Ответы ЭКЗ Лосев РГУНГ

Схема расчета, учитывающая поэтапный спуск или подъем бурильной колонны, подбор скорости и ускорения талевого блока (рис. 4), была реализована в программе. Итерационный подбор скорости и ускорения талевого блока с анализом совместимости по давлениям вдоль всего необсаженного ствола для ряда скважин занимал довольно длительное время

(например, для скважины длиной 3000 м, с использованием реологической модели Оствальда на процессоре Intel Core i5-2467М 1,6 ГГц с ОЗУ 8 Гб – до

40-60 минут).

Для алгоритмов итерационного расчета скорости и ускорения талевого блока при СПО выявлены способы сокращения количества вычислений,

заключающиеся в выполнении предварительных расчетов с граничными исходными данными (максимальными и минимальными скоростью и ускорением), а также в оптимизации численных схем расчета эпюр линейных

скоростей бурового раствора в кольцевом пространстве для реологических моделей Оствальда, Шведова-Бингама и для приближенной расчетной схемы по модели Гершеля-Балкли. Использованные приемы позволили оптимизировать время счета до минут.

36.Основные виды вибраций породоразрушающего инструмента, их влияние на износ вооружения долот.

Для более подробного изучения темы оборудования,

противодействующего негативным последствиям возникающих вибраций бурового инструмента, необходимо определить виды и ключевые особенности этих колебаний. Выделяются три основных типа: осевые,

поперечные и крутильные вибрации. Осевые вибрационные колебания наиболее часто проявляются в момент перехода между пропластками различных горных пород, обладающих различными свойствами и характеристиками. Также возможно возникновение осевых колебаний при прохождении участков, состоящих из твердых пород. Направление таких колебаний совпадает с осью скважины. С одной стороны возникающая в результате такого движения дополнительная энергия позволяет более эффективно разрушать породу, но с другой – она разрушительно действует не только на долото, но и всю компоновку низа колонны бурильных труб. В

результате повышается износ породоразрушающего инструмента, возникает риск деформации опор и нарушения герметичности, создает риски для подшипниковых узлов забойных двигателей и устройств телеметрии.

Крутильная вибрация – наиболее часто наблюдаемое осложнение при бурении с использованием PDC-долот. Повышает риски возникновения такого эффекта неправильный выбор режима бурения (например, при

существенной осевой нагрузке и небольшой скорости вращения долото за один оборот чрезмерно погружается в разрушаемую породу), а также выбор агрессивного долота с целью ускорения прохождения интервала, что нарушает баланс жесткости буровой колонны и возникающего реактивного момента. Кроме того, повышение вероятности возникновения крутильной вибрации связано с увеличением глубины проведения работ и зенитного угла ствола, а также с прохождением участков, сложенных из твердых пород.

Проявление данного типа колебаний заключается в неравномерности вращения колонны, которое происходит с резкими замедлениями и ускорениями. Временами долото приостанавливается, что провоцирует увеличение крутящего момента и скручивание колонны бурильных труб, а

после – проскальзывает со значительным ускорением. В результате этого повышается усталостный износ резьбовых соединений, возникает риск слома вооружения породоразрушающего инструмента, а также его отсоединения и падения в скважину.

Поперечные вибрации, как очевидно из названия, представляют собой колебания в поперечной плоскости, перпендикулярно оси ствола скважины.

Согласно некоторым исследованиям примерно три четверти всех аварийных ситуаций возникают именно в результате значительных знакопеременных напряжений изгиба. Подобные колебания провоцируют такие явления как завихрение долота и завихрение колонны бурильных труб, которые представляют собой смещение точки, вокруг которой происходит вращение инструмента, от геометрического центра устройства. Направление вращения не только может быть любым, но также может постоянно изменяться. Это может приводить к неравномерному износу вооружения и корпуса долота и другого внутрискважинного оборудования.

37.Особенности комбинированного вращательного способа бурения с использованием лазеров.

Процесс бурения: Лазерное бурение разработано для бурения очень твердых пород. Механические резцы соскабливают «смягчившийся» слой.

Обычное буровое долото: нагрузка на долото 90000 Н, крутящий

момент 1400 Нм.

Лазерное буровое долото: вес на долото <4500 Н, крутящий момент

<140 Нм.

Меньшая нагрузка на долото. Лазерный сигнал передается по оптоволокну через всю систему (лазер - оптическое контактное кольцо -

оптоволоконный кабель - скважинный соединитель - комплект оптики -

забой). Компоненты буровой головки испытывают экстремальные давления,

температуры и вибрации. Продувка азотом с высокой скоростью потока используется для поддержания оптической сборки в прохладном и чистом

состоянии на протяжении всего процесса бурения. Позволяет пробуривать

участки с высокими перегрузками, высокими температурами и высоким

давлением.

38.Технология производства долот с алмазно-твёрдосплавными пластинами.

Удолот PDC есть 2 типа корпусов, которые изготавливаются немного по-разному.

Матричный корпус:

В специальную форму, повторяющего контуры будущего долота,

засыпают порошковую смесь на основе карбида вольфрама и металлов, напр.

Кобальта. Эта смесь предварительно смешивается в нужных пропорциях,

обеспечивается однородность. Затем заготовку спрессовывают в специальной форме и подвергают термической обработке при высоких температурах и давлении в специальных печах. Это приводит к спеканию частиц в единый массив.

Стальной корпус:

Осуществляют токарную и фрезерную обработку составных частей корпуса, каналов для подвода промывочной жидкости к лопастям, режущим кромкам породоразрушающих и армирующих вставок с поликристаллическими алмазами (PDC) и обработку гнезд под них.

Далее (общее). Устанавливают в упомянутые гнезда графитовые пробки,

нагревают корпус до температуры tн приблизительно равной 500°С.

Наплавляют пространства между пробками с набегающей и сбегающей сторон лопастей износостойким сплавом типа вольфрамокобальтового. Удаляют графитовые пробки после наплавки и остывания и устанавливают вместо них вставки с поликристаллическими алмазами (PDC). Запаивают вставки при температуре, не превышающей 650°С. Проводят отпуск при температуре to,

приблизительно равной 280°С. После чего всю рабочую поверхность бурового долота очищают, подтравливают и наносят на нее электрохимическим методом высокоизносостойкое композиционное кластерное покрытие на основе хрома с микрочастицами алмаза толщиной до 0,8 мм, микротвердостью до 1200 кг/мм2 с коэффициентом трения менее 0,08. В результате повышается надежность защиты корпусов, лопастей и породоразрушающих элементов

долота.