Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине
Рассмотрен усовершенствованный метод установки обсадных колонн в скважине с применением вибратора поперечного действия.
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2011
|
| Назва видання: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63211 |
| 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: | Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине / Б.Н. Васюк, С.В. Гошовский // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 93-97. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-63211 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-632112014-05-31T03:01:26Z Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине Васюк, Б.Н. Гошовский, С.В. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения Рассмотрен усовершенствованный метод установки обсадных колонн в скважине с применением вибратора поперечного действия. Розглянуто удосконалений метод установлення обсадних колон в свердловині з використанням вібратора поперечної дії. Considered an improved method of installing casing in the borehole using a vibrator cross action. 2011 Article Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине / Б.Н. Васюк, С.В. Гошовский // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 93-97. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63211 622.245.12 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 Васюк, Б.Н. Гошовский, С.В. Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
Рассмотрен усовершенствованный метод установки обсадных колонн в скважине с применением вибратора поперечного действия. |
| format |
Article |
| author |
Васюк, Б.Н. Гошовский, С.В. |
| author_facet |
Васюк, Б.Н. Гошовский, С.В. |
| author_sort |
Васюк, Б.Н. |
| title |
Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине |
| title_short |
Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине |
| title_full |
Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине |
| title_fullStr |
Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине |
| title_full_unstemmed |
Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине |
| title_sort |
усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63211 |
| citation_txt |
Усовершенствованная технология установки обсадных колонн в скважине / Б.Н. Васюк, С.В. Гошовский // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2011. — Вип. 14. — С. 93-97. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT vasûkbn usoveršenstvovannaâtehnologiâustanovkiobsadnyhkolonnvskvažine AT gošovskijsv usoveršenstvovannaâtehnologiâustanovkiobsadnyhkolonnvskvažine |
| first_indexed |
2025-07-05T14:03:16Z |
| last_indexed |
2025-07-05T14:03:16Z |
| _version_ |
1836815950971666432 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
93
4. Сверхтвердые материалы в геологоразведочном бурении / П. В. Зыбинский, Р. К. Богданов,
А. П. Закора, А. М. Исонкин − Донецк: Норд-Пресс, 2007. −244 с.
5. Геологоразведочный породоразрушающий инструмент на основе алмазов и сверхтвердых
материалов / Н. В. Соловьёв, Д. Н. Башкатов, Л. К. Горшков и др. Изд-во ЮРГТУ,
Новочеркасск: − 2009. − 335 с.
6. Справочник по бурению геологоразведочных скважин / И. С. Афанасьев, Г. А. Блинов,
П. П. Пономарев − СПб.: Недра, 2000. − 712 с.
7. Исонкин А. М., Богданов Р. К. Влияние микрогеометрии рабочей поверхности
импрегнированных буровых коронок на показатели их работоспособности // Сб. науч. тр.
”Научно-технические достижения и передовой опыт в области геологии и разведки недр”
−М.: −ВИЭМС. −№2. 1990. – C.59−65.
Поступила 26.04.11
УДК 622.245.12
Б. Н. Васюк1, канд. техн. наук; С. В. Гошовский2, д-р техн. наук
1Днепропетровское отделение Украинского государственного геологоразведочного
института (ДО УкрГГРИ) г. Днепропетровск
2УкрГГРИ, г. Киев, Украина
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УСТАНОВКИ
ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНЕ
Рассмотрен усовершенствованный метод установки обсадных колонн в скважине с приме-
нением вибратора поперечного действия.
Ключевые слова: обсадная колонна, вибратор.
Важным этапом процесса бурения скважин является закрепление неустойчивых пород
обсадными трубами, которые устанавливаются, практически, во всех скважинах, независимо от
способа бурения и целевого назначения: на твердые полезные ископаемые, гидрогеологических,
нефтяных и газовых, морских и т. д. Надежное закрепление неустойчивых пород определяет
успешное проведение буровых работ и достижение поставленной цели.
При бурении скважин на нефть и газ, особенно при морском бурении со стационарных
гидротехнических сооружений и плавучих буровых установок, качественная установка и цементация
обсадных колонн обеспечивают не только выполнение геологического задания и успешную
эксплуатацию скважин, но и соблюдение необходимых экологических требований и исключение
возможности возникновения технических и экологических катастроф.
В настоящее время для спуска обсадной колонны в скважину используется вышка буровой
установки, лебедка, талевая система, а также механизмы для подвешивания спущенной колонны в
устье скважины [1]. Свинчивание труб обсадной колонны производится в процессе её спуска
специальным механизмом свинчивания – развинчивания. В ряде случаев осуществить спуск колонны
до проектной глубины не удается из-за вывалов горных пород, их пучения, по другим причинам; в
этом случае лебедкой бурового станка производится «расходка» труб, что может обеспечить
устранение осложнений и успешное выполнение запланированных работ. Недостаток метода –
воздействие экстремальных нагрузок на буровую вышку и оборудование.
Прихваты колонны при спуске возможно ликвидировать, также, за счет применения
вибрационных механизмов, среди которых следует выделить дебалансные вибраторы осевого
действия [2], которые основаны на принципе возбуждения центробежных сил при вращении
эксцентрично смещенных масс, обеспечивают создание пульсирующих осевых усилий. Вибрация
уменьшает силы трения и сопротивления, действующие по наружной поверхности обсадных труб. По
данным Д. Д. Баркана и Н. А. Преображенской [2] статическое усилие для срыва колонны труб при
использовании дебалансных вибровозбудителей может быть уменьшено с 200 до 10-15 т, т. е. более,
чем в 13 раз, что подтверждает эффективность устройств. Однако, затухание вибрации по длине
колонны определяет ограниченную область их рационального применения: при установке колонн
длиной не более 70 м.
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
94
При бурении по рыхлым породам, в частности при морском бурении по песчаным
отложениям, спуск обсадной колонны целесообразно сопровождать подачей промывочной жидкости
по трубам, за счет чего происходит вымывание рыхлых пород из скважины и обеспечивается
установка труб на заданной глубине [3].
Изучение существующих методов установки обсадных колонн, в частности, с применением
дебалансных вибровозбудителей осевого действия, привело к разработке новой методики
вибрационного воздействия на обсадные трубы. Методика основана на создании не осевых, а
радиальных перемещений обсадной колонны за счет вращения дебаланса в скважине и цикличного
изменения вынуждающего усилия Fв (рис. 1).
Рис. 1. Схема создания поперечной вибрации в обсадной колонне: 1 – обсадная колонна; 2 –
клиновой механизм; 3 – бурильная колонна; 4 – дебаланс; L – длина обсадной колонны; Н – глубина
установки дебаланса; П – зона прихвата обсадной колонны; п – частота вращения бурильной колонны;
Р – давление труб на горную породу; Fв – вынуждающее усилие
Поперечная вибрация обсадной колонны определяет создание переменных давлений в горном
массиве на контакте с трубами (рис. 1, б, в), в результате происходит уплотнение пластичных и
несвязных пород, а также контактное разрушение крепких и монолитных образований. В общем
случае зазор между трубами и горными породами увеличивается или образуется вновь, что
определяет уменьшение сил сопротивления.
Расчетная схема дебалансного вибратора поперечного действия представлена на рис. 2.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
95
Рис. 2. Расчётная схема дебалансного вибратора: 1 – обсадная колонна;2 – бурильная колонна; 3
– дебалансный вибратор; l – длина вибратора; l1 – длина участка вибратора со смещенным центром
тяжести; Дт – внутренний диаметр обсадных труд; Дд – диаметр вибратора; О – центр вращения
вибратора; Ц – центр тяжести дебаланса; ε - эксцентриситет
Момент силы тяжести дебаланса рассчитывается по формуле:
Мд = mд g ε , (1)
где Мд – масса дебалансного участка вибратора, кг;
g – ускорение силы тяжести, м/с2;
ε – эксцентриситет, м.
Значение вынуждающей силы:
Fв = mд ε ω, (2)
где ω - угловая скорость, с-1.
По данным формулам произведен расчет вибраторов различных конструкций, результаты
приведены в табл. 1.
Таблица 1. Параметры погружных дебалансных вибраторов
Диаметр
вибратора,
Дд, мм
Масса деба-
ланса, mд, кг
Длина деба-
ланса,
l1, м
Момент си-
лы тяжести
дебаланса,
Mд, Нм
Вынуждающая сила Fв, кН
п = 300
мин -1
п = 500
мин -1
п =
750
мин -1
п =
1000
мин -1
107 150 4,25 33 3,4 9,3 21 37
126 147 3 39 3,9 10,8 24 43
147 150 2,25 46 4,6 12,8 29 51
197 150 1,25 61 6,2 17,2 39 69
222 197 1,30 91 9,1 25,3 57 102
296 202 0,75 124 12,5 34,7 78 136
Как видим, предложенные вибраторы имеют момент силы тяжести от 33 до 124 Нм;
вынуждающая сила при частоте вращения п = 500 мин -1 составляет от 9 до 35 кН. Для сравнения: момент
Выпуск 14. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
96
дебалансов наиболее распространенных вибромашин осевого действия составляет 20-57 Нм,
вынуждающая сила – 30-100 кН; учитывая, что предложенный вибратор является погружным и может
работать в любом сечении обсадной колонны, его силовая характеристика обеспечит более высокую
эффективность работ по установке обсадных труб, чем стационарные вибраторы осевого действия.
В Днепропетровском отделении геологоразведочного института были проведены
экспериментальные работы по изучению эффективности предложенного вибратора поперечного
действия по уменьшению сил сопротивления при перемещении обсадных труб в скважине. Методика
экспериментов: обсадная труба забивалась в грунт, после чего определялось усилие для ее извлечения
F, определялось, также, усилие для извлечения этой трубы F1, повторно забитой в грунт и подвергнутой
вибрационному воздействию за счет использования дебалансного вибратора; в дальнейшем, силы для
извлечения труб сравнивались. Результаты экспериментов представлены в табл. 2.
Таблица 2. Результаты экспериментального изучения вибраторов поперечного действия
Вид грунта
№№
опы-
тов
Уси-
лие
F, н
Среднее
значение
силы F, н
Время рабо-
ты вибрато-
ра, мин
Усилие
F1, н
Среднее зна-
чение силы
F1, н
Кратность
уменьшения
силы F
Суглинок
1
2
3
4
5
872
704
748
814
859
799 10
97
66
74
79
89
81 9,9
Супесь
1
2
3
4
5
398
472
437
383
342
406 10
55
72
69
49
68
63 6,4
Несвязный
щебень
1
2
3
4
5
1180
969
930
1371
1208
1131 10
190
121
124
169
153
151 7,5
Представленные данные показывают, что во всех случаях при использовании вибратора
происходит уменьшение усилий для извлечения труб; наибольшее уменьшение: в 9,9 раза достигнуто
для грунта, представленного суглинком, уменьшение силы в 6,4 раза получено для грунта,
представленного супесью. Эти данные подтверждают существенное уменьшение сил сопротивления
при вибрационном воздействии на трубы, показывают эффективность применения дебалансного
вибратора поперечного действия при установке обсадных труб.
Выводы
1. Исследования существующих методов установки обсадных колон в скважине показывают,
что применение вибраторов осевого действия обеспечивает повышение эффективности указанных
работ, при этом основной недостаток наиболее распространенного дебалансного вибратора осевого
действия, который устанавливается в верхней части обсадной колонны, связан с затуханием
колебаний по длине труб; вибраторы осевого действия эффективны при длине обсадной колонны до
70 м.
2. Предложено при установке обсадных колонн в скважине использование дебалансного
вибратора поперечного действия, который свободно перемещается внутри колонны, обеспечивает
интенсивное вибрационное воздействие на трубы, расположенные на любой глубине, определяет
уменьшение (до 10-кратного) сил сопротивления при перемещении обсадных труб в скважине, за
счет чего повышается эффективность виброметода в целом.
Розглянуто удосконалений метод установлення обсадних колон в свердловині з використан-
ням вібратора поперечної дії.
Ключеві слова: обсадна колона, вібратор.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
97
Considered an improved method of installing casing in the borehole using a vibrator cross action.
Key words: casing, vibrator.
Литература
1. Горная энциклопедия. Т. 3. / Гл. ред. Е. А. Козловский. Ред. кол.: М. И. Агошков,
Н. К. Байбаков, А. С. Болдырев и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1987. – 592 с.
2. Ребрик Б. М. Вибротехника в бурении. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра, 1966. – 232 с.
3. Пат. 15012 Україна, МПК Е 21 В 17/00, Е 21 В 19/00, Е 21 В 33/00. Гідромоніторний
наконечник обсадної колони / Б. М. Васюк, В. М. Присяжний, Г. М. Вікторов и др. – Заявл.
18.11.2005; Опубл. 15.06.2006, Бюл. № 6.
Поступила 10.06.11
УДК 621.921.34-2: 622.24.05
Г. П. Богатырева, д-р техн. наук, А. М. Исонкин, Г. Д. Ильницкая,
Р. К. Богданов, кандидаты технических наук
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев
ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ СТРУКТУРИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ
КОМПОЗИТОВ АЛМАЗНЫХ БУРОВЫХ КОРОНОК НАНОАЛМАЗАМИ
Рассмотрено влияние наноалмазов в качестве объёмно-модифицирующих добавок в неболь-
шом количестве на твердость и износостойкость композиционных материалов матриц буровых
импрегнированных коронок.
Ключевые слова: наноалмазы, композит, буровая коронка, износостойкость.
Большинство матриц импрегнированных коронок, оснащенных монокристаллическими
синтетическими алмазами (СА), являются композиционными материалами, состоящими не менее чем
из двух компонентов, которые различаются природой или химическим составом. При этом компо-
ненты объединены в единую монолитную структуру с границей раздела между структурными
составляющими, оптимальное сочетание которых обеспечивает высокую работоспособность
алмазного породоразрушающего инструмента [1].
Несмотря на значительное количество матриц буровых коронок по составу и областям приме-
нения, перспективным является поиск новых составов, обеспечивающих их высокую износостой-
кость и производительность бурения. Проблема создания новых и повышения эксплуатационных
показателей известных матричных композиций для импрегнированных коронок остается актуальной.
Разнообразие принципиально новых свойств наноструктурированных материалов позволяет
использовать их для качественно новых приложений в различных отраслях промышленности, в том
числе при разработке инструмента для бурения геологоразведочных скважин. В технологиях
получения и применения наноматериалов размером 1 − 100 нм все более заметную роль играют
кластеры углерода, самыми многообещающими из которых являются ультрадисперсные
синтетические алмазы детонационного синтеза (ДНА) [2].
К перспективным направлениям решения задачи повышения работоспособности
породоразрушающего инструмента относится применение ДНА для получения металломатричной
композиции буровых коронок, содержащей нанодисперсные алмазы в качестве упрочняющих частиц
малого размера.
Основная цель исследований, результаты которых приведены в настоящей работе, состояла в
изучении влияния добавок ДНА на работоспособность алмазных буровых коронок.
Исследования проводили на металломатричной композиции из шихты ВК6, пропитанной
медью М1, которая наиболее широко применяется при производстве импрегнированных буровых
коронок конструкции ИСМ.
Методика исследований
Объектом лабораторных исследований были приняты буровые коронки типа БС20 диаметром
76 мм.
|