Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони
This article offered an opportunity to improve designs of SCE bottom borehole by new scientific and practical decisions aimed at clarifying the conditions of their work in well with industrial data, measured in the hollows using a specially designed device
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23399 |
| 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: | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони / І.І. Чудик, А.Р. Юрич // 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. 117-122. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859631615805751296 |
|---|---|
| author | Чудик, І.І. Юрич, А.Р. |
| author_facet | Чудик, І.І. Юрич, А.Р. |
| citation_txt | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони / І.І. Чудик, А.Р. Юрич // 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. 117-122. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | This article offered an opportunity to improve designs of SCE bottom borehole by new scientific and practical decisions aimed at clarifying the conditions of their work in well with industrial data, measured in the hollows using a specially designed device
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:11:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
117
6. Бочковский А. М., Петрига П. В. Совершенствование технологии пайки бурового инстру-
мента, оснащенного алмазно-твердосплавными пластинами // Совершенствование техники
и технологии бурения скважин: Сб. науч. тр. //АН Украины. – К, 1993. – С.58– 60.
Поступила 07.06.10
УДК 622.243.272
І. І. Чудик, канд. техн. наук., А. Р. Юрич
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна
НОВІ МОЖЛИВОСТІ ДЛЯ ВДОСКОНАЛЕННЯ НЕОРІЄНТОВАНИХ
КОМПОНОВОК НИЗУ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ
This article offered an opportunity to im-
prove designs of SCE bottom borehole by new sci-
entific and practical decisions aimed at clarifying
the conditions of their work in well with industrial
data, measured in the hollows using a specially
designed device
При бурінні свердловин одним з основних
режимно-технологічних параметрів, що впливає
на ефективність руйнування гірських порід, на-
пружено-деформований стан бурильної колони
(БК), відхилене зусилля на долоті та енерговитра-
ти процесу є осьове навантаження на долото. Цей
параметр у процесі буріння визначає гідравліч-
ний індикатор ваги (ГІВ), що характеризується
дуже низькою точністю вимірювання, поганою
працездатністю та інформативністю. Зарубіжні
дослідники використовують для цього спеціальне
глибинне обладнання – телеметричні системи, які
на відміну від ГІВ, є високоточними, надійними
та багатофункціональними. Проте їх використан-
ня у поєднанні з вітчизняним буровим обладнан-
ням ускладнюється низкою техніко-
технологічних проблем, які можна усунути лише
шляхом проведення модернізації бурових ком-
плексів, зокрема системи очистки бурових роз-
чинів, контролю їх реологічних параметрів, при-
водних систем бурових доліт.
Для поєднання зарубіжного досвіду з
контролю режимно-технологічних параметрів
буріння і вітчизняного бурового обладнання
було запропоновано компромісне рішення, яке
передбачає використання пристрою [1] для
прямого вимірювання згинального моменту в
нижній частині БК і перерахунку відповідно до
нього осьового та радіального зусиль на долоті.
Рис. 1. Принципова схема конструкції
пристрою для вимірювання згинального
моменту в БК [1]
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
118
До основних конструктивних позицій цього пристрою, (рис. 1), належать: корпус 8,
верхній 6 і нижній 18 перевідники, ствол 7, втулки 9, 10 і 12, пластина 21, гідравлічний канал
19, пластина з м'якого металу 20, круговий паз 22, сідло 13, кульковий замок 14, корпус вузла
сприйняття зусиль 15, циліндри 2 і 23, поршні 1 з гідравлічними отворами 3, кріпильні еле-
менти 16, 28, корпус вузла реєстрації зусиль 11, плунжери 24, пера 25, гідравлічні отвори 26,
пружини 27, кришка 29, болти 30, трубопроводи 4, корзина 17, металева кулька 5.
Для роботи з пристроєм необхідно в БК закинути металеву кульку 5, яка, опустив-
шись до вибою сяде, на сідло 13 і перекриє його промивальний канал. Далі, при ввімкненому
буровому насосі буровий розчин перетікає через канали 19 у простір між стволом і рухомими
втулками і проходить поздовжнє переміщення втулок 10 і 12 вздовж ствола 7. Під дією зги-
нального моменту в свердловині ствол пристрою 7 зміщується у поперечному напрямі відно-
сно корпуса 8 і діє на поршні 1, які передають навантаження на пера 25, що викреслюють на
металевій пластині 22 лінію (у вигляді подряпини). Зважаючи на те, що стріла прогину кор-
пусу пристрою в стовбурі свердловини не перевищує 1 мм, для її масштабування конструкці-
єю передбачено зменшення діаметрів поршнів реєструючих циліндрів в 4 рази відносно до
сприймаючих циліндрів, що зумовлює збільшення довжини ходу малого поршня в 25 разів.
З метою промислового застосування пристрій було протаровано в лабораторних умо-
вах на стенді (рис. 2). При цьому корпус 1 був встановлений в основу стенда 2 одним кінцем
спертий на підпору, іншим – на домкрат 6. При цьому, навантажуючи корпус поперечною
силою Р за динамографом 5 індикатором переміщень 4 фіксувався прогин корпуса (рис. 3).
Рис. 2. Принципова схема тарувального стенда корпуса пристрою
Рис. 3. Схема навантаження корпусу пристрою
Для аналітичного визначення прогину корпусу пристрою, розроблено математичну
модель з реалізацією методом диференційних рівнянь, (рис. 3). Для розробленої характерні
моделі такі рівняння:
диференційні пружної осі пристрою (зліва-направо)
12
1
11
2
)(
zPEI
dz
zyd
ПР
, (1)
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
119
lzPzPEI
dz
zyd
ПР
5,02
)(
222
2
22
2
, (2)
де
ПР
EI , l жорсткість на згин корпуса пристрою [1] і його довжина,
i
z поточні координати.
прогинів пружної осі пристрою
211
3
1
11
166.0
)( CzC
EI
zP
zy
ПР
, (3)
де
i
C сталі інтегрування.
423
2
2
3
2
22
)5,0166.0(
)( CzC
EI
zlzP
zy
ПР
, (4)
кутів повороту осі пристрою
1
2
1
11
5.0
)( C
EI
zP
zy
ПР
, (5)
3
2
2
2
22
)5.0(
)( C
EI
zlzP
zy
ПР
, (6)
Граничні умови, які описують наведену аналітичну модель: при z1=0
пр
hy )0(
1
; при z1=l1 і
z2=0: 00yly
211
)()( , )0()(
211
yly ; при х2=l2 0ly
22
)( .
Згідно з цими умовами отримуємо систему рівнянь
0)(
)0()(
0)0(
0)(
)0(
22
211
2
11
1
ly
yly
y
ly
hy
пр
, (7)
За формулами (7) розраховують прогин торця корпусу
пр
h та сталі інтегрування Сі. За експе-
риментальними та розрахунковими параметрами, згідно з
(7), було отримано залежність
пр
hP , (рис. 4).
Промислові дослідження під час буріння здійс-
нюють у такій послідовності:
При поточній заміні долота пристрій зараховують
до складу БК.
Після завершення довбання долотом у БК закида-
ють металеву кульку.
За ГІВ виставляють необхідне осьове наванта-
ження на долото.
Вмикають буровий насос і стежать за показами
манометра.
Стрибок тиску на манометрі засвідчить спрацю-
вання пристрою і фіксування величини прогину при-
строю на спеціальній металевій пластині.
Піднімають бурильну колону, від’єднують від неї
пристрій і розкомплектовують його для розшифрування
записів.
Рис. 4. Тарувальні криві корпусу
пристрою1 – розрахункова, 2
експериментальна криві
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
120
Залежно від позиції пристрою у стовбурі свердловини можливі різні варіанти розмі-
щення самописців у площині згину: (рис. 5а) відображає одну лінію, (рис. 5б, в) – дві.
а б в
Рис. 5. Схема розташування самописців відносно площини згину: 1, 2, 3 – точки запису
У разі отримання в результаті вимірювання лише однієї лінії (рис. 5а) прогин при-
строю визначатиметься за масштабованими значенням відстані між нульовою і отриманою
позначками на пластині.
Аналогічно в разі отримання двох кривих на фіксуючій пластині, для визначення
впрогину пристрою та кута , згідно з рис. 6, використовують систему рівнянь
0
21221
11211
30sinsin
cossin
пр
пр
hBBhMB
hAAhNA
, (8)
де B1М, A1N – максимальні значення прогинів за результатами вимірювання.
Згідно з графіком на рис. 4 за значен-
нями прогину
пр
h визначають згинальний
момент в січенні Б-Б, (р. 1) і перераховують
компонування за відповідними математични-
ми моделями. У результаті, отримують реаль-
ні значення параметрів, що відображають вза-
ємодію елементів КНБК з стінкою та вибоєм
свердловини (відхилену та осьову сили на
долоті, реакцію на ОЦЕ).
При визначенні реальних відхиляючого
та осьового зусиль на долоті для безопорних
КНБК (рис. 7) запропоновані їх загальна та роз-
рахункова схеми (відповідно рис. 7а, б ).
а б
Рис. 7. Розрахункові схеми неорієнтованої (а) та одноопорної (б) КНБК із пристроєм
[1] у стовбурі свердловини
Рис. 6. Розрахункова схема визначення
максимального прогину пристрою в умо-
вах експерименту
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
121
Згідно з цими схемами, компоновка складається з пристрою та ОБТ з різними значен-
нями жорсткості на згин, ваги та геометричних розмірів і вважається, що стінки свердловини
не деформуються, згин БК відбувається в одній площині, вплив відцентрових і інерційних
сил не враховується.
Якщо діаметр стовбура свердловини збільшений через каверність і радіальний зазор r
невідомий, для його визначення доцільно використати систему рівнянь (7) з урахуванням
додаткового рівняння рівності згинальних моментів, а саме:
)0()(
0
21
2
1 II
ОБТпр
II
пр
пр
yЕІLyEI
x
Lx
, (9)
Згинальний момент в одноопорній КНБК вимірюють за допомогою пересувного ОЦЕ
[3], який встановлюють над сприймаючими циліндрами корпусу або під ними.
З використанням запропонованого пристрою [1] розширюються технологічні можливості
КНБК, зокрема:
визначають умови роботи долота та КНБК;
уточнюють осьове навантаження на долото;
вдосконалюють конструкцію неорієнтованих КНБК;
визначають реальну довжину стиснутої та розтягнутої частин БК;
уточнюють сили тертя між БК та стовбуром свердловини.
Дослідно-промислове випробування розробленого пристрою виконували на свердловині
Микитинецька № 1 ЗАТ «Газінвест» в інтервалі буріння під кондуктор на глибині буріння 274 м.
Розроблений пристрій було зараховано до складу КНБК: долото діаметром 295,3 мм,
ОБТЗ2-178 – 6 м; експериментальний пристрій – 1,4 м; ОБТЗ2-178. Під час випробування зенітний
кут стовбура свердловини становив 5º, густина бурового розчину – 1220 кг/м
3
, Рос=100 кН (за ГІВ).
Після експерименту пристрій підняли з вибою, розкомплектовали і здійснили інтерпре-
тацію зафіксованих на пластинах записів у вигляді двох ліній, відкреслених на віддалях від
нульового рівня 0,5 і 1 мм. Після цього, з використанням (8) обчислили усереднений уявний
прогин приладу – 1,5 мм і його дійсне значення – 0,09 мм.
Згідно з тарувальним графіком (рис. 4), за значенням прогину встановили, згинальний
момент 4850 Нм. З використанням системи (7) за згинальним моментом перерахували осьове
навантаження і відхильне зусилля на долоті [4; 5].
У результаті розрахунку отримано дійсні значення шуканих величин, у КНБК, що
складена з ОБТЗ2-178, (Рос=76,4 кН, Q=692 Н), які на етапі проектування прийняті з значен-
нями 100 кН та 624 Н відповідно.
Висновки
1. Розроблений пристрій [1] є простим і надійним технічним засобом, що забезпечує
уточнення осьового навантаження на долото, реакції на ОЦЕ і енергозатрат на формування.
2. Використання пристрою дає змогу корегувати не лише осьового навантаження на
долото, а й конструктивні параметри КНБК.
3. Застосування пристрою під час буріння свердловини забезпечить інформативність
про енергію, яка доходить до долота з боку осьового навантаження на нього, що дає змогу
звести до мінімуму енергетичні затрати процесу буріння.
Література
1. Пат. 20126 А України, МПК7 E21 В19/00 G01 L1/00. 2007 Пристрій для вимірювання
зусиль в колоні бурильних труб/ Івасів В. М., Василів М. В., Артим В.І., Козлов А. А.,
Чудик І. І., Юрич А. Р. – Опубл. 15. 01. 2007. – Бюл. №1.
2. Б. З. Султанов, Е. И. Ишемгужин, Н. Х. Шаммасов, В. Н. Сорокин // Работа бурильной
колонны в скважине. М.: Недра. – 1973. – 216 с.
Выпуск 13. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
122
3. Патент Україна 50920 А, МПК E21В10/26. Опорно-центруючий пристрій / Є. І. Крижанів-
ський, І. В. Воєвідко , Т. Р. Шандровський , І. І. Чудик – Опубл. 15. 11. 2002, Бюл. №11.
4. І. І. Чудик , А. Р. Юрич , А. А. Козлов. Врахування каверно- і жолобоутворень при
проектуванні неорієнтованих КНБК // Розвідка та розробка нафтових і газових родо-
вищ. – 2007. – № 2 (23). – С. 45–50.
5. Моделювання компоновок низу бурильної колони з опорно-центруючими елементами
(ОЦЕ) в похило-скерованому стовбурі свердловини / А. Р. Юрич, І. І. Чудик, В. В. Гриців,
[та ін]// Розвідка та розробка нафтових та газових родовищ. – 2008. – №2 (27). – С.51–55.
Надійшла 31.05.10
УДК 622. 244.4
Л. І. Романишин, канд. техн. наук, Т. Л. Романишин
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна
РОЗРОБЛЕННЯ ПРИСТРОЇВ НА ПОСТІЙНИХ МАГНІТАХ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ
ВИБОЇВ СВЕРДЛОВИН ВІД МЕТАЛУ ПРИ БУРІННІ
The factors which influence power and magnetic characteristics of magnetic systems are in
the focus of attention. The given results of theoretical and experimental research has become the
basis for streamline system construction of magnetic tools for bottom hole cleaning on the base of
highly powered magnets.
Забезпечення високих темпів розвитку нафтової та газової галузей промисловості за-
лежить насамперед від прискорення технічного переозброєння, подальшого вдосконалення
технології і організації бурових робіт та вжиття профілактичних заходів, спрямованих на
попередження аварій при бурінні.
З аналізу багатьох досліджень щодо стану вибою у процесі буріння випливає, що на
вибоях будь-яких свердловин наявний металевий скрап різного походження, маси та форми.
Особливо багато металевого скрапу залишається у свердловинах після аварійно-
відновлювальних робіт. Встановлено, що за рекомендованої швидкості висхідного потоку
промивальної рідини густиною 1160 кг/м
3
у свердловині забезпечується очищення вибою від
металевих частинок густиною 7850 кг/м
3
та умовного діаметра до 2 мм. Частинки більшого
розміру та густини (твердий сплав) за існуючої системи промивання не виносяться потоком
промивальної рідини на поверхню, а супроводжують процес руйнування породи і є однією з
причин виходу з ладу породоруйнівного інструменту [1].
Одним із важливих чинників підвищення техніко-економічних показників поглиблен-
ня свердловини і зниження аварійності є систематичне очищення вибою свердловини від
металевих предметів (частинок), що залишаються у свердловинах після аварій та бурінні.
Успіх таких профілактичних робіт залежить від правильно вибраного для цього інструменту,
його конструктивних особливостей та надійності.
Для очищення вибою свердловин від металу розроблено кілька ловильних
інструментів, всі вони передбачають необхідність додаткової спуско-підіймальної операції.
Не існує пристроїв для періодичного очищення свердловин від металу, крім
шламометалоуловлювачів, які можна включати в компоновку бурильної колони при бурінні
чи фрезеруванні, та й ті малоефективні при вилученні металевих частинок.
З метою задоволення потреб бурових організацій у високоефективних засобах очи-
щення свердловин від металу потрібно створити пристрої на постійних магнітах, здатні за-
безпечувати якісне очищення вибою свердловини від металу з мінімальними витратами часу
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23399 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0065 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:11:29Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Чудик, І.І. Юрич, А.Р. 2011-07-04T13:43:15Z 2011-07-04T13:43:15Z 2010 Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони / І.І. Чудик, А.Р. Юрич // 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. 117-122. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. XXXX-0065 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23399 622.243.272 This article offered an opportunity to improve designs of SCE bottom borehole by new scientific and practical decisions aimed at clarifying the conditions of their work in well with industrial data, measured in the hollows using a specially designed device 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 Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони Article published earlier |
| spellingShingle | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони Чудик, І.І. Юрич, А.Р. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_full | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_fullStr | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_full_unstemmed | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_short | Нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| title_sort | нові можливості для вдосконалення неорієнтованих компоновок низу бурильної колони |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23399 |
| work_keys_str_mv | AT čudikíí novímožlivostídlâvdoskonalennâneoríêntovanihkomponovoknizuburilʹnoíkoloni AT ûričar novímožlivostídlâvdoskonalennâneoríêntovanihkomponovoknizuburilʹnoíkoloni |