Дорош Виктория Владимировна

   Горно–геологический факультет

   Кафедра «Технология и  техника геологоразведочных работ»

   Специальность «Бурение»

   Исследование  и усовершенствование конструкции ударного устройства для ликвидации  
прихватов в скважине

   Руководитель: к.т.н., доц. Рязанов Андрей Николаевич

 

Резюме | Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел 

Реферат по теме выпускной  работы

   Содержание

   Введение

   1. Аналитический обзор

   1.1 Выбивная баба

   1.2 Забойный механический (зубчатый) вибратор ЗВ-2

   1.3 Гидравлические ударные механизмы

   1.3.1 Гидроударник фирмы «Галф Ойл Корпорейшин»

   1.3.2 Гидроударник ЗУГ-1

   2. Описание разработанного механизма

   Заключение

   Литература

   Введение

   Одной из основных причин, снижающих эффективность  разведочных буровых работ, является наличие аварий, на ликвидацию которых  затрачивается около 7 – 8% времени от бурения скважин.

   Самым распространенным и сложным видом  аварий является прихват бурового снаряда - авария в скважине, характеризующаяся  частичным или полным прекращением движения бурового снаряда, при которой  находящуюся в скважине колонну  нельзя свободно поднять.

   На  ликвидацию таких аварий затрачивается  в среднем от 30 до 80% непроизводительных затрат времени и средств. С ростом глубин бурения скважин сложность  и тяжесть прихватов, а также  процесса их ликвидации непрерывно возрастают.

   Прихваты  бурового снаряда являются весьма многочисленной группой аварий, отличающихся наибольшим количеством видов.

   1. Прихват бурового снаряда шламом.

   Этот  тип аварий – самый многочисленный в группе прихватов. Чаще всего прихват  возникает при прекращении циркуляции промывочной жидкости, когда шлам оседает в кольцевом зазоре между колонковом набором и стенками скважины (при прямой схеме циркуляции жидкости) или между внутренний поверхностью колонковой трубы и керном (при обратной схеме циркуляции). Если шлама много, то он может накапливаться также над переходником или шламовой трубой, заклинивая снаряд не только по боковой поверхности, но и сверху.

   Часто такие прихваты возникают при  бурении в интервалах частичного, полного и катастрофического  поглощения промывочной жидкости.

   2. Прихват бурового снаряда керном.

   Такая авария возникает при подъеме  бурового снаряда, во время которого из колонковой трубы могут выпадать отдельные куски керна, располагающиеся  в стенках скважины и желобах  на различных интервалах. При последующем  спуске коронка расклинивается между стенкой скважины и керном, вызывая прихват снаряда.

   3. Прихват бурового снаряда глинистой  коркой.

   Такой вид прихвата происходит за счет прилипания бурового снаряда к глинистой  корке под действием перепада давления жидкости или адгезии.

   Факторами, способствующими возникновению  такой аварии, являются: наличие  пористых и проницаемых пород; разность между гидростатическим и пластовым  давлениями; малый зазор между  бурильными и колонковыми трубами  и стенками скважины; толстая, рыхлая и липкая глинистая корка.

   4. Прихват бурового снаряда в  результате обвала стенок скважины.

   Значительное  число прихватов обусловлено  обвалом стенок скважины при бурении  неустойчивых, слабо связных, трещиноватых пород, тектонических и закарстованных зон.

   Если  обрушаются стенки скважины на значительном интервале, то циркуляция прекращается и не восстанавливается. Осыпающаяся  порода скапливается в стволе, образуя  висячие пробки над забоем. Основной причиной этих осложнений в осадочных  толщах следует считать физико-химическое воздействие промывочной жидкости на породу.

   Обвалы  наблюдаются также при резком снижении уровня жидкости в скважине после подъема снаряда на поверхность.

   В скальных породах вывалы возможны только при механическом воздействии бурильной  колонны. Прихват снаряда из-за обвала стенок может встречаться при углубке, спуско-подъемных операциях, заклинивании керна, проработке и расширении ствола, ликвидации аварий, извлечении обсадных труб.

   Для выбора метода и технологии ликвидации аварии различают:

   Верхний прихват, когда колонковый набор  зажимается породой только выше переходника  или шламовой трубы.

   Боковой прихват, когда горная порода попадает в кольцевой зазор между трубами  и стенками скважины и препятствует вращению и извлечению снаряда на поверхность.

   Полный  прихват, когда колонковый набор  раскреплен и по боковой поверхности  и сверху (инструмент не вращается  и не перемещается).

   5. Прижог породоразрушающего инструмента.

   Под прижогом понимается прихват бурового снаряда, вызванный спеканием матрицы алмазной коронки с горной породой или шламом. Причиной этого является полное отсутствие или недостаточная подача промывочной жидкости на забой, в результате чего коронка и порода (шлам) нагреваются за счет трения до высоких температур и спекаются или свариваются между собой.

   6. Прихваты бурового снаряда металлическими  осколками и посторонними предметами.

   Существуют  два типа таких аварий:

   а) Прихват бурового снаряда полосами и кусками металла находящимися в скважине. Происходят они в процессе или после разбуривания и фрезерования колонковых труб и коронок – за счет неполного удаления оставленных осколков, попадания последних в каверны и трещины.

   б) Расклинивание инструмента предметами, упавшими с поверхности (гайки, зажимные плашки, ключи и прочими).

   При сочетании описанных выше прихватов возникают сложные (комбинированные) прихваты [2].

   Цель  работы: исследовать рабочий цикл и на основании полученных результатов разработать конструкцию включаемого в состав бурового снаряда гидравлического ударного устройства для ликвидации прихватов.

   Задачи  исследований:

   1. Выбрать принципиальную схему  гидравлического устройства для  ликвидации прихватов бурового  снаряда, обеспечивающую получение  высокой энергии удара.

   2. Математически описать движение  поршня-бойка устройства во время рабочего цикла. Разработать методику расчета гидравлического устройства.

   3. Разработать конструкцию гидравлического  устройства для ликвидации прихвата  колонны бурильных труб СБТМ-50.

   4. Описать работу клапанного узла.

   Разработка  и внедрение эффективных методов и технических средств предупреждения и ликвидации прихватов являются одной из актуальных проблем бурения технических скважин.

   1. Аналитический обзор

   1.1 Выбивная баба

   Для ликвидации прихвата бурового снаряда  применяют выбивную бабу (рис. 1.1). Масса этого типа аварийного инструмента составляет 50-100 кг. Бабу надевают на верхнюю бурильную трубу, в которую ввинчивают пробку и наносят удары по ней снизу вверх. Движение бабы вверх осуществляется вручную с помощью каната, перекинутого через блок.

   Ликвидировать аварию с помощью ударной бабы при глубине прихвата более 50-100 м удается в редких случаях вследствие интенсивного затухания собственных колебаний колонны бурильных труб.

 
Рис. 1.1 – Выбивная баба

   1.2 Забойный механический (зубчатый) вибратор ЗВ-2

   Забойные  механические (зубчатые) вибраторы  применяются для ликвидации прихватов  буровой колонны за счет наложения  ударных импульсов на растянутую колонну. Возникающие осевые перемещения прихваченной колонны снижают силу сцепления между породой и трубами, в связи с чем требуется значительно меньшее осевое усилие для сдвига прихваченной колонны, чем при работе с домкратом.

   Разработано несколько конструкций зубчатых вибраторов.

   Наиболее  простой по устройству вибратор ЗВ-2 (рис. 1.2) состоит из верхнего переходника 1 с двумя кулачками 2, полого штока 3, верхней зубчатой полумуфты 4, корпуса 6, нижней зубчатой полумуфты 5, закрепленной на штоке 3 гайкой, трубы 7, изолированной от камеры сальником, переходника-отсоединителя 8, метчика 9 для соединения с обратной трубой.

   После соединения вибратора с аварийным  снарядом дают натяжку колонне бурильных  труб, при этом кулачки 2 выходят  из зацепления, а зубья нижней полумуфты 5 входят в зацепление с верхней полумуфтой 4. От вращения растянутой колонны косые зубья нижней полумуфты будут соскакивать с зубьев верхней полумуфты и наносить по ней удары, которые передаются на прихваченный инструмент [8].

 
Рис. 1.2 – Забойный механический (зубчатый) вибратор ЗВ-2

   1.3 Гидравлические ударные  механизмы

   Одним из наиболее перспективных устройств  ликвидации прихватов являются гидравлические ударные механизмы, которые в зависимости от направленности воздействия рабочей жидкости на поршень-боек подразделяются на две группы.

   1. Гидроударные механизмы одинарного  действия с одной рабочей полостью  цилиндра, у которых один ход бойка совершается под действием промывочной жидкости, другой – за счет силы пружины или собственного веса бойка.

   В свою очередь гидроударные механизмы  одинарного действия подразделятся  на:

   1.1. Гидроударные механизмы с прямым  активным ходом, характеризующиеся тем, что в них эффективная энергия от источника отбирается на рабочем ходе. При этом часть ее передается бойку, а часть накапливается в пружине, за счет которой обеспечивается холостой ход.

   1.2. Гидроударные механизмы обратного  действия, характеризующиеся тем, что в них энергия потока отбирается на холостом ходе бойка и накапливается, в основном, в пружине в виде потенциальной энергии сжатия. Разгон бойка и удар его по наковальне осуществляется под действием веса бойка и энергии упругого элемента. Подъем происходит под действием давления жидкости, поступление которой в рабочую полость цилиндра регулируется распределительным устройством.

   2. Гидроударные механизмы двойного  действия, с двумя рабочими полостями  цилиндра, у которых возвратно-поступательное движение бойка обеспечивается энергией потока жидкости без участия пружин.

   Гидроударные  механизмы двойного действия по исполнению гидродвигателя и характеру рабочего процесса разделяют на два основных вида.

   К первому можно отнести гидроударные механизмы, у которых имеются две рабочие полости цилиндра, контролируемые водораспределительными устройствами.