Cтраница 3
Экспериментальными исследованиями [3, 18, 55] установлено, что наибольшие выступы и впадины поверхности забоя, а следовательно, и наиболее интенсивные продольные колебания бурильной колонны возникают при разбуривании весьма твердых пород. Необходимо отметить, что опубликованные до настоящего времени данные по амплитудно-частотной характеристике процесса бурения имеют некоторые противоречия. Так, по американским данным [26] в среднем колебания долота невелики и составляют 1 5 мм и менее в нормальных условиях бурения. При бурении же в твердых породах в ряде случаев зафиксирован размах колебаний до 25 мм. Частота колебаний при высоком уровне вибрации кратна числу шарошек и составляет три пики на один оборот долота. [31]
Говоря об уровне информативности названных частотных групп, отметим, что именно грунтовым отводится преимущественная роль. Сказанное, однако, не умаляет значимости информации, содержащейся в долотных и зубцовых частотах колебаний долота. [32]
Соответствующие осциллограммы даны на рис. 2.3. Из них следует, что колебания вала и корпуса происходят во многом автономно. Превышение амплитуды колебаний вала над амплитудой корпуса по рис. 2.3 говорит о явных демпфирующих свойствах резинометаллической осевой опоры. В то же время, сам факт колебаний корпуса говорит о том, что опора способна передать энергию колебаний долота корпусу и выше расположенной компоновке. [33]
Для регулирования динамической нагрузки на долото предложено менять длину секций УБТ в зависимости от частоты вращения долота. В этих же целях подбирают компоновку бурильной колонны, сочетая стальные трубы определенной длины над долотом с легкосплавными трубами из учета прохождения: волны нагружения от контактирующего с забоем зуба до легкосплавных труб и обратно, тем самым усиливается динамическая нагрузка на горную породу. Препятствием для успешного применения подобных систем компоновок низа бурильной колонны, по нашему мнению, является неизбежное изменение частоты колебаний долота ввиду изменения частоты его вращения, величины скольжения шарошек при изменении режима бурения, свойств горных пород и изнашивании опор шарошек и зубьев. [34]
В такой постановке задачи становится понятным, что ни при каких условиях бурения долото не будет находиться в режиме абсолютного антирезонанса перемещений. В наилучшем случае речь может идти лишь о минимальном уровне его продольных колебаний при взаимодействии с забоем. Амплитуда колебаний долота будет всегда конечна, что так же объясняется фактором потерь энергии на трение. [35]
Большинство результатов получено для модели идеальной ( без потерь) бурильной колонны. Очевидно, что учет таких факторов, как силы тяжести [115], внутреннего и внешнего [42, 73, 81, 86, 87, 88] трения колонны о стенки скважины и промывочную жидкость, даст более весомые результаты. Однако сложность получаемых при этом решений естественно возрастает. В то же время известны публикации, из которых следует, что ни сила тяжести [61], т силы трения [39] не способны существенно изменить режим колебаний долота на забое. [36]
Наибольшие амплитуды колебаний наблюдались при п 254 об / мин. При дальнейшем же увеличении скорости вращения до 473 об / мин амплитуда колебаний уменьшилась до 1 мм. Причем было установлено, что одни и те же скорости вращения одинаковых долот при бурении различных пород дают разные по форме и частоте колебания. Анализ колебаний долота позволил авторам сделать заключение, что колебания трехшарошечного долота зависят от состояния шарошек, характера разбуриваемой породы и определяются совместным действием трех шарошек. [37]