Вдосконалення методики проектування неорієнтованих компоновок низу бурильної колони

Ключові слова: багатоелементні компоновки низу бурильної колони, методика проектування КНБК, мінімальна потенціальна енергія деформації КНБК, стійка рівновага, стінка свердловини, конструкція КНБК.

АННОТАЦИЯ

Чудык И.И. Усовершенствование методики проектирования неориентированных компоновок низа бурильной колонны. - Рукопись

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук за специальностью 05.15.10 - Бурение скважин. Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа. Ивано-Франковск, 2005.

Защищаются 9 научных трудов, содержащие теоретические исследования в области использования неориентированных многоэлементных компоновок низа бурильной колонны с одним и двумя ОЦЭ для бурения наклонно-направленных скважин.

Усовершенствована методика поэтапного расчета статических характеристик взаимодействия элементов одно- и двоопорных многоэлементных КНБК с забоем и стенками скважины и их проектирования, с учетом особенностей конструкций (учет участков небольшой длины с собственным весом и жесткостью на сгиб) и возможных условий взаимодействия ОЦЭ и горной породы.

Усовершенствована методика расчета минимальной потенциальной энергии деформации КНБК с двумя ОЦЭ с целью определения момента потери устойчивого равновесия компоновок.

В первом разделе приведен анализ известных исследований и способов расчета неориентированных КНБК для роторного и турбинного способов бурения. Доказано, что все ОЦЭ, установленные на соответствующих расстояниях от долота полноценно выполняют роль опор. При этом отсутствие контакта и взаимодействие диагонально противоположных кромок рабочей поверхности ОЦЭ со стенками скважины не учитывается. Расчетные схемы КНБК рассматривались упрощенных конструкций, в следствии больших объемов математических вычислений, при чем не учитывались многоэлементные конструкции компоновок из-за отсутствия соответствующих методик.

Во втором разделе приведена математическая модель взаимодействия элементов неориентированных одно- и двоопорных КНБК с забоем и стенками наклонно-направленной скважины, которые реализуются с помощью двух методов: дифференциальных уравнений и энергетического. В результате расчета статических характеристик взаимодействия элементов одноопорной КНБК с забоем и стенками скважины можно спрогнозировать и определить в каком месте и какого диаметра необходимо установить следующий (второй) ОЦЭ, чтобы не допустить его "защемления" или "зависания" в стволе скважины, появление дополнительной опоры. Конечным результатом расчета есть отклоняющая сила на долоте, реакции на ОЦЭ и углы их поворота. По этим параметрам проектируют КНБК в зависимости от назначения. Для определения потенциальной энергии деформации многоэлементных КНБК с двумя ОЦЭ усовершенствован энергетический метод. Для этого упругую ось неориентированной КНБК смоделировано с помощью полиномов Ермита.

В третьем разделе приведен способ определения усредненных значений веса единицы длины и длины одной безразмерной единицы веса для многоэлементных конструкций КНБК и методика физического подобия результатов лабораторных исследований одноразмерной модели бурильной колонны и реальных конструкций компоновок, где учитывается длина, вес и жесткость всех ее элементов. По результатам экспериментальных исследований определяются величины статических характеристик взаимодействия элементов неориентированных КНБК с забоем и стенками скважины.

В четвертом разделе наводятся результаты аналитических исследований, которые доказывают, что учет в аналитической схеме КНБК элементов различных геометрических размеров, независимо от их длины, весы и жесткости на изгиб влияет на отклоняющее усилие на долоте, угол его поворота и силы прижимания центрирующих элементов к стенкам скважины. Кроме того, установлено, что неориентированная КНБК с двумя ОЦЭ может терять устойчивое равновесие еще к моменту максимально возможного прогиба ее элементов между центраторами, который ограничивается стенкой.

Рекомендации по проектированию неориентированных КНБК с одним и двумя ОЦЭ прошли промышленную проверку и введенные в производство.

Ключевые слова: многоэлементные компоновки низа бурильной колонны, методика проектирования КНБК, минимальная потенциальная энергия деформации КНБК, устойчивое равновесие, стенка скважины, конструкция КНБК.

ANNOTATION

Chudyk I.I Improvement of designing technique of the bottom of non-drilling pipe assembly - Manuscript

The dissertation for a candidate Degree in technical science Speciality: 05.15.10 - “Well Drilling”. Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, 2005.

9 scientific works are presented for defending. They deal with theoretical analysis in the field implementory of non-directional multielement assemblies of drilling string bottom with one and two SCE for directional x drilling

There has been improved the stepwise calculation technique of the static characteristics of the single-backing and double-backing poly-cell LDSB elements interaction with a hollow and with the hole walls and their design, with regard to construction peculiarities (taking into account the small length areas with the dead weight and the rock bend hardness) and possibility of the SCE and rock interaction.

It also has been improved the calculation technique of the minimum potential energy of the two SCE LDSB deformation aiming at determining of the lay-out buckling moment

Designing recommendations of the non-directional LDSB with one and two SCE have been industrially tested audit and introduced in industry.

The key words: multielement assembles of the drilling pipe bottom, LDSB designing technique, minimum potential energy of LDSB deformation, stable equilibrium, hole wall, LDSB construction.

Размещено на Allbest.ru