Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони
New and simple construction of special technical tool and mathematical model of nonoriented bottom drilling string assemblies on its base have been offered. This construction use to ensure design profile parameters during drilling slant portion of the deviated and horizontal well in condition of...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23380 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони / Є.І. Крижанівський, І.В. Воєвідко, І.І. Чудик // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 25-30. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23380 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Крижанівський, Є.І. Воєвідко, І.В. Чудик, І.І. 2011-07-04T13:11:58Z 2011-07-04T13:11:58Z 2010 Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони / Є.І. Крижанівський, І.В. Воєвідко, І.І. Чудик // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 25-30. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23380 622.243.272 New and simple construction of special technical tool and mathematical model of nonoriented bottom drilling string assemblies on its base have been offered. This construction use to ensure design profile parameters during drilling slant portion of the deviated and horizontal well in condition of hole roundness loss. In base of analytical research have been specified that this technological solution allows to ensure required path and technical – economic performances well drilling with using assemblies with least number of support - centring elements in condition of caving. uk Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| spellingShingle |
Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони Крижанівський, Є.І. Воєвідко, І.В. Чудик, І.І. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title_short |
Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_full |
Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_fullStr |
Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_full_unstemmed |
Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_sort |
розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| author |
Крижанівський, Є.І. Воєвідко, І.В. Чудик, І.І. |
| author_facet |
Крижанівський, Є.І. Воєвідко, І.В. Чудик, І.І. |
| topic |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| publishDate |
2010 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
New and simple construction of special technical tool and mathematical model of nonoriented
bottom drilling string assemblies on its base have been offered. This construction use to ensure design
profile parameters during drilling slant portion of the deviated and horizontal well in condition of
hole roundness loss. In base of analytical research have been specified that this technological solution
allows to ensure required path and technical – economic performances well drilling with using
assemblies with least number of support - centring elements in condition of caving.
|
| issn |
XXXX-0065 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23380 |
| citation_txt |
Розширення технологічних можливостей та оцінювання енергоємності роботи неорієнтованих компоновок низу бурильної колони / Є.І. Крижанівський, І.В. Воєвідко, І.І. Чудик // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2010. — Вип. 13. — С. 25-30. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT križanívsʹkiiêí rozširennâtehnologíčnihmožlivosteitaocínûvannâenergoêmnostírobotineoríêntovanihkomponovoknizuburilʹnoíkoloni AT voêvídkoív rozširennâtehnologíčnihmožlivosteitaocínûvannâenergoêmnostírobotineoríêntovanihkomponovoknizuburilʹnoíkoloni AT čudikíí rozširennâtehnologíčnihmožlivosteitaocínûvannâenergoêmnostírobotineoríêntovanihkomponovoknizuburilʹnoíkoloni |
| first_indexed |
2025-11-26T01:39:58Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:39:58Z |
| _version_ |
1850604179270139904 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
25
Литература
1. Будюков Ю. Е., Белов М. А. Зарубежные и отечественные конструкции съемных ко-
ронок для бурения геологоразведочный скважин при разведки твердых полезных ис-
копаемых// М., – 1989 – С. 27
2. Буркин Л. Г. Методика расчета затрат времени на спуско-подъемные операции (СПО)
// «Методика и техника разведки» –1980.– № 134.–С. 34-43.
3. Отраслевые нормы времени на бурение геологоразведочных скважин с креплением сна-
рядов со съемными керноприемниками ССК-59 и КССК-76. // М. – ВИЭМС – 1984.
4. Онищин В. П., Холлуэй Л. Испытания съемного породоразрушающего инструмента в
условиях знакопеременных нагрузок/ Сборник 3-й Международный симпозиум по
бурению скважин в осложненных условиях.– 1997. – С. 124.
Поступила 04.06.10
УДК 622.243.272
Є. І. Крижанівський д-р техн. наук., член-кор. НАН України,
І. В. Воєвідко д-р техн. наук., І. І. Чудик канд. техн. наук
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна
РОЗШИРЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ТА ОЦІНЮВАННЯ
ЕНЕРГОЄМНОСТІ РОБОТИ НЕОРІЄНТОВАНИХ КОМПОНОВОК
НИЗУ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ
New and simple construction of special technical tool and mathematical model of nonoriented
bottom drilling string assemblies on its base have been offered. This construction use to ensure design
profile parameters during drilling slant portion of the deviated and horizontal well in condition of
hole roundness loss. In base of analytical research have been specified that this technological solu-
tion allows to ensure required path and technical – economic performances well drilling with using
assemblies with least number of support - centring elements in condition of caving.
Нині в Україні гостро постала проблема нафтогазовилучення із покладів, зосередже-
них на глибинах понад 5000 м, у зонах континентального шельфу та гірській місцевості.
Важкодоступність родовищ зумовлена насамперед, складними гірничо-геологічними умова-
ми буріння та відсутністю адаптивного до них техніко-технологічного забезпечення. Незва-
жаючи на це єдиним способом реалізації таких проектів залишається спорудження спрямо-
ваних свердловин складних просторових профілів (похило-спрямованих і горизонтальних).
При бурінні зазначених свердловин важливу роль відіграє міцність стінок стовбура
свердловини, що залежить від режимів прокачування та якості промивальних рідин, конс-
трукції, режимів спуску і обертання бурильної колони (БК), інтенсивності виконання спуско-
підіймальних операцій. Форма поперечного перерізу стовбура свердловини, його локальні
викривлення, жолобні виробки і каверни на стінках [1] часто стають причинами заклиню-
вань, затяжок та прихоплень БК, її передчасного зношення і втрати проектної траєкторії бу-
ріння через неспроможність компоновок низу бурильної колони (КНБК) [2, 3] забезпечити
долоту потрібну траєкторію руху.
До складу КНБК обов’язково включають опорно-центрувальні елементи (ОЦЕ), геоме-
тричними розмірами і місцем розташування яких регулюють відповідне відхильне зусилля.
Проте під дією великих поперечних сил, ОЦЕ притискаються до стінки свердловини, що зу-
мовлює появу значних контактних тисків у місцях їх взаємодії із стінками свердловини. Вна-
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
26
слідок цього виникають сили опору осьового переміщення компоновки у стовбурі свердло-
вини, які зменшують осьове навантаження на долото та ефективність поглиблення вибою.
Необхідна для їх подолання енергія розраховується за формулою
БУР
n
i
ОПОСКНБК
hFE
1
. , (1)
де
ОПОС
F
.
сила опору осьового переміщення КНБК у стовбурі свердловини,
БУР
h довжина
інтервалу буріння.
Сили опору осьового переміщення КНБК у стовбурі свердловини для безопорної ком-
поновки визначаються так:
КdgбкОПОС
SALqF
.
, (2)
де коефіцієнт тертя між КНБК і стінкою свердловини, q – вага погонного метра КНБК,
бк
L довжина КНБК вище точки її відриву від стінки свердловини;
dg
A показник міцності філь-
траційної кірки на зсув,
К
S площа контакту КНБК і фільтраційної кірки на ділянці
БК
L .
Для компоновки з ОЦЕ – за аналогією:
Кdgбк
n
i
iРІЗОПОС
SALqRFF
і
1
. , (3)
де
іРІЗ
F сила опору від втискання у стінку свердловини лопатей ОЦЕ [4],
i
R реакція на ОЦЕ.
Механічна енергія, яку необхідно підвести до долота з метою поглиблення вибою свердло-
вини, розраховується за формулою:
МЕХ
БУР
ПИТДОЛ
V
h
МРМE , (4)
де кутова швидкість обертання долота,
ПИТ
М питомий момент на одиницю осьового
навантаження на долото, P осьове навантаження на долото,
МЕХ
V механічна швидкість
буріння, М збільшення моменту опору при обертанні долота на вибої свердловини, обу-
мовлене його конструкційними особливостями.
Ураховуючи в (4) чинники (3), отримуємо
МЕХ
БУР
ОПОСПИТДОЛ
V
h
МFРМE
.
*
. (5)
Частка енергії, що витрачається на подолання сил осьового опору в КНБК з боку стінок сверд-
ловини відносно теоретично поданої енергії
ДОЛ
E на руйнування долотом гірської породи
%100
*
ДОЛ
ДОЛДОЛ
E
ЕE
E
. (6)
З метою вивчення впливу кількості ОЦЕ в КНБК і окремих техніко-технологічних і
гірничо-геологічних чинників (див. таблицю) на величину E проведено аналітичні
дослідження й отримано графічну залежність (рис. 1).
Вихідні дані для розрахунку КНБК
Кількість
ОЦЕ в
КНБК, шт
Діаметр
долота,
мм
Діаметр ОЦЕ, мм
Параметри
турбобура
3ТСШ-172
Віддаль від
долота до
ОЦЕ, м
Осьове нава-
нтаження на
долото, кН
1
2
3
215,9
215
І-й і ІІ-й: 215
І-й, ІІ-й і ІІІ-й: 215
ЕІ=6650
кНм
2
q=1300 Н/м
0
І-й 0; ІІ-й 11
І-й 0 ІІ-й 11;
ІІІ-й 13
60
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
27
Рис. 1. Залежності зміни величини E для КНБК від зенітного кута , жорсткості на згин
ЕІ, ваги погонного метра q і показника липкості фільтраційної кірки Adg: 1, 2, 3 – кількість
ОЦЕ в КНБК
У результаті досліджень встановлено, що ОЦЕ спричинюють суттєвого зменшення
осьового навантаження на долото й енергії, спрямованої на руйнування гірської породи ви-
бою свердловини (від 15 до 80% і більше) (див. рис. 1). В окремих випадках ОЦЕ спричи-
нюють заклинювання компоновки, зокрема при збільшенні зенітного кута (рис. 1а); ваги і
жорсткості на згин КНБК (рис. 1б, в), кількості ОЦЕ, показника міцності фільтраційної кірки
на зсув (рис. 1, г). Встановлено, що найбільш енерговитратними компоновками у плані їх
використання при бурінні стабілізаційних ділянок ПСС і ГС є їх трьохопорні (й більше)
конструкції. Адже при їх осьовому переміщенні на подолання тертя між притиснутими ОЦЕ
до стінок свердловини витрачається понад 80% енергії, спрямованої до долота. При цьому
воно недоотримує потрібного осьового навантаження, і відповідно, зменшується механічна
енергія, спрямована на руйнування ГП.
Для одно- та двоопорних конструкцій КНБК при довжині, співмірній з довжиною
триопорної конструкції, характерна взаємодія її елементів зі стінками свердловини не лише в
місцях розташування ОЦЕ, а й по твірній вибійого двигуна, де характерне адгезійне прили-
пання елементів компоновки до фільтраційної кірки. При порівнянні результатів досліджень
встановлено, що лише при кПаA
dg
10 (рис. 1, г) одно- та двоопорні КНБК чинять більший
опір осьовому їх переміщенню у стовбурі свердловини, аніж трьохопорні.
Для підвищення енергоефективності буріння (з використанням вибійних двигунів)
стабілізаційних ділянок похило-скерованих і горизонтальних свердловин доцільно викорис-
товувати неорієнтовані КНБК на базі одного (чи двох) ОЦЕ, а також впроваджувати нові
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
28
підходи, які дають змогу зменшити вплив сил тертя на осьове навантаження і збільшити час-
тку енергії на долоті, що спрямоване на руйнування ГП.
Існують такі способи скерованого буріння:
використання закономірностей природнього викривлення свердловин;
застосування технічних факторів;
використання технологічних факторів (режимних параметрів буріння);
застосування спеціальних способів руйнування породи;
комбінований (використання комбінації зазначених способів).
Для енергоефективного використання КНБК авторами статті розроблений пристрій
для буріння похило-скерованих свердловин (ПБПС), [5] з використанням комбінованого спо-
собу буріння. На (рис. 2,а) зображена схема ПБПС у робочому стані в компоновці з турбобу-
ром, а на (рис. 2б) – поперечний розріз пристрою.
Розроблений пристрій складається з корпуса 1 і п’ятьох лопатей 9 розміщених в пазах
10 рівномірно через 72˚ по колу. Корпус закріплений різьбовим з’єднання через перехідник 7
на ніпелі турбобура 8. У внутрішній частині корпуса 1 розташована радіальна гумовометалі-
чна опора 5, яка фіксується перехідником 7 і упором 6. У лопатях 2 виконані отвори 3 для
розміщення в них пружин 2, які через опорні штоки 11, що з’єднані корпусом пристрою,
притискають лопаті 9 до нижнього торця паза. У пазах корпуса виконані циліндричні отвори
12 під кутом до поперечного перерізу пристрою, що не перевищує зенітного кута свердлови-
ни, в якій повинен працювати пристрій. У лопатях 9 виконані отвори 14 такого самого діа-
до осі пристрою, в яких встановлені кульки 13. У верхній частині лопатей
9 на різьбі встановлені регулювальні гвинти 4.
Механізм роботи розробленого пристрою такий. У складі КНБК пристрій опускають у
свердловину. При створенні певного осьового навантаження в похилому стовбурі компонов-
ка втрачає прямолінійність, прогинається, а після запуску турбобура під дією реактивного
моменту ще й провертається у протилежну сторону від напрямку обертання долота. У цей
момент нижні лопаті пристрою перебувають в розблокованому стані, оскільки зенітний кут
свердловини більший від кута нахилу осей відповідних отворів корпуса, і кулі з них скочу-
ються в отвори зазначених лопатей. При подальшому поглибленні вибою лопаті, що перебу-
вають у фрикційній взаємодії з „лежачою‖ стінкою виробки, гальмуються нею, а корпус при-
строю рухається разом з КНБК вздовж осі свердловини. Таким чином, нижні лопаті в пазах
переміщуються вздовж корпуса, а відстань між опорними поверхнями лопатей та віссю при-
строю збільшується, і турбобур посідає у свердловині ексцентричне положення зі зміщенням
радіального зазору по відношенню до осі виробки. Отже, створюється відхиляюча сила на
долоті в апсидальній площині (вертикальній площині, яка проходить через дотичну до осі
свердловини), і внаслідок фрезеруючій здатності долота, свердловина починає викривлятися.
Після припинення буріння БК відривається від вибою свердловини і переміщується вверх, а
нижні лопаті пристрою за допомогою пружини повертаються у вихідне положення.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
29
а) б)
Рис. 2. Схема пристрою для буріння похило-скерованих свердловин у робочому стані в ком-
понуванні з турбобуром (а) і поперечний розріз пристрою (б)
Відомо, що при турбінному способі буріння зі зміною осьового навантаження на ви-
бій, змінюються також як активний і реактивний моменти на турбобурі [2]. При зменшенні
осьового навантаження на долото реактивний момент на турбобурі так само зменшується, а
площина ексцентриситету повернеться за годинниковою стрілкою праворуч. У такому поло-
женні КНБК буде орієнтована на збільшення азимуту свердловини. При збільшенні реактив-
ного моменту на турбобурі внаслідок збільшення осьового навантаження на вибій, КНБК
провернеться ліворуч і азимутальний кут просторового положення свердловини почне змен-
шуватися. Виходячи з експериментальних досліджень кута закручування БК за різних осьо-
вих навантаженнях, можна змінювати кут нахилу площини ексцентриситету по відносно ап-
сидальної площини в діапазоні ±30˚.
Використання запропонованого пристрою в неорієнтованих КНБК забезпечує збіль-
шення бокового зусилля на долоті, зменшує довжину діючої частини компоновок, кількість
центраторів у них, імовірність прихоплення, гідравлічні опори в наддолотній частині та ене-
ргетичні затрати процесу буріння. Крім того, розширюються можливості використання
неорієнтованих КНБК як відхилювача і ефективно забезпечуються параметри проектного
профілю скерованих свердловин.
На цей момент розроблюється технічна документація на виготовлення пристрою і плану-
ється промислове випробування неорієнтованих КНБК, запроектованих з його використанням.
Література
1. Белов В. П. Образование каверн при бурении скважин. – М.: Недра, 1970. – 150 с.
2. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. [А. Г. Калинин, Б. А. Никитин, К. М.
Солодкий, Б. З. Султанов] – М.: Недра, 1997. – 651 с.
3. Работа бурильной колонны в скважине / [Б. З. Султанов, Е. И. Ишемгужин,
М. Х. Шаммасов и др.] - Недра, 1973. – 217 с.
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
30
4. Чудик І. І. Врахування каверно- і жолобоутворення при проектуванні неорієнтованих
КНБК / [І. І. Чудик, А. Р. Юрич, А. А. Козлов] // Розвідка та розробка нафтових і газо-
вих родовищ. – 2007. –№ 2 (23). – С. 45-49.
5. Пат. 50920 А України, МПК
7
E21 В4/02. № 2001021348 Є. І. Крижанівський , І. В.
Воєвідко , І. І. Чудик Пристрій для похило скерованого буріння. Опубл. 15. 11. 2002. –
Бюл: № 11.
Надійшла 31.05.10
УДК 622.24
Hu Yule
1
, Doctor of engineering; Zhang Hengchun
1
,
Master of engineering; Wu Shuiping
2
1
China University of Geosciences, Wuhan, 430074
2
Hubei Changjiang jinggong material technology Co.Ltd, Ezhou, 436000, China
AN EVALUATING AND DETECTING SYSTEM OF DIAMOND SAW
BLADES CUTTING PERFORMANCE
(МЕТОД ОЦЕНКИ СВОЙСТВА ВЫРЕЗАНИЯ ДИСКА С АЛМАЗНОЙ РЕЖУЩЕЙ
КРОМКОЙ И ЕГО ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА)
Рассмотрены методы оценки остроты, рабочего ресурса и других свойств дисковой
пилы с алмазной режущей кромкой при обработке каменных материалов, а также разра-
ботана контрольно-измерительная система для этих параметров.
Preface
Diamond circular saws are widely applied in cutting stone material, such as marble, granite,
ceramics and concrete, and serve as a kind of main cutting tools in stone industry. Typical circular
saws see fig. 1. It was reported that 70 percent of manmade diamond was used for producing saw,
so how to improve saw’s cutting efficiency, life and lower cost are a main studying direction at all
time in saw industry.
Fig. 1. Typical diamond circular saws
Evaluating method of cutting performance
We can say that working condition of saw is very bad. Good quality saw should have many
advantages, such as high cutting efficiency, long life, low noise and less stone waste. Because the
physical and mechanics property of natural stones is distinctly different in element, particle size,
structure and origin, ability cut easily or difficultly of stones is obviously different. On the other
hand, under the same operation condition and stone, efficiency of cutting and life of wearing also is
quite different. For example, some saws have very long life up to several hundred of square meter,
but some not enough for dozens of m
2
. In a word, how to evaluate cutting performance of diamond
saws is very significant. A kind of synthetically evaluation method was used in this paper by mixing
with sharpness, cut areas, vibration and noise. Index of sharpness was characterized by cutting drag
|