Разработка динамически оптимальных компоновок сжатого низа бурильной колонны применительно к условиям бурения в Западной Сибири

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДИНАМИКИ КОМПОНОВОК НИЗА
БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
1.1. Режимы работы компоновок низа бурильной колонны
1.2. Существующие технические средства управления режимами работы низа бурильного инструмента. .
1.3. Способы управления режимами работы низа бурильного инструмента
1.4. Определение входного сопротивления компоновок низа бурильной колонны
1.5. Основные сведения об методах исследования динамических характеристик бурильной колонны .
1.6. Выводы
2. К ТЕОРИИ ДИНАМИКИ СЖАТОГО НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
2.1. Экспериментальные исследования моделей низа бурильной колонны с переменной жесткостью и получение аппроксимирующих функций по перемещениям
2.2. Теоретическое определение собственных частот и импеданса моделей низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью при поперечных колебаниях.
2.3. Математический анализ частотных свойств продольного импеданса компоновок низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью с сосредоточенными параметрами
2.4. Расчет продольного импеданса компоновок низа бурильной колонны как стержня с переменной жесткостью с распределенными параметрами
2.5. Выводы.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ
БУРИЛЬНЫХ ТРУБ
3.1. Методика исследований динамических свойств элементов бурильной колонны и приборы для проведения эксперимента
3.2. Сравнительный анализ демпфирующих свойств стальных, легкосплавных и легкосплавных утолщенных бурильных труб при продольных
и поперечных колебаниях
3.3. Определение демпфирующих свойств бурильных труб при статическом сжатии от импульсного возбуждения поперечных колебаний .
3.4. Выводы.
4. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГКОСПЛАВНЫХ УТОЛЩЕННЫХ
БУРИЛЬНЫХ ТРУБ В СОСТАВЕ КОМПОНОВКИ НИЗА БУРИЛЬНОЙ
КОЛОННЫ.
4.1. Влияние специальной динамически мягкой компоновки на динамику забойного процесса. . .
4.2. Влияние специальной динамически мягкой компоновки на пространственную траекторию наклонно направленных скважин.НО
4.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В. Стрекаловой, Б. З. Султанова, а также зарубежных авторов Паслея Боги, Бридбери, Миллера, Роллинса, Гаррета, Милхайта Кейта и др. В данном разделе приводится обзор исследований по линейной и нелинейной динамике компоновок низа бурильной колонны. I.I. Теоретическими и промысловыми исследованиями доказано 7,,5б существование различных режимов динамического нагружения долота при турбинном способе бурения, обусловленных величиной входного сопротивления бурильной колонны ,,, . Считается, что оптимальным режимом динамического нагружения породоразрушающего инструмента является режим максимальных значений механического импеданса входного сопротивления колонны бурильных труб. При этом для заданных значений длины колонны бурильных груб и скорости вращения породоразрушающего инструмента величина динамической составляющей осевой нагрузки Р3им тем выше, чем больше волновое сопротивление утякеленных бурильных труб в случае применения составных компоновок и чем больше отношение волнового сопротивления УБТ к волновому сопротивлению обычных бурильных труб, составляющих верхнюю секцию колонны. Бурильная колонна и машинный агрегат долото турбобур работают в режимах непрерывного и импульсного контакта с забоем. Ро Рд СГ. Рд амплитуда динамической нагрузки. Режим работы бурильного инструмента определяется его частотной характеристикой. Амплитудная как и фазовая частотная характеристика бурильного инструмента довольно сложна. При некоторых частотах наблюдается резонансное явление, оказывающее существенное влияние на эффективность работы долота. Так, в работе на основе промысловых данных показано, что при определенных соотношениях длины бурильной колонны I и длины волны вынужденных низкочас тотных колебаний , обусловленных частотой вращения долота П , проходка на долото к имеет максимум, не зависящий от свойств разбуриваемых горных пород или параметров режима бурения. В условиях среднего Приобья выявлено, что при резонансных явлениях существенное влияние на к оказываю вынужденные продольные колебания с частотой , численно равной частоте вращения долота. Авторами 2 предложены формулы, позволяющие определить длину волны собственных продольных колебаний колонны, при которой могут возникнуть резонансные явления. Здесь 5 форма продольных колебаний стержня. Условия возникновения силового резонанса 1. СМ форма продольных колебаний стержня при резонансе смещения. Из теории колебаний известно, что при продольных колебаниях стержней может возникнуть резонанс сил и резонанс смещений. Ч К 1. Для бурильной колонны с одним закрепленным концом, в данном случае нижнем, эти уоловия выполнимы, так как сила приложена на забое 2 . Резонанс смещений при продольных колебаниях колонны возможен,
1бко
2 сила приложена в узле смещений, т. Последние условия реальны для бурильной колонны со свободными концами. Переходные точки оЬи тасе к их минимуму расцениваются как точки, соответствующие режиму бурения без влияния резонансных явлений. В данном анализе показано, что отрицательное влияние на показатели бурения оказывает резонанс смещений. В работе установлено, что при небольшой длине бурильной колонны количество собственных частот невелико. Поэтому предлагается в более широком диапазоне менять УЬ частоту вращения долота, не вызывая последствий резонанса смещений. При увеличении Ь число е собственных частот колебаний возрастает и уже небольшое изменение И. Я , учитывая
резонансные явления. При дальнейшем увеличении настепает момент, когда резонанс смещений и силового резонанса начинают быстро сменять друг друга их влияние взаимоуравновешивается. Из теории механических колебаний п известно, что динамическая податливость системы, определяемая отношением 1. ПЦ обобщенная масса. Рассмотрим характер зависимости динамической податливости от частоты возбуждения бО . Как видно из формулы 1. Следовательно, зависимость ц бОимеет вид, показанный на рис. Конечно, все другие точки системы при этом колеблются с частотой са. Указанное явление называется антирезонансом, а частоты антирезонансными. IX I .