Строительство нефтяных и газовых скважин. А. С. Новиков

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ возникают одновременно и зависят от волновой характеристики бурильной колонны и включенных в ее компоновку устройств (калибраторов, центраторов, демпферов, амортизаторов), типоразмера долота, свойств разбуриваемых пород, параметров режима бурения.

      Основные причины возникновения колебаний:

      • Скачкообразный характер разрушения горных пород;

      Ухабистость забоя скважины, которая в свою очередь зависит от:

      а) воздействия бурильной колонны на забой при ее продольных и крутильных колебаниях;

      б) резких и частых изменениях параметров режима бурения;

      в) неоднородности, трещиноватости, и резкой перемежаемости по твердости разбуриваемых пород;

      г) различия давления под разными опорными зубцами долота, вызываемого:

      1. Неравномерным износом цапф и деталей подшипников долота, приводящим к нарушению соосности геометрической оси шарошки с осью вращения, а как следствие, к неодинаковому динамическому нагружению разных опорных зубцов;

      2. Неравномерным износом зубцов, приводящим к образованию разной площади контакта с породой;

      3. Зубчатая рабочая поверхность долота; пульсация давления в нагнетательной системе;

      4. Дискретную подачу инструмента и др.

      Форма поверхности ухабообразного забоя может быть различной, но наиболее вероятной является волнообразная

      Экспериментально установлены характеристики колебаний:

      Частота продольных колебаний:

      • Высокочастотные колебания – 110–170 Гц;

      • Низкочастотные колебания – 3–20 Гц;

      Частота крутильных колебаний:

      • Низкочастотные – 6–16 Гц;

      • Высокочастотные – 120–220 Гц;

      • Промежуточные – 20–110 Гц;

      Амплитуда продольных колебаний составляет 0,1–1 мм. Хотя абсолютные значения частоты для различных видов колебаний различный, однако, порядок числовых значений примерно одинаков. Поэтому колебания, в которых работает долото, можно разделить на две гармоники: – высокочастотную и низкочастотную. [54]

      § 17. Практические приемы и устройства для снижения воздействий вибраций при бурении

      Практика показывает, что высокочастотные колебания бурильного инструмента, возникающие при перекатывании зубцов шарошки по забою скважины и недостаточные по амплитуде для объемного разрушения породы, могут быть без ущерба погашены. [54]

      В этом случае опоры шарошек будут испытывать вибрации меньшей интенсивности и ресурс долота возрастет.

      Низкочастотные колебания связаны с усилием прижатия бурильной колонны к стенкам скважины, носят релаксационный характер и полностью связаны по частоте и амплитуде с крутильными колебаниями.

      По данным исследований, низкочастотные колебания по амплитуде в 1,3–2,6 раза превышают статические усилия нагружения долота бурильным инструментом. Эта нагрузка способна создавать усилия для объемного разрушения забоя скважины. Следовательно, эффективность СКАЧАТЬ