Введение к работе
Актуальность проблемы. К наиболее часто встречающимся видам осложнений при бурении скважин относится прихват бурильных колонн. Этот вид осложнении представляет собой одну из самых серьезных проблем бурения как в Республике Казахстан так и за рубежом. Большое значение в совершенствовании техники и технологии ликвидации прихватов имеет современное обобщение передового отечественного и зарубежного опыта.
Для всех видов прихватов характерным является то, что колонна на некотором своем протяжении оказывается достаточно прочно связанной со стенкой скважины. Роль "клея", связывающего трубу со стенкой скважины выполняют глинистые корки, образующиеся из глинистого раствора, частиц разбуренной и осыпавшейся со стенок скважины горной породы. При ликвидации прихвата прочность самой колонны становится ограничивающим фактором, поскольку, приложение больших усилий приводит сначала к обрыву колонн, при этом необходимое усилие для освобождения колонны так и не будет достигнуто. Это обстоятельство и есть главная причина трудностей борьбы с прихватами, причем до настоящего времени эффективные средства ликвидации всех типов прихватов отсутствуют.
Цель работы. Изучение природы силы, обусловленной непосредственным контактом бурильной колонны с глинистой коркой и буровым раствором при различных режимах движения колонны; оценка напряженно-деформированного состояния бурильных колонн при развитии двух видов (упругого и упруго-пластического) сопротивления слоя среды (породы), заполняющего пространство между колонной и стенкой скважины; исследование колебательных процессов в бурильной динамической системе в условиях прихвата колонн в скважине; разработка гидро-механического устройства в компоновке бурильной динамической системы, реализующей эффективный способ ликвидации прихватов и обоснование выбора его параметров.
Основные защищаемые положения:
- расчетные формулы для изучения природы сил взаимодействия бурильной
колонны со стенками скважины при различных видах бурового раствора
(заполнителя) и режимах движения колонны;
- теоретическая модель для изучения процесса ликвидации прихвата
деформируемых колонн в скважинах с одновременной оценкой прочности,
конструктивной целостности;
- методика динамического расчета элементов бурильной системы в условия:
прихвата при ударных и вибрационных воздействиях;
- использование в компоновке бурильной колонны ударного гидра
механического устройства новой конструкции, обеспечивающего эффективны]
способ ликвидации прихвата бурильной колонны в скважине.
Научная новизна. Получена зависимость между силой сопротивления і скоростью колонны в скважине. Установлено, что в общем случае эта зависимост носит интегральный характер; предложена методика расчета напряженно деформированного состояния тела бурильной колонны в условиях прихвата прі действии статических усилий, определена длина зоны проскальзывани деформируемой колонны по слою породной среды; установлена закономерност; движения деформируемой колонны, прихваченной в скважине при осевых ударны: и вибрационных воздействиях; дано обоснование выбора кинематических і динамических параметров ударного устройства в компоновке бурильной системы предназначенного для ликвидации прихвата колонны.
Достоверность полученных результатов и методика. Подтверждаете: теоретическими исследованиями, базирующимися на методах гидродинамию вязкой жидкости, теоретической механике и теории упругости, а также сравнениен с данными , полученными другими авторами.
Практическая ценность работы. Диссертация является частьн завершенных плановых работ института механики и машиноведения Академиї наук Республики Казахстан в рамках темы "Механика прихвата бурильны: колонн".
Полученные в работе результаты расширяют практическую и теоретическун базу для разработки новых эффективных способов предупреждения и ликвидациі прихватов бурильных колонн в скважине. Результаты могут быть использовань для совершенствования процесса проводки скважин, улучшать технико экономические показатели бурения.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на:
научно-технической конференции "Комплексное использование местных минерально-сырьевых углеводородных ресурсов", ( г. Атырау, 1997 г.);
научно-технической конференции "Проблемы освоения углеводородных ресурсов Прикаспия и Каспийского шельфа" ( г. Атырау, 1998 г.),
международной конференции "Механика многофазных сред и распространение волн в сплошных средах", ( г. Ташкент, 1999 г.);
Научно-практической конференции, посвященной 100-летию академика К.И. Сатпаева(г. Атырау, 1999 г.);
на объединенном семинаре кафедр "Бурение нефтяных и газовых скважин", "Высшая математика" ."Прикладная теоретическая механика" (г.Атырау, Атырауский институт нефти газа, 1999 г.);
на объединенном семинаре кафедр "Бурение нефтяных и газовых скважин", "Разработка нефтяных и газовых месторождений", "Теоретическая механика" и Научного центра "Борьба с осложнениями в процессе бурения скважин" ( г. Ташкент, ТашГТУ, 1999 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованной литературы, изложенных на 127 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 37 рисунков, 70 наименований литературы и 2 приложения.