Математична модель технології ліквідації прихватів колон труб з допомогою ударних механізмів, яка враховує вплив основних технічних і технологічних факторів на ефективність динамічної дії в зоні прихвату. Динамічні характеристики коливальної системи.
Аннотация к работе
Івано-Франківський державний технічний університет нафти і газу Удосконалення технологій ліквідації прихватів бурильних колон ударними механізмамиРозроблена математична модель технології ліквідації прихватів з допомогою ударних механізмів, яка враховує вплив основних технічних і технологічних факторів на ефективність динамічної дії в зоні прихвату. Досліджені динамічні характеристики коливальної системи і вивчено вплив основних факторів на критерії динамічної дії на зону прихвату (імпульс коливальної системи і внутрішня сила на верхній границі прихвату). Показано, что низкая результативность (0,20) технологий ликвидации прихватов с помощью ударных механизмов обусловлена уменьшением их парка и отсутствием обоснованных технологий использования ударных механизмов для обеспечения целенаправленных динамических воздействий на зону прихвата. Разработана математическая модель технологии ликвидации прихватов с помощью ударных механизмов, которая учитывает влияние основных технических и технологических факторов (геометрические, массовые и упругие характеристики аварийного инструмента; усилие разрядки замкового устройства и длина рабочего хода бойка ударного механизма; диссипативные параметры среды) на динамические процессы в зоне прихвата. Установлено, что для конкретных условий возникновения прихвата существует оптимальное сочетание технико-технологических параметров (длина рабочего хода бойка ударного механизма, компоновка аварийного инструмента), которое обеспечивает экстремальное значение критериев динамического воздействия на зону прихвата.Помічено, що питома вага додаткових витрат в середньому на одну свердловину зумовлена в основному не стільки крупними аваріями (наприклад викиди і фонтани), а такими ускладненнями і аваріями як прихвати або поломки інструменту з наступними прихватами. Проблема технологій попередження і ліквідацій прихватів колон труб вивчалась багатьма дослідниками. Вказане визначає актуальність питань удосконалення технологій ліквідації прихватів, в тому числі і найбільш поширеної технології - з допомогою ударних механізмів. При виконанні дисертації використовувались методи аналізу промислових даних, математичного моделювання динамічних процесів в колоні труб при ліквідації прихватів ударними механізмами, статистичні методи обробки і аналізу результатів промислових досліджень. Наукова новизна одержаних результатів полягає у вивченні закономірностей динамічної дії на прихвачений інструмент та обгрунтуванні технологій ліквідації прихватів ударними механізмами з метою підвищення їх ефективності.Аварійність в бурінні, незважаючи на ведення профілактичної роботи, знаходиться ще на досить високому рівні і щорічні затрати календарного часу складають від 4,3 до 8,4% загального календарного часу буріння свердловин. Затрати часу на ліквідацію прихватів складають 90462 год., а на ліквідацію інших видів аварій - 59425 год. Аналіз показує, що в похило-скерованому бурінні частота виникнення прихватів суттєво вища, ніж у вертикальному бурінні, значно вищі і затрати часу та коштів в середньому на ліквідацію прихвату при бурінні похило-скерованих свердловин. Застосовували також,але менш успішно, технології ліквідації прихватів з допомогою торпед, зниженням рівня рідини в свердловині, з використанням пакерних пристроїв для зниження тиску на зону прихвату та інші. Досвід ліквідації прихватів на площах бурового управління “Укрбургаз” показує, що перспективним напрямком підвищення результативності є використання комбінованих технологій дії на зону прихвату.В доударному періоді вивчали зміну в часі таких величин: переміщень бойка і ковадла, їх швидкостей, імпульсів аварійної і прихваченої компоновок та коливальної системи, внутрішньої сили на верхній границі прихвату, переміщення верхнього кінця аварійної компоновки. При цьому основна увага приділялась критеріям імпульсу коливальної системи в момент зіткнення бойка з ковадлом та внутрішніх сил на верхній границі прихвату. Дослідження показують, що виникнення максимальних внутрішніх сил на верхній границі прихвату залежить від параметрів коливальної системи і характерне для ударних механізмів з малими довжинами м робочих ходів. Параметри таких навантажень можуть бути відрегульовані вибором місця розташування ударного механізму, силою розрядження замкового пристрою, довжиною робочого ходу бойка та частково компоновкою інструменту, розташованого між ударним механізмом та місцем зєднання аварійного і прихваченого інструменту.