Введение к работе
Актуальность работы. Грузонесущий геофизический кабель представляет собой витое некомпактное изделие, содержащее сердечник с токопроводящими жилами (ТПЖ) и предназначенное для спуска и подъема геофизических приборов и аппаратов, их питания электроэнергией, осуществления информационной связи между наземной аппаратурой и скважинными приборами при недропользовании и геофизических исследованиях скважин.
Технологические требования включают конструктивные, электрические и механические характеристики. К числу конструктивных параметров относятся: габаритные размеры кабеля и его составных элементов, вид изоляционных материалов, а так же характеристика брони. Электрические параметры включают: электрическое сопротивление то-копроводящих жил и изоляции, рабочее напряжение, а также коэффициент затухания и модуль волнового сопротивления. К механическим характеристикам относят: разрывное усилие, радиальное давление, модули упругости и допустимый диапазон изгиба кабеля, удлинение.
В связи с широким применением скважин с наклонными и горизонтальными участками возникает проблема обеспечения работы исследовательских геофизических приборов. В вертикальных скважинах доставка исследовательских приборов происходит за счёт сил гравитация. В наклонных и горизонтальных участках силы гравитации нивелированы силами трения кабеля о стенки скважины. В этих условиях не всегда можно осуществить гарантированную доставку геофизического прибора к месту исследования. Тем самым существующие геофизические кабели не могут обеспечить качественный уровень доставки приборов в труднодоступные участки скважин. Требования к качеству доставки приборов и отсутствие современного технологического обеспечения делает актуальными задачи совершенствования конструкции и технологии производства геофизического кабеля.
Цель работы и задачи исследования.
Целью настоящей работы является обеспечение комплекса потребительских свойств геофизического кабеля, необходимого для эксплуатации в труднодоступных места скважин, за счёт совершенствования его конструкции и технологии производства.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
Разработка метода анализа качества витого изделия для выявления потребительских свойств кабеля, необходимых при работе в труднодоступных участках скважин.
Разработка методики расчета осевой жесткости кабеля.
Конструирование геофизического кабеля с повышенной осевой жесткостью.
Совершенствование технологии изготовления геофизического кабеля на основе моделирования операций преформации, рихтования и обтяжки.
Разработка нормативно-технической документации, содержащей комплекс требований к грузонесущим геофизическим кабелям, предназначенных для работы в труднодоступных участках скважин.
Научная новизна:
Разработан метод анализа качества витых изделий, отличающийся функциональным принципом группировки свойств.
Определено дополнительное потребительское свойство геофизического кабеля - жесткость. Разработана методика расчета показателя качества: осевая жесткость кабеля.
Усовершенствована математическая модель процесса преформации, учитывающая стабильность шага и угла закрутки проволочной спирали, плотность повива брони в процессе свивки при выполнении соотношения между продольным напряжением и пределом текучести проволоки.
Адаптирована математическая модель для определения технологических параметров операции рихтования, обеспечивающих минимальный уровень радиальных напряжений в проволоках брони токопро-водящей жилы для достижения сохранности сердечника.
Предложен новый показатель обтяжки кабеля, учитывающий не только значение усилия, но и количество циклов приложения нагрузки, тем самым обеспечивающий выбор рациональных режимов обтяжки. Разработана модель с использованием нового показателя обтяжки, позволяющая получить гарантированный уровень остаточного относительного удлинения кабеля.
Практическая ценность:
Разработан способ изготовления нераскручивающихся витых изделий (пат. 2230144, РФ), позволяющий перераспределить свивочные напряжения в проволоках кабеля, при этом не создавая радиальных напряжений со значением выше предела текучести полимерного материала изоляции токопроводящей жилы.
Разработан новый вид продукции - грузонесущий геофизический кабель с повышенной осевой жесткостью (пат. 2248594, РФ), отличающийся повышенным заполнением сечения металлом, а также более высоким моментом инерции сечения кабеля.
Разработаны технические условия ТУ 3585-03-21486343-02 на производство геофизического кабеля с повышенной осевой жесткостью.
Разработана методика оценки осевой жесткости геофизического кабеля, в основу которой положено экспериментальное определение критической силы сжатия витого изделия, предложена количественная оценка модуля упругости некомпактного витого изделия.
Установлены рациональные режимы настройки преформирую-щего устройства, разработана его конструкция (пат. 2293809, РФ).
6. Разработана установка для стабилизации остаточного удлинения геофизического кабеля с повышенной осевой жесткостью (пат. 2293808, РФ).
Реализация результатов работы:
Освоено промышленное производство в условиях ООО НПЦ «Гальва» геофизического кабеля повышенной осевой жесткости по ТУ 3585-03-21486343-02 с годовым объемом 30 км.
Получен сертификат соответствия № РОСС RU.ME.55H01160 производимого кабеля по ТУ 3585-03-21486343-02.
Изготовленная опытно-промышленная партия прошла промысловые испытания на ОАО «Ямалпромгеофизика», где подтверждены технические преимущества производимого кабеля.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: V Международной научно-технической конференции молодых специалистов (Магнитогорск, 2005 г.); VI Конгрессе нефтепромышленников России, научном симпозиуме «Геоинформационые технологии в нефтепромысловом сервисе» (Уфа, 2005 г.); VI Международной научно-технической конференции молодых специалистов (Магнитогорск, 2006 г.); 65-ой научно-технической конференции Участников Молодежного Научно-Инновационного Конкурса (Магнитогорск, 2007 г.); традиционных ежегодных конференциях ГОУ ВПО «МГТУ» (Магнитогорск, 2004-2010 гг.); технических советах предприятий: ООО НПЦ «Гальва», г. Магнитогорск; ОАО «Башнефтегеофизика», г. Уфа; ОАО «Ямалпромгеофизика», п. Уренгой ЯНАО в 2005-2010 гг.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 162 наименований, 6 приложений. Содержание изложено 140 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 24 таблицы.
Похожие диссертации на Совершенствование конструкции и технологии производства геофизического кабеля на основе функционально-целевого анализа качества продукции
