Введение к работе
Актуальность проблемы. За последние годы при решении задач повышения эффективности работы шарошечных долот большое внимание уделяется совершенствованию их промывочных устройств, ответственных за качество и своевременность очистки забоя от бурового шлама. При этом многие работы касаются вопросов применения и долоте гидромониторных насадок приближенных к забою скважины на 3-5 выходных диаметров насадок и асимметричного их размещения в долоте. Однако, практически ни одна работа не предусматривает пространственного размещения приближенных к забою насадок в долоте, позволяющего простым средством получать асимметричность схемы промывки на забое, рационально обрабатывать струями площадь забоя скважины и, как показали настоящие исследования, заметно повышать эффективность работы долот по углублению скважин.
Вместе с тем приближение к забою насадок на расстояние 3-5 выходных диаметров насадок очень сложно из-за ограниченного пространства между шарошками. Одним из путей решения этого вопроса является выполнение внутреннего и наружного профилей насадок искривленных по осп. Однако, как повлияет искривление осп насадки на механизм формирования и характеристики струн истекающих из них, а также на характер взаимодействия их с забоем практически ничего неизвестно. В этой связи исследования в этих направлениях являются актуальными.
Цель работы. Целью настоящей работы является повышение эффективности работы шарошечных долот с бокової! схемой'промывки путем оптимизации удлиненных насадок с искривленной осью и пространственного их размещения в долоте.
Основные задачи работы. Для обеспечения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Совершенствование методики и проведение стендовых исследований по оптимизации внутреннего профиля удлиненных насадок с искривленной осью.
-
Совершенствование методики и проведение экспериментальных исследований по изучению и оптимизации схем промывки буровых долот с удлиненными и искривленной осью насадками.
-
Опытно-конструкторские исследования по разработке удлиненных насадок с искривленной осью с высокими гидродинамическими параметрами.
-
Разработка долота с оптимизированной трехгидромо-ниторной схемой промывки с удлиненными насадками, имеющими искривленную ось и испытание их при бурении скважин.
Методы исследования. В работе использованы аналитические и в основном экспериментальные методы исследования. В результате обобщений, теоретических предпосылок, методических экспериментов и использования метода моделирования были намечены пути экспериментального изучения гидродинамических процессов в призабойной зоне. На первом этапе изучалось влияние искривления оси насадки на характеристики затопленных струй и законы их движения по схеме истечения в тупик, а также оптимизировался профиль таких насадок. На втором этапе изучалось влияние схем с обычным и пространственным размещением насадок на движение отраженных струй в призабойной зоне, проводилось сравнение и оценка их характеристик. На третьем этапе с учетом полученных результатов исследований оптимизировалась схема промывочного узла долота диаметром 295,3 мм, а также проводилось испытание ее в стендовых и промысловых условиях.
Научная новизна. Усовершенствована методика исследования гидродинамического совершенства насадок, что позволило исследовать удлиненные насадки с искривленной осью и сложным внутренним профилем.
Установлены закономерности истечения и взаимодействия с преградой струй, истекающих из насадок при различных углах искривления их оси и различном удалении места искривления от среза насадки. Показано, что с помощью наклона оси насадки можно регулировать силу ув-
лечения шлама и уменьшить дифференциальное давление на забой скважины.
Предложена методика и проведена оптимизация схем промывочных узлов долот. Показано, что оптимальным углом искривления оси насадки является 32, а место изгиба оси должно находиться на возможно большей высоте от среза насадки (hn = 0,4R).
Практическая полезность. Разработана н оптимизирована конструкция нового промывочного узла долот диаметром 295,3 мм с тремя приближенными насадками, имеющими наклон оси к плоскости забоя. Промышленные испытания долот с новой схемой промывочного узла показали повышение проходки на долото и механической скорости бурения по сравнению со схемой с тремя удлиненными не искривленными насадками соответственно на 15 и 17%. Фактический экономический эффект от внедрения опытных долот составил 17 2 тыс. руб.
Апробация работы: Основные положения работы доложены на координационном совещании по НИОКР по по-родоразрушающему инструменту в 1990 г. (г. Москва), на научном семинаре на кафедре технологии конструктивных материалов и кафедре бурения в ГАНГ им. И.М.Губкина в 1992, 1993 г.г. (г. Москва), на техническом совете ГП «Ук-рбургаз» в 1993 г. (г. Красноград).
Реализация работы: на Дрогобычском долотном заводе изготовлена опытная партия долот III 295,3 М-ГВ, МС-ГВ в количестве 10 шт. и испытана на буровых Крестищенско-го УБР ГП «Укрбургаз». Дрогобычским долотным заводом планируется в 1995 г. выпуск долот в новой схемой промывки.
Публикации: По результатам исследований опубликовано 5 научный статей.
Объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 116 наименований и приложение. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 2 таблицы и 13 страниц приложений.
