Обґрунтування конструктивних параметрів штирових коронок покращеного винесення бурового шламу - Автореферат

Оскільки при бурінні свердловин штировими коронками в підземних умовах додаткове продування не використовується, то кількість водо-повітряної суміші, яка надходить на забій свердловини для видалення бурового шламу, визначається параметрами занурюваного пневмоударника й не може бути змінена без порушення режиму його роботи. На сьогодні вплив конструктивних параметрів штирових коронок на процес винесення шламу при бурінні ще недостатньо досліджено, а існуючі методи розрахунку параметрів очищення свердловини засновано на забезпеченні транспортування шламу стовбуром свердловини потоком очисного агента без урахування ефективності очищення призабійної зони від частинок шламу. Поліпшення очищення забою свердловини при бурінні штировими коронками з видаленням шламу зі свердловини очисним агентом, витрата якого обмежена параметрами занурюваного пневмоударника, забезпечується використанням методу інтенсифікації очищення призабійної зони, новизна якого полягає в зниженні завихреності потоку очисного агента в призабійній зоні за рахунок вибору раціональних геометричних параметрів коронки: центрального продувального каналу, форми й кількості бічних пазів, наявністю та розташуванням торцевих пазів, це збільшує швидкість буріння й знижує питоме спрацювання коронки. Наукове значення роботи полягає у розробці методу інтенсифікації очищення призабійної зони шляхом зниження завихреності потоку очисного агента, а також в отриманні аналітичних залежностей для визначення швидкості й завихреності потоку очисного агента в призабійній зоні та відносного винесення шламу як функції геометричних параметрів корпусу коронки, що дозволило науково обґрунтувати раціональні конструктивні параметри штирових коронок для буріння свердловин і забезпечити зниження спрацювання й підвищення швидкості буріння. Розроблено методику проектування штирових коронок поліпшеного винесення бурового шламу, а також обґрунтовано раціональні параметри корпусу штирових коронок для буріння свердловин, у тому числі кут нахилу одного продувального каналу в корпусі відносно осі коронки ?1 повинен знаходитися в межах 100 <?1 <170, торцевий паз на робочій поверхні штирової коронки з одним продувальним каналом повинен бути нахиленим до осі коронки під кутом 450±10 і мати глибину 6,5±1 мм, сумарна площа поперечного перетину бічних напівкруглих пазів повинна перевищувати площу перетину одного центрального продувального каналу в 1,8-2,0 разу, радіус напівкруглого бічного паза повинен перевищувати розмір максимальної частинки шламу в 1,7-2,5 разу, що дозволяє знизити питоме спрацювання в 1,5-1,7 разу та підвищити швидкість буріння в 1,1-1,3 разу.На сьогодні вплив конструктивних параметрів штирових коронок на процес винесення шламу при бурінні ще недостатньо досліджено, а існуючі методи розрахунку параметрів очищення свердловини засновано на забезпеченні транспортування шламу стовбуром свердловини потоком очисного агента без урахування ефективності очищення призабійної зони від частинок шламу. Установлено, що при дослідженні процесу винесення шламу необхідно враховувати швидкість і напрям потоків очисного агента з погляду наявності вихорів, як явища, що ускладнює винесення шламу, а також характеристики частинок шламу. Для комплексного аналізу штирових коронок з погляду винесення шламу та визначення впливу елементів корпусу коронки на цей процес необхідно враховувати швидкість і напрям потоку очисного агента, а також властивості бурового шламу, а саме щільність і його гранулометричний склад. Лабораторні дослідження з вивчення процесу руху частинок шламу, у яких використовуються результати аналітичних досліджень, проводяться з метою визначення залежності між загальною площею перетину бічних пазів коронки, їх взаємним розташуванням з продувальними каналами, торцевими пазами і відносним винесенням шламу, а також для перевірки результатів аналітичних досліджень. Значення величини площі перетину бічних пазів визначалися експериментально в інтервалі від 326 мм2 (коронка без пазів, зазор між коронкою та свердловиною складає 1 мм на сторону) до 3630 мм2 (модель коронки без кільця з пазами).Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій дано нове вирішення актуального науково-технічного завдання, яке полягає в обґрунтуванні раціональні конструктивних параметрів штирових коронок, які забезпечують підвищення швидкості буріння та зниження питомого спрацювання коронки за рахунок зменшення завихреності потоку очисного агента. Для оцінки швидкості та завихреності потоку очисного агента використано усереднений параметр завихреності - відношення середньогеометричної швидкості до середньоарифметичної завихреності потоку очисного агента, а для оцінювання очищення призабійного простору був запропоновано параметр - відносне винесення шламу - відношення маси винесеного шламу з призабійної зони до загальної маси шламу, яка утворюється за один удар. Проведено аналітичні дослідження на основі математичного моделювання, у ході яких обґрунтовано конструктивні параметри корпуса штирово

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ