Обґрунтування параметрів гідродинамічного підсилювача осьового навантаження для обертального буріння свердловин

Abstract

Дисертаційна робота присвячена обґрунтуванню конструктивних і енергетичних параметрів гідродинамічного підсилювача осьового навантаження, основаного на реалізації процесів виникнення і багаторазового відбиття гідроударної хвилі в неоднорідному трубопроводі із замкнутою порожниною в сукупності з роботою розподільного вузла потоку промивальної рідини. Досліджено залежності динамічного навантаження від продуктивності бурового насоса, коефіцієнтів відбиття і загасання гідроударної хвилі. Встановлено, що для забезпечення гідродинамічним пристроєм потрібної технологічним регламентом величини осьового навантаження необхідно, щоб відношення діаметру бурильних труб до діаметру робочої камери знаходилася в межах 0,1 - 0,5, а довжина робочої камери складала 1,5 - 2,0 м; Розроблено і передано для використання виробничим підрозділам КП «Південукргеологія» інженерну методику розрахунку конструктивних, і енергетичних параметрів гідродинамічного підсилювача осьового навантаження. Стендова і дослідно-промислова перевірка працездатності і ефективності нового пристрою показала, що конструкція гідродинамічного підсилювача осьового навантаження працездатна і може застосовуватися для обертального буріння свердловин без реконструкції бурової установки. Застосування гідродинамічного підсилювача дозволяє збільшити механічну швидкість буріння в м'яких породах в середньому в 1,35 - 1,75 разу. Очікуваний економічний ефект від застосування гідродинамічного підсилювача на підприємствах КП «Південукргеологія» складає 1477575 грн. на рік.

Диссертационная работа посвящена расчёту конструктивных и энергетических параметров гидродинамического усилителя осевой нагрузки, основанного на реализации процессов возникновения и многократного отражения гидроударной волны в неоднородном трубопроводе с замкнутой полостью в совокупности с работой распределительного узла потока промывочной жидкости. Такой подход позволил предложить инженерный метод расчёта и создать гидродинамическое устройство, обеспечивающее рациональную нагрузку на породоразрушающий инструмент. В ходе аналитических исследований предложены математические модели движения элементов распределительного узла на отдельных фазах рабочего цикла, которые позволяют прогнозировать параметры силовой и энергетической характеристики гидродинамического устройства. Исследования экспериментального образца на стенде подтвердили адекватность математической и физической моделей гидродинамического устройства. Исследованы зависимости динамической нагрузки от производительности бурового насоса, коэффициентов отражения и затухания гидроударной волны. Установлено, что для обеспечения гидродинамическим устройством требуемой технологическим регламентом величины осевой нагрузки необходимо, чтобы отношение диаметра бурильных труб к диаметру рабочей камеры находилось в пределах 0,1 - 0,5, а длина рабочей камеры составляла 1,5 - 2,0 м; Разработана и передана для практического использования производственным подразделениям КП «Южукргеология» инженерная методика расчёта конструктивных, силовых и энергетических параметров гидродинамического усилителя осевой нагрузки. Стендовая и опытно-промышленная проверка работоспособности и эффективности нового устройства показала, что конструкция гидродинамического усилителя осевой нагрузки работоспособна и может применяться для вращательного бурения скважин без реконструкции буровой установки. Применение гидродинамического усилителя позволяет увеличить механическую скорость бурения в мягких породах в среднем в 1,35 - 1,75 раза. Ожидаемый экономический эффект от применения гидродинамического усилителя на предприятиях КП «Южукргеология» составляет 1477575грн. в год.

Dissertation work is devoted the calculation of structural and power parameters of hydrodynamic strengthener of axleloading, origin and frequent reflection of hydropercussion wave based on realization of processes in а nonmonolith pipeline with the reserved cavity in an aggregate with work of point stream of washing liquid. During analytical researches mathematical models are offered motions of elements of distributive knot on the separate phases of duty cycle, which allow to forecast the power parameters and power description of hydrodynamic device. Researches of experimental standard on а stand confirmed adequacy of mathematical and physical models of hydrodynamic device Dependences of the dynamic loading are investigational on the productivity of boring pump, reflectivities and fading of hydropercussion wave. It is set that for providing а hydrodynamic device required technological regulation of axleloading size it is necessary, that attitude of diameter of borings pipes toward the diameter of working not exceed 0,5, and length of working chamber must not exceed 1,5 - 2,0 mcodes; Developed and passed for the use the production enterprises of KP «Yuzhukrgeologiya» engineering method of structural calculation, power and power parameters of hydrodynamic strengthener of axleloading. Stand and experimentally-industrial verification of capacity and efficiency of new device rotined that the construction of hydrodynamic strengthener of axleloading is capable of working and can be used for the rotatory well-drilling without the reconstruction of the system of washing of the boring setting. Application of hydrodynamic strengthener allows to increase mechanical speed of the boring drilling in the of soft breeds on the average in 1,35 – 1,75 time. Expected economic effekt from application of hydrodynamik strengthener 1477575 grn. Makes on the enterprises of KP ”Yuzhukrgeologia” in a year.