61. Определение скорости и ускорения осевых зубцовых вибраций долота при их квазигармонической форме.

62. Биения и автоколебания бурильного инструмента. Мероприятия по снижению амплитуды таких колебаний или частоты их появления в бурильном инструменте.

Источники вибраций.

1)колебание потока пром жидк передаётся внутрь БК

2)колебание БК (очень большая амплитуда при роторном бурении, осевые, крутильные и поперечные колебания)

3)забойный двигатель (при ВЗД вибрации больше)

4)работа долота.

Технические приемы.

1) Заменяют тип буровых насосов - снижают пульсации давления Рн.

2) Изменяют компоновку бурильного инструмента.

3) Можно ком­поновку колонны составить из нескольких секций ЛБТ, расположенных между секциями стальных труб; при этом демпфирующие свойства колон­ны могут значительно усилиться.

4) Вводят в нижнюю часть бурильного инструмента калибраторы, цен­траторы. Таким образом меняют место опоры инструмента в скважине и зазор между ним и стенками скважины, т.е. изменяют амплитуду и форму колебаний.

5) В состав инструмента включают: преобразователи части нагрузки на долото в динамическую -Gд (устройства, вдоль оси которых движется масса, например, из отрезка УБТ); усилители Gд, что дает возможность повысить амплитуду некоторых вибраций и повы­сить Vм.

6) Размещают в компоновке бурильного инструмента (или в колонне) разделители и отражатели. Разделитель и отра­жатель представляют собой устройства, в которых имеется элемент с ма­лой жесткостью, не пропускающий определенный вид вибраций от одной части колонны к другой или резко снижающий амплитуду колебаний.

7) Применяют амортизаторы (демпферы). Конструкций амортизаторов разработано несколько десятков.

2,4 - вал и корпус демпфера; 3 - узел передачи Мвр;

5 - упругий элемент;

6 - вал забойного двигателя или труба бурильной ко­лонны;

7 - поток промывочной жидкости;

8 - уплотнительпые элементы.

Можно выделить 2 вида мероприятий: технологические и технические приемы.

Технологические методы (приемы).

Изменяют параметры режима углубления скважины (в том числе Gст и Gд), давление P_R, гидравлическую осевую нагрузку на вал ГЗД, осевую нагрузку на пяту двигателя и скорость истечения жидкости из насадок (Vи) и др..

Заменяют промывочную жидкость или изменяют ее плотность и вязкость. Так, с увеличением ρ₁ повышаются: вращающий момент турбобура, перепад давления в нем, дифференциальное давление

63. Охарактеризовать роль вибраций на работу различных элементов бурильного инструмента и на тэп.

Принято выделять статическую(Gст) и динамическую(Gд) нагрузку на забой(долото). Процесс вибрации в б.и. появляется при его динамическом поведении. Так при динамических нагрузках механические возмущения в любом элементе б.и., в массиве горной породы и в потоке б.п.ж. вызывают упругие волны, распространяющиеся в возмущенной среде. Каждая волна несет потенциальную энергию деформации и кинетическую энергию движения, при этом энергия затрачивается на упругие и пластические деформации элементов б.и.(часть её идет на разрушение г.п., а часть рассеивается в виде тепла). Энергия колебания по мере увеличения расстояния её пробега уменьшается, приближаясь к нулю(вибрация затухает). Источники вибрации при роторном бурении(ротор и буровые насосы), при турбинном(буровые насосы, снабжающие энергией турбобуры). Причины появления колебаний в скв. оборудовании: 1- периодичность подачи жидкости буровым насосом. 2-взаимодействие колонны со стенками скважин. 3-характер работы забойного двигателя и долота на забое скважины. Колебания: 1- осевые(продольные), 2-крутильные, 3-изгибные (поперечные). При равенстве вынужденной и собственной частоты колебаний может возникнуть явление резонанса, что приведет к повышению напряжений в б.и. и поломкам. При излишней вибрации происходит процесс биения в системе долото-порода(с использованием шарошечных долот), что приводит к повышенному износу элементов долота и снижению скорости бурения, также с использованием долот истерающе-режущего типа при действии крутильных колебаний возникает проскальзывание элементов долота относительно породы в результате неравномерного распределения энергии, необходимой для кручения. Осевые и крутильные зубцовые вибрации до определенного момента способствуют увеличению интенсивности разрушения горных пород, однако одновременно с этим ускоряют износ практически всех элементов б.и. Для оптимизации работы с вибрацией , её можно контролировать: 1-подбирать оптимальную нагрузку на долото , скорость прокачки насосов, вращение б.и.( при роторном бурении ), 2-ввод в нжнюю часть б.и. калибраторов, центраторов, удлинителей (вала гзд). 3-размещают в колонне б.и. разделители, отражатели, амортизаторы(демпферы)