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

Pд=Pдс+Pдд

полуволна растяжения

Pд=Pдс-Pдд

Pдс – статическое T; Pдд – динамическое P

при Pдс=Pдд – отрыв долота от пов-ти забоя

u(z,t)=A1sin(ωz/c+yo)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.: Pг-30кН≤Pдс<Pг+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:

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

рациональная обл. применения:

- геологические/технологические/экономические факторы

- Lскв>3500м; tзаб>140’C; Dдол<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; Dд>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 Pн (Pтуб=(0.73-0.78)Pн); 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(ηг)

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

Mд=Mв=Mтурб-Mп ; Mп – помент потерь

Mп=Pнμrп; rп=2(R3-r3)/(3(R2-r2) ; R/r – наруж/внутр радиусы трущихся тел; Pн – сила нормального давления диска пяты о подпятник;