Продольное колебание - бурильная колонна
Cтраница 3
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. [31]
Для борьбы с продольными колебаниями бурильной колонны предложены многочисленные конструкции демпферов, амортизаторов и виброгасителей. Применение виброгаси гелей, как установлено при бурении глубоких скважин в некоторых нефтяных районах страны и за рубежом, позволяют снизить уровень вибрации. В качестве амортизирующего элемента в виброгасителях используют эластомеры или пружины. В этом случае скорость изменения модуля сдвига ограничена частотным режимом. Поэтому упругие элементы должны быть строго подобраны для применения в ограниченном частотном режиме. [32]
В работе [1 ] рассматривается математическая модель прихваченной бурильной колонны при работе гидроимпульсного устройства для ликвидации прихватов. Записана система уравнений, причем уравнение продольных колебаний бурильной колонны составлено с учетом как сил сухого трения, так и вязкого. [33]
Из изложенного выше очевидно, что механическая энергия забойного двигателя расходуется не только на деформирование и разрушение горной породы и на преодоление вредных сопротивлений в забойном двигателе и долоте, но и на работу сил трения по длине бурильной колонны. Расход энергии двигателя в течение одного цикла продольных колебаний бурильной колонны не остается постоянным. При подъеме долота расход энергии больше, чем при его опускании; это очевидно из анализа сил и моментов действующих в машинном агрегате бурильной колонны. [34]
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. [35]
При бурении забойными двигателями амплитуда виброперемещений значительно меньше ввиду гашения продольных колебаний резиновыми элементами многоступенчатых осевых опор турбобура. Следовательно, для эффективного использования энергии колебания низа бурильного инструмента необходимы дальнейшие аналитические и экспериментальные исследования продольных колебаний бурильной колонны. [36]
Продольное возмущение перемещения долота начинает распространяться по бурильной колонне со скоростью к ( см. (4.3.5)) от забоя к устью скважины и, отразившись от верхнего сечения колонны, вновь возвращается к забою. Периодичность распространения волновых возмущений при определенных условиях может вызвать явление резонанса, то есть резкое увеличение амплитуды продольных колебаний бурильной колонны, а следовательно, и долота. Это явление, поскольку оно вызывается наличием именно крутильных автоколебаний, будем именовать продольными автоколебаниями бурильной колонны. Теоретический вывод условий возникновения колебаний подобного типа весьма сложен, а потому здесь он не излагается. Отметим только, что при данных колебаниях возникают значительные нагрузки, являющиеся причиной поломок инструмента. За сравнительно короткое время работы долот в этом режиме происходит скол и выкрашивание их вооружения, наблюдается значительный люфт шарошек, а также снижение механической скорости бурения. [37]
Мгновенная ось вращения начинает непрерывно менять свое направление и лишь в некоторые моменты времени совпадает с вершинами соответствующих опорных зубцов разл ичных венцов шарошки. В результате исчезает скачкообразное перекатывание шарошек с зубца на зубец по забою скважины, и при некотором значении бс это вызывает прекращение продольных колебаний бурильной колонны и динамического разрушения породы, а выражение (V.1) теряет свой смысл. [39]
Машинный агрегат бурильной колонны имеет сложное движение, состоящее из вращательного движения шарошечного долота, вала и ротора забойного двигателя, продольных, крутильных, поперечных колебаний агрегата и его осевого поступательного движения вниз, происходящего вследствие углубления забоя. При установившемся движении машинного агрегата непрерывно изменяются его кинематические, динамические и энергетические параметры, что вызывается различными факторами, но главным образом продольными колебаниями бурильной колонны. [40]
Наконец, задача четвертого уровня, которая отличается от третьей тем, что вначале оптимизируется условия применения гидромониторных долот: оптимизируются технлолгические и реологические параметры бурового раствора по интервалам бурения, выбирается ( на основе многовариантного анализа) оптимальные варианты конструкции бурильных колонн. Затем разрабатывается оптимальная пограмма промывки скважины и, наконец, решается общая задача определения оптимальных сочетаний типоразмеров долот, нагрузок на долото и скоростей его вращения после прогнозирования областей возникновения недопустимых крутильных и продольных колебаний бурильной колонны и отсева резонансноопасных вариантов режима бурения. [41]
Все сказанное подтверждается и экспериментальными данными. В результате крутильных колебаний возможно возникновение нагрузок, соответствующих разрушающим. Высокий уровень момента вращения при этом создает скручивающие усилия на резьбовых соединениях, являющихся причиной их затяжки, в три - четыре раза превышающей номинальный уровень. Одновременно ускоряется старение колонны и забойных компоновок, а также отмечается износ вооружения и опор долот. Однако не только отмеченными факторами чреваты крутильные автоколебания: в ряде случаев они могут порождать интенсивные продольные колебания бурильной колонны - продольные автоколебания. Теория данной проблемы достаточно сложна по себе, чтобы быть включенной в материал, предназначенный для первоначального ознакомления. [42]
Страницы: 1 2 3