Р. А. Иоаннесяну, М. Т. Гусману и It Г. Эскину, внимательно прочитавшим работу и давшим ряд ценнх замечаний и советов. Особую благодарность автор выражает профессору И. Е Вадецкому за большую помощь в работе над диссертацией.
