Технология бурения гидромеханика (стр. 6 из 7)

ползучесть – постепенное ↑ деформации при неизменном напр., которое может быть меньше пердела упругости

твердость – способность г/п препятствовать проникновению в нее любых других тел

предел усталости – наибольшее max напр., при котором тело не разрушается при любом числе циклов нагружения

абразивность – способность изнашивать в процессе трения металлы и твердые сплавы

55. Мех-м разрушения г/п

56. Определение св-в г/п методом статического вдавливания штампа

при нагружени г/п., т.е. при вдавливании штампа, порода продавливается. Имеет место скачкообразное изменение давления на г/п по основанием штампа и за контуром основания штампа, где оно =0. Вследствии этого а также г/п под основанием штампа, имеют место касательные напр. раст. за контуром основания штампа, в рез-те, здесь образуются трещины в г/п, которые распростроняются внутрь породы по конической поверхности. Опыты показали, что угол наклона к пов-ти г/п ~45-50’. При начальном P₁ возникает область предельных состояний г/п, где она находится в пластическом состоянии. При дальнейшем ↑P область предельного сост., в которой начинается разр. г/п, расширяется в направлении конической трещины у контура штампа, а давление в ней возрастает. Когда эта область, расширяясь, приблизится к конусообразно распр. Трещине, а P со стороны г/п в области предельного состояния на породу над трещиной достигнет критической вел-ны, произойдет выкол по конической поверхности и образуется лунка.

57. Причины возникновения колебаний в БК. Виды колебаний, влияние интенсивных колебаний на процесс бурения и бур.обор.

колебания – процесс с той или иной степенью повторимости

- свободные

- колебания тела или системы, выведенной из состояния

равновесия

- вынужденные

- колебания совершаемые в рез-те физического воздействия

- автоколебания

- возникают в рез-те некоего постоянного воздействия

причины:

- неровности на пов-ти забоя (продольные колебания)

58. Волновые процессы в БК, отражение упругих волн, динамические силы, действующие на долото

- скорость распространения волны

λ=cT; c=λf

λ – длина волны, характеризуется либо частотой либо периодом f=1/T

τ=z/c – когда волна дойдет до z

u(z,t)=Acosω(t-τ)=Acosω(t-z/c)

u(z,t)=f(t-z/c)

полуволна сжатия

P_д=P_дс+P_дд

полуволна растяжения

P_д=P_дс-P_дд

P_дс – статическое T; P_дд – динамическое P

при P_дс=P_дд – отрыв долота от пов-ти забоя

u(z,t)=A₁sin(ωz/c+y_o)sinωt – стоячая волна в стержне

59. Возникновение резонансных колебаний в БК

A₁=0 или sin(ωl/c)+ (ωl/ch)(cos(ωl/c))

- условие резонанса

ω=сτ/l

f=ω/2π=cτ/2πl

f=(2k+1)c/4l; l=(2k+1)λ/4

резонанс в стержне, одни конец которого свободен, а другой совершает вынужденные колебания, наступет когда на длине стержня укладываются нечетное число четвертей волн:

чтобы избежать резонанса, надо избежать k=0,1,2,3…

60. способы гашения интенсивных колебаний БК при турбинном и роторном способах бурения

- использование наддолотных амортизаторов

- избегание возникновения крутильных автоколебаний

роторный:

- следует избегать частот вращения, при которых возникают резонансные колебания

турбинный

- следует избегать нагрузок, равных или близких к осевой гидравлической силе на волну турбобура, что соотв.: P_г-30кН≤P_дс<P_г+30кН

61. Принцип действия ротора, особенности технологии роторного бурения

роторным способом бурят ~20-25% метража скв.

ротор – коническая зубчатая муфта, предн. для передачи вращения от гориз. расп. вала тарнсмиссии на верт. расп. БК

функции:

- передача вращения на БК с одновр. подачей ее на забой

- восприятие разл. нагр. в процессе бурения и СПО

- воспр. реакт. момента корпуса ЗД, доходящего до устья скв.

скорость вращения ротора регул. с помощью передаточного мех-ма или коробки передач. n~40-320[об/мин]

ПРК – ротор с пневм. клиновым захватом

выбор ротора:

- d прох. сечения; мощность; max осевая нагрузка

особенности

- передача мощности к долоту осущ. по гидр. и мех. каналу

достоинства:

- большая проходка на долото

- незав. регулирование нагр. на долото и частота его вращения

- ротор снабжается моментометром

- возрастает точность измерения осевой нагрузки

- меньшая вероятность затяжек и прихватов БК

недостатки:

- ↑F_тр о стенки скв., что приводит к износу

рациональная обл. применения:

- геологические/технологические/экономические факторы

- L_скв>3500м; t_заб>140’C; D_дол<190,5мм;

- наличие осложнений (затяжки/прихваты)

- использование аэрированного БР, либо продувка

воздухом/газом

- применение долот с гермет. опорой

- бурение интервалов интенсивного искривления ствола скв.

- нехватка УБТС (необходимо использовать БТ достаточной

прочности)

62. Мощность, затрачиваемая на вращение БК в роторном способе бурения и мощнсть на разрушение г/п.

63. Принцип работы турбобура, его основные эл-ты.

Т – многоступенчатая гидравлическая турбина, к валу которой непосредственно или через редуктор присоединяется долото

каждая ступень Т состоит из диска статора(1) и диска ротора(2). В статоре, жестко соединенном с корпусом турбобура, поток ПЖ меняет свое направление и поступает в ротор. Последовательно перетекая из ступени в ступень, ПЖ отдает часть своей гпдр. мощности каждой ступени. В рез-те мощность, создаваемая всеми ступенями, суммируется на валу турбобура и, следовательно на долоте. Создаваемый при этом в статорах вращающий момент воспринимается корпусом Т и БК, а равный , но противоположно направленный вращающий момент, возникающий в роторах, передается через вал Т долоту.

элементы:

наружный обод статора(1); лопатки ротора(2); лопатки статора(3); внутренний обод статора(4); наружный обод ротора(5); внутренний обод ротора(6)

64. Рациональная область применения турбинного способа бурения. Виды турбобура и принципы их выбора

сравнительный анализ турбинного и роторного бур-ия показал хорошие рез-ты:

- при использовании Т ↑d

- бурение в условиях с ограниченной нагрузкой на долото

- опасность искривления скв.; бурение мягких пород

- при бурении наклоннонапр. скв

- при бурении алмазными долотами

- бурение на слабоаэрированных р-рах

- L<3500м; t<140’C; D_д>190,5мм

виды:

- односекционный Т12

- 100 ступеней+2средие опоры

- при бурении вертикальных и наклонных скв L<2000м

- 2-х/3-х секционные Т (ТС/3ТС)

- до 350ступеней+3опоры

- шпиндельные (3ТСШ)

- 3 секции+нижняя шпинедльная

Ш – система опор турбобура, передаются осевые и

радиальные нагрузки, фиксирует вал в

опред. напр.; применение Ш с шаровой опорой позволяет Т воспринимать ↑осевые нагрузки и с ↑эффективностью работать при ↓частотах вращения

- тип А(АШ/АГТШ)

- шаровая опора; 2секции (200ступеней); для бурения

глубоких скв.

- для колонкового бурения(КТД3/КТД4)

- полый вал, одна секция

- 2секции – КТД4С

- РТБ – реактивно-турбинные буры

с изменением Lскв следует менять Т или менять P_н (P_туб=(0.73-0.78)P_н); гидромонит. долота используют со шпиндельными Т и когда есть запас мощности

65. Мех. хар-ка турбин Т с постоянной и наклонной линией давления

РИСУНОК

4.4, 4.10

работа турбины хар-ся частотой вращения вала(n), вращающим моментом на валу(M), мощностью(N), перепадом давления(Δp), и гидравл. кпд(η_г)

особая констр, позволяющая получать при постоянном расходе ПЖ не постоянное значение перепада давления, а рост его при увеличении частоты вращения Т.

66. Мех. хар-ка Т, комплексная хар-ка: Т-Д-П, опт. режима Т бурения

учитывает потери на тернии в его опорах

M_д=M_в=M_турб-M_п ; M_п – помент потерь

M_п=P_нμr_п; r_п=2(R³-r³)/(3(R²-r²) ; R/r – наруж/внутр радиусы трущихся тел; P_н – сила нормального давления диска пяты о подпятник;

P_н=|P_д-P_г|; P_г – гидравл. сила на валу Т

P_г=Pπd²_cp/4 ; P – перепад давлений в турбине Т

P=P_нρQ²/ρ_нQ²_н ; *_н – справочные данные, * - фактические данные

M_д=M_т(1-n/n_x)-|P_д-P_г|μr_п

n=n_x((1-M_д+|P_д-P_г|μr_п)/M_т); M_д – зависит от породы

комплексная хар-ка

M_д=M_удP_д=> M_д=(1.6*10³+aP_д)D²_д

n=n_x((1-M_д+|P_д-P_г|μr_п)/M_т)

P_г>P_д

n=n_x((1±P_гμr_п/M_т±(M_уд-μr_п)P_д/M_т)

при P_г>P_д – «-»; при P_г<P_д – «+»;

оптимизация

при P_г>P_{д эф} – «+»; при P_г<P_{д эф} – «-»;

особенности:

- условия работы БК легче, чем при роторном способе, ↓износ

- ↑V_мех, а ↓H из-за ↑износа зубцов

- межремонтный период Т ~80-100ч, что ↑ чем у др. ЗД

- ↓шум/вибрация на буровой, лучше условия для бригады

67. Принцип действия, осн. констр. особ. и обл. прим. ВЗД