Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в Республике Узбекистан успешное решение проблемы самообеспечения энергоносителями имеет огромное значение. Прежде всего это относится к разведке и добыче углеводородного сырья, что связано с оперативным решением многих технических вопросов при бурении скважин.
Одним из центральных вопросов при этом является вопрос приобретения и рационального использования породоразрушаюшего бурового инструмента, для разбуривания породы с определенными Физико-механическими свойствами, очевидно, эффективным является буровое долото с соответствующими динамическими характеристиками, которые определяются как конструктивными особенностями,. так и режимом его отработки.
Исследования механизма взаимодействия рабочих элементов породоразрушаюшего инструмента позволили в УзбекНИПИнефтегазе построить критерии оценки работоспособности буровых долот на основе аналитической модели, Соотвествие прогнозных оценок по характеру и причинам выхода из строя буровых долот с показателями отработки в промысловых условиях позволило развивать и углублять решение теоретических и практических задач повышения эффективности буровых полот в плане совершенствования конструкции и технологии их отра-ботки в заданных геолого-технкческих условиях каЧо-нове указанной модели с использованием ЭВМ.
Вопросы,изложенные в данной диссертационной работе, являясь неотъемлемой частью исследований, которые проводятся в отделе бурения УзбекНИПйнеФтегаза в области породоразрушаюшего бурового инструмента, и логическим завершением, в первом приближении, теории работы долота на деформируемом забое скважины с выходом на разработку автоматизированного каталога буровых долот на базе сіриндипиаяьно новой информации - кинетических критериев оценки
г ". ' ч
- 4 -их работоспособности, представляются актуальными как в плане анализа различных конструкций, так и на случай организации производства буровых долот в республике.
Цель работы. Повышение эффективности буровых долот за счет их более рациональной геометрии и выбора типа для бурения скважин в заданных геолого-технических условиях.
Основные задаем. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
-
Построение методики автоматизированной подготовки исходных данных для вычисления кинетических характеристик буровых шарошечных долот.
-
Разработка' алгоритма и программы вычисления кинетических характеристик вооружения дисково-шарошечнкх долот со смешенными осями вращения шарошек в плане.
-
Разработка алгоритма и программы вычисления кинетических характеристик долот режуше-истираюшего типа для режима врашения. их вокруг двух параллельных осей.
-
Построение аналитической структуры кинетических характеристик и алгоритма их вычисления для шарошечных долот, работающих в режиме роторно-турбинного бурения (РТБ).
-
Построение автоматизированного каталога буровых долот с методикой использования кинетических характеристик для решения оптимизационных задач на базе ПЭВН.
о б ш а а методика а. с.с л е а, о. е а к и- й. Решение поставленных задач осуществлялось в основаом- us. аагаїйтичес-кой основе с использованием классических положений Физики и математики. Вариационные задачи решались на основе численных экспериментов с использованием ЭВМ. Промысловые исследования проведены с целью проверки выдвигаемых гипотез, сходимости теоретических еыбодов с практикой, оценки эффективности полученных оптимизационных решении.
:' ...-5-
Научная но в и з н а. автором выполнены работы по алгоритмизации и составлению программ на ПЭВМ:
для определения геометрических параметров поверхности забоя скважины дисково-шарошечных долот со смешенными осями вращения шарошек в плане;
для аналитической модели работы дисково-шарошечных долот;
для аналитической модели работы долот режуше-истираюшег> типа з режиме врашения вокруг двух параллельных осей;
для аналитической модели работы шарошечных долот в режиме РТБ;
для разработки принципиально новой схемы автоматизированного каталога буровых долот;
Оснозные з а ш и ш а е м ы е положения;
-
Реальная конгруэнтность вертикально расположенной шароа-ки в условиях забоя скважины объективно определяет пределы интегрирования путей контакта их вооружения.
-
Алгоритм вычисления кинетических характеристик долот ре-жушє-истирающего типа в режиме врашения их вокруг двух параллельных осей дает реальную возможность изучения работоспособности таких инструментов при различных передаточных отношениях и экснен-гриситетах-
3. Пути контакта зубьев одного венаа тарощ&и в режиме РТБ
sa один оборот долота не равны по абсолютным величинам и при вы-
шелений их значеній необходимо выявление цикличности в траекто
рии движения зуба.
ч-. Решения оптимизационных задач на базе Функционирования івтоматизированного каталога буровых долот как в техническом. ак и в технологическом аспектах более эффективны при наличии инетических паспортов.
Практическая ценность работы.
1. Объяснена динамическая неустойчивость буровых долот на
- б -
забое скважи"ы.
с. Обьяснена природа калибрования стенки скважины дксково-парошечным долотом.
-
Обьяснена природа положения мгновенной оси врашения шарошки со смешенной осью врашения в плане.
-
Разработана эффективная, методология решения оптимизационной задачи в области породоразт^шаюшего бурового инструмента на базе функционирования автоматизированного каталога буровых долот.
-
Проведены аналитические и численные эксперименты, позволив шие разработать методику построения реальной аналитической структуры удельной объемной работы разрушения при пересечении кольце--вых забоев скважины смежными венцами дисково-шарошечных долот, долот рєжушє-истирающего типа в режиме вращения вокруг двух параллельных осей, шарошечных долот в режиме РТБ, что дает возможность целенаправленно решать оптимизационные задачи при проектировав 'да буровых инструментов и режимов их отработки.
Реализация в промышленности.
-
методика вычисления и анализа кинетических характеристик буровых долот с использованием ЭВМ внедрена в СКЕЛ ПО "Кгабыаеьб'л маж", на Дрогобычском дслотном заводе, в СКВ НПО тидрогеотехника"
-
Разработаны и переданы долотным заводам конкретные рекоме:-дации по совершенствованию геометрии более чем по двадцати типоразмерам буровых долот' с гарантией повышен:*я их эффективности.
-
методики совершенствовакия буї овых долот с программным обеспечением переданы в отраслевой и Государственный Фонды алгоритмов и программ (ОФАІі и ГОСФАП).
-
Автоматизированный каталог буровыл долот передан и Функит-снирует в концерне "Газпром", в тресте "Огенбургбургаз", в НПО "Кефтегазнаука".
Апробация работы. Основные результаты диссэр-
-,:-.-7-
тадионной работы докладывались и обсуждались на: заседании секнии "Бурение глубоких скважин" Ученого совета СредАзНИИГаза, г. Ташкент, март 1981г.. III Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, г.Ташкент, декабрь 1982г., ФПК Ива-но-франковского института нефти и газа, г. Ивано-Франковск, июнь 1953г., XIII творческом семинаре молодых ученых и специалистов мингазпрома. г. Тюмень,май 1987г., Y творческом семинаре молодым ученых и специалистов ВПО "Союзузбекгазпром", г. Бухара, сентябрь 19а-7г. , заседании Ученого совета УзбекНИПИнеФтегаза, декабрь 1992г.
Публикации. Основные материалы диссертационной работы опубликованы в 20 научных работах. Из них один обзор и одно авторское свидетельство на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, включающего но наименований, и четырех приложений. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков и 12 таблиц.
Автор выражает благодарность руководителю работы, доктору технически» наук Б.л. Стеклянову, а также сотрудникам института
A. И. Ильковскому, Е. Г. Колотаезой, А. г. Колугарю. н. А. Биланенко,
Г. А. Подваркову, Ю. н. Соколову, А. А. Александрову, н. п. Черепановой,
B. А. Мясниковой за консультации и оказание технической помощи в
процессе выполнения работы. г-