Продольное колебание - бурильная колонна
Cтраница 2
При бурении с невращающейся поступательно движущейся колонной труб наиболее значимыми для характеристик ДС колебательными процессами являются продольные колебания бурильной колонны. [16]
Энергия забойного двигателя, затрачиваемая на динамическое вдавливание в породу опорных зубцов долота и на поддержание вынужденных продольных колебаний бурильной колонны, может регулироваться изменением типоразмера долота, его угловой скорости, динамической жесткости ударного участка бурильной колонны и осевой статической нагрузки на забой, а также динамическим регулятором. [17]
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. [18]
Гидравлическое усилие, возникающее на поршне, должно быть выбрано в зависимости от необходимости гашения определенного частотного спектра продольных колебаний бурильной колонны. Для этого рассчитывают рабочие параметры демпфера, определяемые площадью поршня и величиной перепада давления на сопле струйного насоса. [19]
Динамическое взаимодействие бурильной колонны с забоем определяется осевой динамической силой, создаваемой забойным пли наземным двигателем при возбуждении продольных колебаний бурильной колонны. Это взаимодействие наиболее полно раскрывается при рассмотрении уравнения продольных колебаний бурильной колонны и упругих волн, бегущих по ней. [20]
Следовательно, в зависимости от величины осевой статической нагрузки на долото акт вдавливания зубца в породу может протекать как при продольных колебаниях бурильной колонны, так и без них. Кинематика и динамика этих двух видов акта принципиально различны. [21]
Анализ некоторых результатов бурения вертикальных скважин [3] показывает, что в режиме непрерывного контакта долота с забоем колебания осевой динамической силы и продольные колебания бурильной колонны имеют приближенно гармонический характер. Продольные колебания бурильной колонны могут быть как случайным процессом, так и процессом с явно выраженной периодической составляющей. Как правило, в случайном процессе содержится скрытая периодичность. Графики спектральной плотности продольных колебаний показывают, что за максимальным пиком следует несколько слабых пиков на кратных частотах. [22]
 |
Осциллограмма продольных колебаний корпуса трехшарошеч-ного долота, создаваемых ухабообразной поверхностью забоя при бурении без динамического регулятора ( а и с ним ( б. [23] |
А: ш; так, например, при бурении трехшарошечным долотом образуются три выступа и три впадины, в соответствии с этим количество продольных колебаний бурильной колонны равно трем за один оборот долота. [24]
Следовательно, формула, приведенная в [125] для вычисления Nh, не определяет фактическую энергию вертикальных перемещений шарошечного долота, а следовательно, и энергию установившихся продольных колебаний бурильной колонны. [25]
Установлено влияние режимных параметров процесса бурения - осевой нагрузки, давления промывочной жидкости на математическое ожидание площади спектра продольных и поперечных колебаний бурильной колонны и эксцесс площади спектра продольных колебаний бурильной колонны, поэтому для оценки технического состояния долота необходим адаптирующийся к условиям бурения метод диагностирования. [26]
Экспериментальными исследова-ниями, проведенными на стенде ( ме-ханическая модель бурильной ко-лонны) в 1955 - 1963 гг. в МИНХ и ГП [15] установлено, что при ча-стоте / 2 вынужденных продольных колебаний бурильной колонны рав-ной или большей критического зна-чения долото отскакивает от вол-нообразного забоя. Зубцы долота на некотором участке пути не касаются впадин забоя. С увеличением Рс размах продольных колебаний долота увели-чивается. [27]
Как было показано выше, в случае трехшарошечного долота продольный резонанс возникает тогда, когда число колебаний долота за оборот равно трем ( т.е. равно числу шарошек), а свободная частота продольных колебаний бурильной колонны будет равна указанной частоте изменений забойного возмущающего фактора. Таким образом, зоны продольного резонанса нужно строить для частоты продольных колебаний, численно равной за один оборот долота числу его шарошек. Исходя же из способа построения кривых продольных автоколебаний, очевидно, что построение этих кривых для данного случая не обязательно, поскольку при проектировании режимов бурения следует избегать работы бурильного инструмента в зонах продольного резонанса. Кривые же продольных автоколебаний указанной частоты лежат именно в этих зонах. Следовательно, необходимость построения кривых продольных автоколебаний при этом отпадает. [28]
Вид функции М ( Рс) определяется рядом факторов, но главным образом глубиной внедрения зубцов в породу, величиной лути скольжения зубцов шарошек по забою, характером разрушения породы, амплитудой и частотой продольных колебаний бурильной колонны. [29]
Рассмотрим схематично ( без учета силы Рс) зависимость между мгновенными значениями осевой динамической силы Рл ( t) и той частью окружного усилия Рол, развиваемого забойным двигателем, которая создает силу Рд ( t), а следовательно, продольные колебания бурильной колонны и динамическое вдавливание зубца в породу. [30]
Страницы: 1 2 3