Введение к работе
Актуальность темы. Переход к рыночным отношениям существенным образом изменил ситуацию з сфере производства буровой техники. Многократкое повышение цен на продукцию машиностроения, небольшая глубина (до 100м) скважин, относительно малые объемы работ на объектах вынуждают потребителей ориентироваться ка оборудование, з конструкции которого высокая производительность сочетается с зысо-кой степенью универсальности.
Из числа выпускаемых в нашей стране буровых установок наиболее полно соответствуют новым требованиям самоходные буровые установки с подвижным зрашателем УРБ-2А-2, УРБ-4Т, УГБ-13С. КГК-ЮО(ЗОО). Однако общим их недостатком является узкий перечень способов бурения, реализуемых з рамках одной установки. Это существенным образом снижает их универсальность по отношению к задачам и условиям бурения конкретной скважины.
Наиболее- перспективным направлением усовершенствования буро-зой техники, которая находится з эксплуатации, является разработка комплексов технических средстз. позволяющих повысить одновременно универсальность и производительность оборудования путем реализации новых прогрессивных способов бурения с непрерывным гидро- и пневмотранспортом керно-дламового материала з сочетании с различными типами породоразрушаюшего инструмента и пневмоударных машин.
Работа выполнена з рамках межотраслевой программы по Западно-Сибирскому нефтегазовому комплексу.
Цель работы. Повышение эффективности бурения неглубоких разведочных скважин за счет создания универсального комплекса технических средстз, позволяющего реализовызать широкий спектр способов бурения.
Идея работы: Применение сжатого зоздуха з качестзе основы очистного агента з сочетании с двойной бурильной колонной для реализации широкого спектра способов бурения.
Задачи исследований:
- обоснование рационального сочетания способов бурения и разработка на его основе функциональной структуры и органоструктуры универсального бурового комплекса:
-4.-
оценка взаимосвязей, функциональной значимости отдельны элементов бурового комплекса и определение внутренней иерархи анализируемой технической системы;
исследование рабочего процесса породоразрушающего инстру мента с точки зрения эффективности очистки забоя;
обоснование рациональных конструктивных параметров породо разрушающего инструмента и оценка влияния различных факторов н эффективность его функционирования;
обоснование оснозных параметров и разработка комплекса тех нических средств, его испытания и экспериментальные исследования.
Методы исследований. Анализ литературных и патентных источни ков; системный метод исследования и проектирования технически систем; математическое моделирование; метод экспертных оценок экспериментальные исследования на стенде и в натурных условиях математическая статистика; теория планирования эксперимента.
Защищаемые положения:
базовой технической функцией универсального бурового комп лекса язляется вращательное бурение с непрерывным пневмотранспор том разрушенного материала на поверхность;
буровой снаряд является одной из оснозных преобразующи: подсистем бурового комплекса, а по своему месту в причинно-следс' твенной цепочке преобразования главного операнда является ключевьс элементов, бурового комплекса;
процесс очистки забоя при бурении с внутренней циркуляшеї в рыхлых породах характеризуется совокупностью процессов вытеснения породы в осевой канал и перемещения частиц породы по забою по, воздействием конструктивных элементов породоразрушающего инструмента;
главным фактором, обеспечивающим дзижение частиц породы к оси скважины при механическом способе очистки забоя является проскальзывание частиц относительно рабочей кромки под влиянием сш трения между частицей и забоем;
применение разработанного бурового комплекса позволяет решать широкий круг задач при бурении разведочных скважин в различных геолого-технических условиях.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: достаточным объемом экспериментальных исследований;
применением апробированных методоз теоретической механики и математической статистики; соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований; результатами испытаний разработанного комплекса.
Научная новизна состоит в следующем:
установлено рациональное сочетание технических средств для реализации различных комбинаций способов бурения;
разработаны' функциональная структура и органоструктура бурового комплекса, определена его внутренняя иерархия;
установлена механика'- рабочего процесса породоразрушашеге инструмента при бурении в рыхлых породах;
сформулированы требования к конструкции породоразруиаюшего инструмента при бурении з рыхлых породах с непрерьюкым гидро- и пневмотранспортом пробы на поверхность;
выполнено обоснование основных параметров бурового комплекса -для реализации установленного сочетания способов бурения;
установлены области эффективного применения, рациональные параметры режима бурения для основных элементов разработанного комплекса.
Личный вклад автора состоит: в разработке функциональной структуры и органоструктуры бурового комплекса; обосновании рационального сочетания способов бурения; определении внутренней иерархии системы; разработке математических моделей рабочего процесса инструмента и их экспериментальной проверке; разработке конструкции универсального комплекса технических средств; участии в проведении испытаний разработанных конструкций.
Практическая ценность работы. На основании проведенных исследований сконструирован комплект сменных узлов, предназначенный для оснастки серийных буровых установок, находящихся в эксплуатации. Разработаны методические рекомендации по применению этого комплекта в самых различных геолого-технических условиях и для выполнения различных задач. Комплект сменных узлов позволяет повысить производительность буровых установок при бурении скважин диаметром 130-190мм и значительно повысить степень универсальности оборудования.
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на Всесоюзной научно-практической конференции "Ускорение со-
шально-экономического развития Урала", г. Свердловск(1989г.), на 2-м научно-техническом семинаре ИГД СОАК СССР в г. Новосибирске (1990г.), на семинаре ИГД им. Скочинского в г. Москве(1990г.), на 14-й областной научно-технической конференции молодых специалистов е г. Сзердловске(1990г.), на школе передового опыта Микгео СССР в г. Свердловске(1991г.). на научно-технических конференциях СГИ(1987,1988 И 1990гг.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 3 авторских свидетельства на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и 3 приложений. Работа изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок. 21 таблицу и список литературы из 88 наименований.