Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна

Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна

The new design of a double boring column with the weight facilitated in 1,4 time for drilling and carrying out of a core by a return stream flushing liquids with use of the equipment of standard chisel complex CLC-100 is theoretically proved.

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2006
Автори: Дудля, Н.А., Викторов, Г.Н., Кириченко, Г.Н., Ледней, В.И., Митюрев, В.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України 2006
Назва видання:Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
Теми:
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134481
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна / Н.А. Дудля, Г.Н. Викторов, Г.Н. Кириченко, В.И. Ледней, В.В. Митюрев // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 86-92. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-134481
record_format dspace
spelling irk-123456789-1344812018-06-14T03:05:14Z Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна Дудля, Н.А. Викторов, Г.Н. Кириченко, Г.Н. Ледней, В.И. Митюрев, В.В. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения The new design of a double boring column with the weight facilitated in 1,4 time for drilling and carrying out of a core by a return stream flushing liquids with use of the equipment of standard chisel complex CLC-100 is theoretically proved. 2006 Article Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна / Н.А. Дудля, Г.Н. Викторов, Г.Н. Кириченко, В.И. Ледней, В.В. Митюрев // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 86-92. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134481 622.24.053 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
spellingShingle Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
Дудля, Н.А.
Викторов, Г.Н.
Кириченко, Г.Н.
Ледней, В.И.
Митюрев, В.В.
Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
description The new design of a double boring column with the weight facilitated in 1,4 time for drilling and carrying out of a core by a return stream flushing liquids with use of the equipment of standard chisel complex CLC-100 is theoretically proved.
format Article
author Дудля, Н.А.
Викторов, Г.Н.
Кириченко, Г.Н.
Ледней, В.И.
Митюрев, В.В.
author_facet Дудля, Н.А.
Викторов, Г.Н.
Кириченко, Г.Н.
Ледней, В.И.
Митюрев, В.В.
author_sort Дудля, Н.А.
title Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна
title_short Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна
title_full Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна
title_fullStr Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна
title_full_unstemmed Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна
title_sort облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна
publisher Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
publishDate 2006
topic_facet Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134481
citation_txt Облегченная бурильная колонна из стальных труб для бурения скважин с гидротранспортом керна / Н.А. Дудля, Г.Н. Викторов, Г.Н. Кириченко, В.И. Ледней, В.В. Митюрев // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 86-92. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения
work_keys_str_mv AT dudlâna oblegčennaâburilʹnaâkolonnaizstalʹnyhtrubdlâbureniâskvažinsgidrotransportomkerna
AT viktorovgn oblegčennaâburilʹnaâkolonnaizstalʹnyhtrubdlâbureniâskvažinsgidrotransportomkerna
AT kiričenkogn oblegčennaâburilʹnaâkolonnaizstalʹnyhtrubdlâbureniâskvažinsgidrotransportomkerna
AT lednejvi oblegčennaâburilʹnaâkolonnaizstalʹnyhtrubdlâbureniâskvažinsgidrotransportomkerna
AT mitûrevvv oblegčennaâburilʹnaâkolonnaizstalʹnyhtrubdlâbureniâskvažinsgidrotransportomkerna
first_indexed 2025-07-09T20:57:38Z
last_indexed 2025-07-09T20:57:38Z
_version_ 1837204410508247040
fulltext РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 86 УДК 622.24.053 Н. А. Дудля1, канд. техн. наук; Г. Н. Викторов2, Г. Н. Кириченко2, В. И. Ледней3, В. В. Митюрев3, инженеры 1 Национальный горный университет, г. Днепропетровск, Украина 2 Днепропетровское отделение Укр ГГРИ, г. Днепропетровск, Украина 3 Производственное объединение «Укруглегеология», г. Донецк, Украина ОБЛЕГЧЕННАЯ БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА ИЗ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН С ГИДРОТРАНСПОРТОМ КЕРНА The new design of a double boring column with the weight facilitated in 1,4 time for drill- ing and carrying out of a core by a return stream flushing liquids with use of the equipment of stan- dard chisel complex CLC-100 is theoretically proved. Широкое применение высокопроизводительного и экономичного способа бурения с гидротранспортом керна в настоящее время ограничивается глубинами использования. Если в 80-е годы, после создания комплекса КГК-300, технические возможности в целом удовлетворяли геологическую службу, то в настоящее время возможности применения этого способа ограничены глубинами до 100 м. Это связано это с тем, что отсутствует возможность при- обретения легкосплавних труб ТБДЛ-75. Практически при применении стальных труб существуют два пути увеличения глубин бурения – увеличение приводной мощности бурового агрегата или применение более легких бурильных колонн. Схема компоновки облегченной двойной трубы нового комплекса КГК-200 (рис. 1) аналогична КГК-100 и отличается уменьшенными диаметрами внешней и внут- ренней трубы, заменой внутренней легкосплавной трубы на стальную с меньшей толщиной стенки. Конструкция трубы КГК-200 включает: внешнюю трубу 1, внутреннюю трубу 2, муфту замка 3, ниппель замка 4, гильзы 5, штуцер 6. Соединительные резьбы внешних и внутренних труб идентичны по профилю резьбе Спк 73 комплекса КГК-100. Сборка внешней трубы с соединениями производится на канифолевой смазке с приложением мо- мента затяжки до 20 кНм. Такая технология сборки предот- вращает развенчивание резьбовых соединений во время проведения спуска и подъема труб с использованием вращателя буровой установки; герметичность при соединении внутренних труб в колонну обеспечивается ре- зиновыми кольцами, которые размещены в канавках штуце- ра. Гильза 5 имеет расширение для размещения в нем шту- цера 6 при собирании труб в колонну. Нами выполнены следующие поверочные расчеты:  затрат мощности на бурение;  потерь давления промывочной жидкости при бурении;  бурильной колонны на прочность. Рис. 1. Бурильная труба КГК-200. Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 87 Полные затраты мощности на бурение равны [1]: .... додзабох NNNN  , (1) где ..охN – затраты мощности на холостое вращение колонны; .забN – затраты мощности на разрушение породы на забое буровой скважины; .додN – затраты мощности на преодоление сопротивления, которое образуется при трении о стенки скважины. Затраты мощности на холостое вращение (кВт) определяются по формуле:   3 75,083,1 21 8 .. 02,09,0105,2 kLqDnkkN ох   , (2) где L – длина ствола скважины, м; q – масса 1 м бурильной колонны, кг; n – частота вращения бурового снаряда, мин-1; D – диаметр скважины, м;  – радиальный зазор, м; 2/)( 2dD  ; 2d – наружный диаметр бурильных труб, м; k1 – коэффициент, который учитывает тип соединения труб. (при небольшой разности в раз- мерах наружного диаметра труби замковых соединений КГК принимаем равным 1); k2 – коэффициент, учитывающий смазочные свойства промывочной жидкости. Для техниче- ской воды равен 1; k3 – коэффициент, учитывающий угол наклона буровой скважины. Для вертикальных буро- вых скважин равен 1. При проведении расчетов принятые следующие величины: Наружный диаметр колонны ТБДС-73 2d = 0,073 м; ТБДЛ-75 2d = 0,075 м; ТБДС- 60,3 2d = 0,0603 м. Диаметр бурения при использовании ТБДС-73 и ТБДЛ-75 D =0,084 м, а для ТБДС-60,3 расчет затрат мощности выполнен для двух диаметров бурения D =0,084 м и D =0,076 м. Исходя из приведенного выше радиальный зазор для труб ТБДС-73  = (0,084 - 0,073)/2 = 0,00505 м;для труб ТБДЛ-75  = ( 0,084 - 0,075 )/2 = 0,0045; для труб ТБДС-60,3  = (0,084 - 0,0603)/2 = 0,01185, и  = (0,076 - 0,0603)/2== 0,00785. Мощность, которая реализуется на забое, равна: срзаб PnDN 6106,0  ,кВт, (3) где P - осевая нагрузка на коронку, P = 2000 даН (максимально возможная нагруз- ка) (7); срD – средний диаметр коронки, 2/)( 1dDDcp  , м; 1d – внутренний диаметр коронки, м;  – коэффициент трения резцов коронки о породу забоя, для глин изменяется в пре- делах 0,12 – 0,20. Принимается равным 0,16. РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 88 Таблица 1. Основные параметры труб КГК-200 Дополнительная мощность на вращение сжатой части колонны бурильных труб оп- ределена по формуле: fnPNдод 6 . 104,3  , кВт, (4) где f – стрела прогиба. Результаты расчеты приведены в табл. 1 и на рис. 2. Проверочный расчет бурильной колонны на прочность проводится по третьей тео- рии прочности (3):   22 4  изгp , Па, (5) где  – суммарное напряжение в верхнем сечении колонны; p – напряжение растяжения; из - напряжение изгиба;  - касательное напряже- ние. Напряжение растяжения определяется по формуле:               p p qg F 11 , где F – плоскость поперечного сечения трубы, см2;   4 22 вн dd F    0603,0нd м – внешний диаметр труб; 05,0вd м – внутренний диаметр труб:  – наибольшая длина бурильной колонны, м  200 ; 1 – длина сжатой части колонны, м; q – масса одного метра труб, кг/м; p и  – плотность промывной жидкости и материала труб. 33 /7850,/1000 мкгмкгp   . Длина сжатой части колонны, которая создает нагрузка, равняется: Значение параметров, мм Наружная труба Внутренняя трубаНаименование пара- метра труба муфта замка ниппель замка труба штуцер гильза Наружный диаметр 60,3 67 67 42 54 55 Диаметр отверстия 50,3 52,5 49 38,4 38,4 38,4 Длина трубы с со- единениями 4000 — — 3995 — — Масса одного метра гладкой трубы, дета- лей соединений, кг 6,8 2,6 1,6 1,8 0,25 0,4 Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 89 Т аб ли ца 2 . А н ал и з за тр ат м ощ н ос ти п р и п ри м ен ен и и р аз л и ч н ы х к он ст р ук ц и й т р уб К Г К           pqg P 1 1 , м. Напряжение изгиба определяется по формуле: Wl EIf п изг 2 2  , Па, где E  модуль продольной упруго- сти, для стали 11102 E Па; I  экваториальный момент инер- ции поперечного сечения тела трубы, м4:    44 44 05,0 64 вн вн dd dd I     ; f  стрела прогиба бурильной ко- лонны, м;   2 нб dD f   пl  длина полуволны изгиба, м gq EI zzlп 2 225,05,0 10    , где 30 n   угловая скорость, с-1; n  частота вращения снаряда, мин-1; z  координата рассматриваемого сечения бурильной колонны; W – осевой момент сопротивления изгиба в сечении, для которого делается вычисление:   D dd W вн 32 44    . Касательное напряжение определя- ется по формуле: p кр W М  , где крM – кру- тящий момент, который передается бу- рильной колонне;  N M кр  , Нм, N – полная мощность, которая расходуется в верхнем сечении ; РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 90 pW – полярный момент сопротивления плоскости поперечного перереза труб при кручении, см4: в вн p d dd W 16 )( 44    В связи с тем, что при частоте вращения 325 мин-1 на глубине 200 м затраты мощно- сти на бурение превышают мощность бурового станка, эти расчеты были выполнены для двух частот вращения 140 и 225 мин-1 для верхнего сечения труб. Максимальная величина осевой нагрузки в соответствии с технической характеристикой бурового станка УРБ-2А2 принята равной 26 тыс. Н. Суммарные расчеты приведены в табл. 3. Максимальная величина сложного напряженного состояния в верхнем сечении составила 85,9 МПа. В соответствии с ГОСТ 633-80 временное сопротивление для насосно-компрессорных труб, которые изготов- лены из стали группы прочности Д, должно быть не менее 655 МПа, что значительно выше расчетного. Расчёты бурильной колонны на прочность приведены в табл. 3. Выводы На основании расчетов можно сделать следующие выводы: 1. Затраты мощности при глубине скважины 200 м с использованием колонны труб диаметром 60,3 мм и породоразрушающего инструмента диаметром 76 мм сопоставимы с затратами мощности с использованием легкосплавной колонны ТБДЛ-75 при глубине сква- жины 300 м. 2. Использование облегченной колонны диаметром 60,3 мм со стальными наружной и внутренней трубами в соединении с породоразрушающим инструментом диаметром 84 мм ведет к увеличению затрат мощности на 10 – 11 %. 3. Дополнительно проведены расчеты потерь давления промывочной жидкости, ко- торые из-за громоздкости здесь не приведена, в общепринятую методику внесены дополне- ния: 3.1. Учитываются местные потери давления, которые связаны с наличием методи- ка определения количества кусков керна, который одновременно находится в этом канале исходя из скорости его движения в трубе, скорости бурения и средней длины кусков керна, а также внесены коррективы в формулу для определения потерь давления, которая учитывает движение керна. 3.2. Разработана методика определения потерь давления, которые связаны с затра- тами гидравлической энергии на транспортирование керна и шлама с забоя скважины на поверхность. 3.3. Определены минимально необходимые для выноса керна и шлама затраты про- мывочной жидкости (88 л/мин). При ограничении средней механической скорости бурения до 60 м/ч на глубине 200 м затраты промывочной жидкости могут быть увеличены до 180 л/мин. Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 91 Т аб ли ца 3 . Р ас ч ет б ур и л ьн ой к ол он н ы н а п р оч н ос ть РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 92 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 0 50 100 150 200 250 300 350 Глубина скважины, м З ат р ат ы м о щ н о ст и , кВ т ТБДС-73 п=140 об/мин ТБДС-73 п=225 об/мин ТБДС-73 п=325 об\мин ТБДЛ-75 п=140 об/мин ТБДЛ-75 п=225 об/мин ТБДЛ-75 п=325 об/мин ТБДС-60,3 Dб=84 мм п=140 об/мин ТБДС-60,3 Dб=84 мм п=225 об/мин ТБДС-60,3 Dб=84 мм п=325 об/мин ТБДС-60,3 Dб=76 мм п=140 об/мин ТБДС-60,3 Dб=76 мм п=225 об/мин ТБДС-60,3 Dб=76 мм п=325 об/мин Рис. 2. Анализ затрат мощности при применении разных конструкций труб КГК. 4. Максимальная величина сложного напряженного состояния труб в верхнем сече- нии колонны (85,9 МПа) значительно меньше временного сопротивления для труб (655 МПа), которое предусмотрено ГОСТ 633-80. 5. Доказана возможность применения стальных труб для изготовления бурильной колонны для бурения скважин с гидротранспортом керна на глубину 200 м с использованием комплекса оборудования КГК-100. Литература 1. Альштуль А. Д., Животовский А. С., Иванов Л. П. Гидравлика и аэродинамика. – М.: Стройиздат, 1987. – 414 c. 2. Ганджумян Р.А. Практические расчеты в разведочном бурении. – М.: Недра, 1986. – 253 с. Поступила 17.05.2006 г.

Схожі ресурси