автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Основы механики бурильной колонны при углублении скважин роторным способом

1вано-Франкшський державний техшчний уншерситет нафта I газу

' «а**

. На правах рукопису

' Л

МОЙСИШИН ВАСИЛЬ МИХАЙЛОВИЧ

ОСНОВЙ МЕХАН1КИ БУРИЛЬНО! КОЛОНИ ПРИ ПОГЛИБЛЕНН1 СВЕРДЛОВИН РОТОРНИМ СПОСОБОМ

Спешалътсть 05.15.10 - Буршня свердловян

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацц на здобутш наукового ступеня доктора техшчних наук

1вано-Фратшвськ - 1996 р.

Дисертащею е рукопис

Робота виконана в 1вано-Франк1вському державному техшчному ушверситеп тфтадхазу (1ФДТУНГ).

Науковий консультант - доктор техниних наук, професор

ОфщШш опоненти: доктор техшчних наук, професор

КАЛ1ШН Серпй Григорович доктор техшчних наук, професор

ОГОРОДН1КОВ Петро 1ванович доктор ф1зико-матеттичних наук, професор ХОМЧЕНКО АнатолШ Никифорович

Провщна оргащзацш - УкраЗнський науково-дослщний

шетшут природних газ^в (м-Харив)

Захист вщбудеться 24 жовтня 1996 р. о 14 год. 30 хв. на засщани спещаМзовано! вчено! ради Д.09.02.05 в 1вано-Фрашавському державному техшчному университет нафти 1 газу за адресок»: 284018, Украша, м. 1вано-Фрашивськ, вул.Карпатська, 15.

3 дисертащею можна ознайомитась в науково-техшчнШ б1бшотеш ушверешету (вул .Карпатська, 15).

Автореферат розкланий вересня 1996 р.

ВЕКЕРИК Василь 1ванович

Вчений сскретар спещализовано! вчено'х ради

- 3 -

ЗАГАЛЪНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТМ

Актуальнхсть проблема. Потреби Укра1ни в сировиншх I паливно-енергетичних ресурсах вшагають значного розширення бурових роб!т. 0ск1льки на сьогодн! основним способом по-глибленяя свердловин залишавться роторний, то актуальним е удосконалення техшки I технолог! I роторного бурШм, по-дальша розробка теорх! та метод1в дослхдження динамхчно! повед!нки СуровоI механхчно!' системи, способ!в знаходження влосних частот 1 критичних навантажень як функц1й параметр!в бурильно! колони, одерягання якхсних вксковк1в 1 розрахунко-вих формул для оцхнки впливу на коливашя I ст1йкхсть роз-глядувано! системи рхзномахйтних фактор!в.

Не дивлячись на те, що розробц! тер!! роботи бурильного 1нструменту в науковхй л1тератур1 з г1рнич01 справи В1даеде-но одне з ч!льних м1сць, ц!ляй ряд питань механхки, зокрема, динамична стхйкхстъ КНБК, суШсний вгамв параметров колони 1 амортизатора на ефективяхсть вюрозахисту й поглиблення свердлогини, поперечи! ксшшання компоновки, е маловивченкми 1 потрнбукть бхльш детального розгляду.

Особливо! актуальное?! набувае розробка новот та ефек-тивне використання ранше створено! теххх!ки для здешевлення бур!ння I шдвщення техн1ко-економ!чних покззншав буд1в-ництва свердловин в иддому.

Мета роботи. Д!двщення ефективност! поглиблення свердловин на основ1 вивчення ст!йкост! та коливзнь Оурильно! колони, розробки теоретичних засад ! стзореяня технгчних за-собтв зм!ни дшам!ки х напруженого стану компоновки.

Основн! завдання дослхджень:

I. Розв'язок загально!' задач! стхйкост! та вивчення форм умовнох ргвноваги багаторозмхрно! буридьно! колони.

2. Розробка узвгальнених математичяих моделей стацхонар-них 1 нестаидонарних коливань бурильного хнструменту, визна-чення динам1чних склздових змгщень, зусиль та напружень в поперечник перер!зах компоновки.

3. 0ц1нка впливу параметр1в елемент!в бурильно? колони, характеристик г мхсця установки В1брозахисних пристроХв на динам1чнхсть I ефективнхсть робота шарошкових долхт.

4. Анал1тичяе та експериыентальне визначення областей динам!чно¥ ст!йкост1 обважненого низу компоновки з амортизатором х без нього.

5. Створення 1 впровадження в практику буд!вшщтва свер-дловин техшчиих пристрош та мотодик !х використання для зм!ни динам1ки 1 напружвного стану бурильно! колони, Шдви-щення над1йност! х терм!ну служби елемент!в компоновки.

6. Удосконалення технологи' в1дробки шарошкових дол!т при бур!нн1 свердловин роторним способом на основ! експери-ментхв хз загальмованим барабаном линвонамотувача.

Об'ект I метода дослхджень. Об'ектом дослхджень е меха-нхчна система "бурильна колона - долото - свердловина" при поглибленн! вибою роторним способом. При виконанн1 роботи використовувались аналгтичнх метода в поеднанШ з розрахун-ками на ЕОМ, перев!ркою основних залежностей 1 висновюв в экспериментальних та промислових умовах. Проведений комплекс досл1даень базуеться на положениях теорН ст1йкост1, динам!-ки стерзшевих систем, математичного моделювання, гатегруван-ня диференцхальних р1внянь, математично! статистики та 1н.

Сукупн1сть отриманих результат!в можна трактувати як комплексне наукове узагальнення та розвиток досл!джень, по-в'язаних в вивчеяяям с^йкостх I коливань бурильнох колони й надравлених на удосконалення технолог!I роторного бур!ння

- 5 -

шляхом зм1ни динамхчних режим!в робота.

В1рог1дн1сть реэультат!В забезпвчуеться обгрунтозанхстю викориетовуваного математичного апарату, коректшстю постановок задач, несуперетаив!стю м!» собою теоретичних та екс-дериментальких данях 1 пхдтверджуеться добрим узгоджеяням одержания висновк!в з вгдомнми в литератур! результатами.

Теоретичне значения í паукава новизна. Наведен! в робот! метода пооудови розв'язктв, оцхкок 1 розрахункових формул, що явно залежзть в!д пapaмeтpíR складових бурово? мехэяхчко! системи, дозвсллкть рационально дослхджувати IX вллив на ма-л1 коливання I стхйкхсть бурильнох колони. ОдержанI розв'яз-ки та запропонован1 метода можна застосовувати також до вив-чення подЮних задач трубопровхдного транспорту, геофизики х теплопров!дност1. Наукова новизна дисертацхх в настушюму:

1. Сформульоваяо 1 розз'язано ззгальну задачу стхйкостх багаторозмхрно! бурильнох колени при нзтуральних грашчних умовах. на долот!.

2. Розроблено иаукоко методнчхп заведи вивчення ъзаемодн бурильнох КОЛОНИ 31 ст\нкою свердиовини довольного профхлю.

3. Узагальнено математичнх модолх яоздовжн1х, крутильню та поперечних коливань бурильного' 1нструменту, в яких врахо-вано внутр!шне тертя в методах за гипотезами б.С.Оорохана та Бока-Шл11ше-Колара.

4. Сформульовано г розв'язано задачу про динам1чну ст1й-кхсть обважненого низу компоновки з амортизатором х без ньэ -го з урахуванням вхдноского 1 переносного крутних момент! в та шерцШшх складових Б1Д руху промивальнох р1дини х обер-тання бурильно! колони.

5. Удосконалено методику рацюнального використання енер-Г1х коливань бурильного 1нструменту шляхом п1дбору парамет-

piB КНБК, зокрема, М1сця установки в1брозахисного пристрою (ВЗП) i характеристик його пружного елемента, дано оцхнку ix впливу на показники вхдробки дол:т.

6. Удосконалено технологхю в1дробки тарошкових дол1т при 6ypiHHi свердловин роторним способом за рахунок проведения 1дентиф1кацН моделей поглиблення вибою та пошуку оптимально значень режимних параметргв в областях динам1чнох CTift-кост! КНБК.

Практична Ц1НН1сть та реал1зац!я роботи в промисловостз:. Ochobhi питания, розв'язан1 в дисертаци, входили в програму сп1льних науково-досл1дних po6iT ВНД1БТ, УкрД1ПР0НД1нафта та 1Ф1НГ (наряд замовлення Е 85.0489.87), М1жвуз1вську програму науково-дослхдних робхт "Шельф" на 1986-1990 p.p. (наказ Шнвузу СРСР Л 208 Bifl 23.03.1986 р.), К00рдинац1йний план М1ЖВ1домчого НВО "Надра" Зах1дного наукового центру АН Укра-1ни (завдання 2, етап 2.2), плани держбюджетних та госядого-в1рних науково-досл1днкх po6iT 1вано-Фрашавського хнституту нафти i газу (з 1994 р. 1вано-Франк1вського державного тех-шчного ушверситету нафти i газу).

Одержаш в дисертацП результата стали базою для розроб-ки комплексу технгчних, технолог1чних i програмних ршень, направлених на Шдвищення ефективност1 бур1ння свердловин роторним способом:

- створено HOBi (АБ-212) та шляхом Шдбору характеристик пружних елемент1В удосконалено BifloMi (РДБК-195, -215, -240) В1бр03аХИСН1 Щ)ИСТр01, ЩО ВИКОрИСТОВуЮТЬСЯ ПрОМИСЛОВИМИ П1Д-приемствами з одержанням техшко-економ1чного ефекту;

- розроблено, випробувано i передано в досл1дно-промислову експлуатацгю обвакнен1 бурилыи труби змхнно! жорсткост1 трьох конструкцгй (ОБТЗЖ I 140/178, 178/203, 203/229; ОБТЗЖ

II 140/178, 178/203, 203/229; 0БТЗЖ III 140/178, 178/203, 203/229, 22Э/247);

- створен! i впровадженщ в практику роторного бурхння "Инструкция по применению зиброзащитных инструментов в компоновке бурильной" колонны при Cypoi-ют вертикальных скважин" (м. 1вано-Фраш«вськ, 1987 р.), "Инструкция по подбору параметров виорозащитшх инструментов для бурения скважин на море с плавучих средств" (м. 1вано-Франк1Вськ, 1989 р.), 1нструктивний документ "Застосування обважнених бурильних труб sMiHHOï жорсткост! при експлуатац11 бурильжи колони" (м. 1вано-Франк1Бськ, 1993 р.), "Методика рационально! в!д-робки дол1т при роторному CypiHHi з урахуванням динам1чно1 CTiflKOCTi КНБК" (м. Красноград, 1994 р.), за0езпечен1 в!дпо-в1дяо програмними продуктами MEPRAM, MORE, К1НЕТИКА, РЕЖИМ.

Результата дослЪтзкенъ використовувались в учбовому про-цесх при виконанш курсових i дипломних pociiT студентами спец1альност1 7.090303 i слухачами факультету Шдвщення кв&лШкацП' в 1ФДТУЕГ.

Розробки внроваджен1 в шести виробничих об'еднаннях при oypiHHi 48.Ь тисяч погонних MeTpiB свердловин. Шдрахований економ1Чний ефект в!д використання розробок склав 500.6 тис. крб. (в цшах до 1990 р.).

Апробац1я роботи. Результата роботи flonoBi дались на Всесоюзному ceMiHapi "Досв1д впровадження метод1в регулювання та оперативного контролю г1дравл1чних характеристик бурових i тампонакних розчшпв" (м.1в.-франк1всък, кв!тень 1986 р.), Всесоюзной малодхкн1й виставщ-ярмарщ науково-техшчних розробок i цропозиц1й для нафтово'1 промисловостх (м. Нижне-вартовськ, березень 1987 р.), Республ1кансько1 конференци "Роль обчислювального експерименту при досл1дженн1 ф1зико-

xiMi4HHK процес1в" (м. 1в.-Франкхвськ, червень 1987 p.), ви-стацх-ярмаргЦ науково-технхчних розробок i пропозиц!й об'ед-Н8ННЯ "Укргазпром" на ВДНГ УРСР (м. Кихв, жовтень 1987 р.). Всесоюзна конференцы "MexaHiKa ripcbKiix nopifl при OypiHHi" (м. Грозний, 1988 р.), Респу£Шканському науково-техн1ЧВому ceMinapi "Шляхи зншення авар1йност1 при 6ypiHHi нафтових i газових свердловин" (м. Полтава, лютий 1990 р.), 5—хй Всесо-юзшй науково-технхчшй конференци "Руйнувашя Г1рських ropifl при 6ypiHHi свердловин" (м. Уфа, вересень 1990 р.), м!жвузхвськ1й школ!-сем1нарх "Метода i засоби техн1ч-Hoi дхагностики" (м. Яремче, вересень 1992 р.), Укра1нсыай конференцП "Моделювання та дослхдаення cTiliKOCTi систем" (м. Кшв, травень 1993 р.), М1Жнародн1й науково-практичн1й конференцП "Проблеми i шляхи енергозабезпечення Украхни" (м. 1вано-Франк1БСьк, грудень 1993 р.), I-хй М1жнародн1й конференцп "MiHHicTb 1 над1йн1сть конструкцШ нафтового обладнання" (м. 1вано-Франк1вськ, лютий 1994 р.), конферен-Ц1ЯХ професорсько - викладацького складу 1Ф1НГ (м. 1вано-Фрашавськ, I986-1994 p.p.), а також науково-тезопчних радах ВГО "Захiдукргеологiя" (м. Львхв, 1986-1987 p.p.), ВГО "SHi-сейнафтогазгеолог1я" (м. Красноярськ, 1986-1987 p.p.), ВГО "Арктикморнафтогазрозвхдка" (м.■Мурманськ, 1986-1988 p.p.), ВГО "Полтавнафтогазгеолог1я" (м. Полтава, 1986-1987 p.p.), тресту "укрбургаз" (м. Красноград, I987-I99I p.p.).

В повному обсяз! роботу було заслухано в 1ФДТУНГ на сшльних наукових ceMiHapax кафедр бур!ння нафтових i газових свердловин та вищо1 математики (жовтень 1995 р., травень 1996 р.), а також науков!й Рад1 нафтогазопромислового факультету (червень 1996 р.).

Особистий внесок автора та публ1кац!1. В дисертацы ви-

кладен! результата багатор!чних досл:гджень автора (б!ля 15 рок i в), виконаних ним в 1ФДТУКГ i воображения в 67 наукових роботах, в тому числ! одн!й монограф!! [IT i чотирьох !н-структивних документах [41-44].

Ochobhí теоретичнх результата одержан! автором самост1й-но. В сп!лъних публ!кац!ях йому належать постановки задач [1,4,5,7,8,10,11,13,21,24,48], Yx розв'язок [1,4,5,10,13,18, 22-24,30,32-37], розробка математичних моделей [7,8,10,11, 13,18,21.22,26,29,30,3/1,37,43,44,48,491, теоретична обгрун-тування експериментальних даних [14,19,40,41,45]. Одержан! розв'язки i висновки, як правило, анал1зувалися cyMicHo. Здобувач брав безпосередню участь в експериментальних до-сл!дженнях, промисловому впровадженн! результатгв роботи та розробгЦ регламент1В бур!ння [16,17,19,28,38,41-44,46].

Структура i обсяг роботи. Диеертацхя викладека на 498 cTopiHKax, складаеться з! встулу, п'яти розд!л!в, основшх висковктв i рекомендаций, г«стить 108 рисушпв й 64 таблиц! (в т.ч. на 132 скремих cTopiracax), спиоок лггератури з 240 найменувань на 24 сторгнках i 9 додатшв на 64 сторппсах.

Окремх досл!дження проведен! разом з канд. техн. наук Рибчичем I.M., !нженерами Gímkíb M.S. í Кравцем П.6. Про-грамна реалтзащя бхльшост! алгоритмов здтйснена шженврами-програм!стами Крихгвським М.В. í Тростинським- O.A. В проведен! випробовувань i промисловому впровадженн! розробок ва-гому допомогу автору надали старш! науков! пращвники Ненашев С.В. í Червак З.Д., а в оформлены! роботи - шженери Шебунчак I.C. i Червак О.Б. Вс!м тм автор щиро вдячний.

Автор сердечно дякуе науковому консультанту, докт. техн. наук, професору Векерику B.I. за постхйну увагу до роботи, грунтовн! консультацН i допомогу; а також докт. техн. наук,

професору Мислюку М.А. i канд. техн. наук, доценту Чернову Б.О. за HiHHi поради i допомогу в opraHi3auii промислових досл1даень та обробцх ix результате.

SMI0T РОБОТМ У BCTyni обгрунтовано актуалынсть i дано загальну характеристику роботи.

В першому роздтл! даеться анал13 сучасного стану вивчен-ня механхки бурильнох колони. Основну увагу нридхлено питаниям ст1йкост1, коливань, динам1чно1 ст1йкост1 компоновок та управлхнням процесом роторного поглиблення свердловин. В1д-значено вагомий внесок М.М, Александрова, В.М. Алексеева, I.M. Аметова, П.В. Балицького, Ю.С. Васильева, B.I. Векери-ка, Ф. В1ллерс, B.C. Владиславлева, Г. Вудса, Е. Галле, P.O. Ганджумяна, В. Гаррета, В.Г. Григулецького, М.П. Гулх-заде, Ф. ДейЛ1, Д.В. Дер1нга, О.М. Динника, P.M. Ейгелеса, 6.Ф. Епштейна, 6.1. 1шемгужина, С.Г. Калхшна, Р. Каншнгхе-ма, З.Г. Керхмова, М.О. Колеснхкова, В.Ю. Копилова, Л.А. Ла-чиняна, М.Ф. Лебедева, Л.О, Лейбензона, А. Лубшського, М.Р. Мавлютова, B.I. Мацейчик, А.Х. Мхрзаджанзаде, Д.Ю. Мо-черннжа, ПЛ. Огороднхкова, Ю.А. Песляка, Р. Планкетта, Р.Х. CaHHiKOBa, Г.М. GapKicoBa, O.E. Сарояна, Г.Н. Оеменцо-ва, М.Г. Середи, М.О. Сесюнша, Л.Е. Симонянца, В.В. CiMOHO-ва, Б.З. Султанова, B.C. Федорова,- Ф.М. Фоменка, е.В. Хар-ченка, Т. Хуаня, 6.В. Шеберстова, С.А. Ширхнзаде, 6.К. Юн1-на, А.Ш. Янтурхна, P.C. йрем1йчука, В.Г. Ясова, imm. вчених у розвиток Teopii роботи бурильно! колош.

Проведенх в р1зний час дооидження cTiitaocTi та форм умовно1 рхвноваги бурильно? колони виконан1 довол1 повно. Проаналхзоваяо результати експериментальних i промислових

ро(Ит, вияснено вплив основних зосереджвних та розпод!лених по довниш зусиль, oцiнeнo IX критичнх значения 1 меж! зм1-ни, враховано взаемодхю труО з промивальною рхдиною та стхн-нами вертикально: 1 похило'1 свердловин. Однак Ц1 результата потребують уточнения I надежного поширення на багаторозм1рн1 кошоновки з урахуванням всього комплексу д1ючих наванта-жень. Кр!м цього, при розв'язку загальжн задач! ст!йкост! бурово* механ!чно* системи особливу увагу сл1д звернути на формування граничних умов, оск!лъки вони часто не в!дпов!да-ють реальним умовам експлуатащI бурильного 1нструменту.

Основним напрямом дослдаень динам!ки бурильно? колони е вивчення поздовжН1Х, крутильних та поперечних коливань, як правило, без урахування взаемозв'язкхв М1Ж ними. Встановле-но, що динам!ка компоновки суттево залеяить в1д довжини сек-Д11 ОБТ, наявност! та характеристик в1брозахисних пристрохв (ВЗП), властивостей розбурюваних порхд.

На сьогодн1 ще не вироблено у ста ле но!' думки щодо оптимального М1сця установки ВЗП в компоновш з точки зору шд-вищення ефективностх погжОлення свердловин роторним способом, практично вхдсутн1 розрахунков1 модел1, якл описували б дйнамхку системи з урахуванням розс!ювання онерг!! (за рэху-нок внутршнього гхстерезисного тертя). Детального вивчення вимагашь нестац1онарш коливання бурильшЯ колони. Великою е практична потреба у визначенн! IX власних форм 1 частот.

До маловивчених питань поглиблення свердловин вноситься динам!чна ст!йк!сть КНБК. Запропонован! в л1тературх методики не працюють в умовах роторного бурхння, оск!льки не враховують !нерц!йну складову в!д обертання труб. 1ншими недол!ками анал!зованих п!дход1в е нехтування статичними 1 динамхчними складовими крутного моменту та втратами тиску на

долот!.

За результатами анал1тичного огляду наукових праць щодо оптим!зац11 вибору та утгравлхння режимами в!дробки бурових дол1т в!дзначено, що в б1льшост1 вхдомих моделей поглиблення керованими параметрами е осьове навантаження Р0 на долото 1 частота п його обертання, а складовими залежностями- рхвнян-ня мехашчно! швидкост1 бургния, хнтенсивност! П зменшення та довгов1чност1 долота. В роздШ проанал1зовано критери. та метода рахЦонально! в1Дробки бурових долхт. Зауважено, що незвакаючи на достатню вивчен1сть процесу роторного бур!ння в залежност1 в1д параметр!в Р0 та п, штання удосконалення технолог!! вхдробки шарошкових дол!т е актуальним 1 одним з можливих його напрямк1в слхд вважати врахування динам!'шох стхйкост! обважненого низу на показники в!дробки дол1Т.

Таким чином, проведений анал1з теоретичних, експеримен-тальних 1 промислових досл!джень дозволив визначити нов! напрями вивчення ст1йкост1 та динам!ки бурильно! колони, шляхи управлхння коливними процесами при роторному бурхннх ! сформулювати на основ! цього мету та основн! завдання роботи (див. стор. 3-4).

Другий роздхл ирисвячено розв'язку загально! задач! ст!йкост1, вивченню форм умовно! рхвноваги бурильно!' колони при роторному бурхнн! та розробц! теоретичних основ IX роз-рахунку у свердловинах довольного профхлю.

Бурильну колону змодельовано тонким стержнем 31 ступхн-частою ЗМ1Н0Ю площ! поперечного перерхзу, пружна л!н!я якого перебувае п!д д!ею осьових ! в!дцентрових сил, крутного моменту, тиску 1 швидкост! руху промивально! р!дини. Умовну р!вновагу досл!джуваноЗ£ системи описано р!вняннями К!рхгофа-Клебша доповненими сп!вв!дношеннями теор! 1' пружност! м!ж

компонентами векторов повно! кривини 1 внутр!шнього моменту.

Шсля спрощень 1 введения комплексного прогину я1с(г) = = ос! труб к-тох секц!! основне р1вняння за-

галъкох задач! стхйкост! подано у виглядх

ККйг4 йг ¡- к 1 йг, 1 к йг ]

-а\«к + о, (1)

де Нк(2)=Мк_1+Ь^0Й, Мк_1=ио^о Д^Т-гФ1!-^'

рк-Гро+РаБо-X К-гФЧ-Г

Е^^- корсткхсть на згин; - поточш значения

зведених крутного моменту г осьово! сили; - коефхщент в'язкого тортя; ш0- кутова шввдк!сть обертання ротора; & -прискоренкя земного тягл пня; М - момент опору з боку розбу-рюваних пор!д; Р0, р030 - осьова сила I втрати тиску на долот!; - довжина :х-то1 сект! труб; <1ч д. Ч^ ^ - В1Л~ пов!дно вага одиниц! довжини труб та внутр!трубно! I за-трубко! р!дини, що на не! приходиться; у1 Л1 ^

л2 1 ' в!дносш складов! швидкостей руху промивальнох р1дшпг та розпод1лен! по довзшп втрати тиску в труб! I за-трубному простор!.

Сталх штегрування визначаються з граничних умов на ниж-ньому (долото) та верхньому (вкладиш! ротора) кшцях колони, а такок в м!сдях переходу В1Д труб одного типорозм!ру до хншого. Натуральн! граничн! умови на долот! (и = 0)

- 14 -

Е11171"' + 7иои1'+ <Р0+ + =

одержуемо, приргвнюючи до нуля першу вар!ац1ю функцхоналу потенциально! енергП механично? системи пхсля П деформа-цП. В (2) - жорстысть ст1нки свердловини, ц2 - коеф1ц1-ент защемления, чисельно р1вний вхдщошенню згинаючого момента до кута повороту ханця стержня. Граничн1 умови для верху (г = Ь) задаються у витляд1 к!нематичних в'язей, виходячи з технологхчних мхркувань, а в М1сцях переходу - шляхом при-píвнювaння проекцШ ирогинхв, кут1в згину, згинаючих момен-т!в I гоперечних сил на головнх ос1.

В1д вх.домих запропонована постановка задачг в!др1зняеть-ся тим, що враховуе багаторозм1рнхсть конструкцы колони при роторному 0ур1нн1, неоднор1дн1сть розподхлу крутного моменту по п довюпп та уточненими граничними умовами для низу. Залежност1 (2) е б1льш загальними в порхвнянн1 з роботами С.А. Шир1нзаде й 1.М. Аметова, оск1льки мх.стять крутний момент Ы0 г втрати тиску на долотI Р050, та в пор1внянн1 з роботами В.Г. Григулецького - завдяки- врахуванню жорсткост! ст1нки свердловини ц± I того ж таки доданку Р020, що еквхва-лентний 10-20 кН додаткового навантаження на долото,

Розв'язок загально1 задач! стхйкостх знайдено у

вигляд! абсолютно та р1вномхрно збхжного степеневого ряду

»к(?)=ак0+ак1С+ак2е2+...+а1тСп+... , к=1,1 (3)

з комплекснозначними коеф1 рентами, як1 для п=0,1,2,3 визна-чаються з граничних умов, а для пН - за рвкурентними спхв-в!дношеннями.

Граф1чн1 залежност1, що дозволяють оц!нити вплив основ-

них рвтмао-твтолоПчвих фактор}в на критичнг параметри задач!, наведен! для комп. 2 (табл. I) на рис. 1-4. Значения з 1ндексом "н" е мхн1мальними, нижнхми I вхдпов1дають шар-н1рному закршленн» низу, а з тндексом "в" максимальними, верхн!ми 1 мають м!сце при жорсткому закр1пленн1 долота. Реалып критичш величини знаходяться мгж ними I визначають-ся натуральними граничними умовами. Як свгдчить рис. 3, для глибоких свердловин критичш зусилля встановлгаються на одному р1ВШ, що дозволяе говорит про "¿X незалеянхсть вхд за-гзлънох довжини колони.

Таблиця I

Компоновки, режимн1 параметри та втрати тиску в елементах

обв'язки бурильних колон

№ п/п, ком - поновка -1 0),С 13,мэ/с Ро ,мпа й10БТ' Па/м А20БТ* Па/м д1сбт' Па/м Па/м

I. Долото к/6 0.030 7 .8 3120 3240 2304 348

III- 215.9;

ОБТ 178x90-

206 м, СБТ

114x9-3000 м

2. Долото тс/6 0.030 7 .8 5760 120 1332 348

III- 295.3:

ОБТ 203x80-

160 М, СБТ

127x10-3040 м

3. Долото тс/б 0.035 10 .68 4320 240 828 120

III- 295.3;

ОБТ 229x90-

140 м, СБТ

140x10-3060 м

Рис.1. Залэжнють кригичних зусидь адпклАТТ.

Ъ.яН

Рис.2. ЗалвжнЮть критичних швидкостей обертання ротора в!д осьового

наванташннл на долото.

1

/Яр

V. рн

о

лооо

гто

■ХЮ7

4003 Д»

Рис.3. Залэжйсть кригичних зусиль

3

!20

90 60 30

л зэ1 -альн! л до вжини бур шло. : юн ОНИ,

N Рхрг

УхР<

о -/

-г

-5-

-6 '7

Рис.4. ЗалвжнЮть критичних зусиль горшого Ркр1 та другого ркм шрвд схв в!д коеф!ц1-ентэ защэмлвння и визу компоновки.

а>

I

Пор1вншчи критичн! навантаження першого порядку Р" для

кр

тигових компоновок при нехтуванн! тим чи гншим фактором !див. табл. 1,2), можна пгсумувати, що коректний розв'язок загалышх задач! стШкост! багаторозм1рно1 колони повинен враховувати осьов1 навантаження, частоту обертання ротора, Д1Ю скручуючого моменту, хнерц1йххх сили, що виникають вна-

Таблиця 2

До оцтнки впливу основних фактор1в на стШасть

лрямолхнхйног форми умовно! р!вноваги бурильнох' колони

Розрехунки № п/п Критичнх навантаження на долото Р" , кН

проведен! при комп. Ь=1000 м| Ь=2000 м Ь=3000 м 1=4000 М

даних I 28.20 25.53 24.58 23,51

табл. I 2 39.27 35.02 33.05 31.83

3 59.81 53.51 50.59 48.78

I 26.72 24.05 22.80 22.02

р =2000 кг/м3 2 37.79 33.54 31.57 30.35

3 57.79 51.48 48.56 46.75

Р0= 0 Па, [ 27.38 25 28 24.07 23.32

Д, =0 Пз/м, 1, к 2 43.66 39.35 37.35 36.10

А_ = 0 Па/м л , к 3 58.76 • 52.58 49.72 47.94

У1,к= 0 м/с- к= 0 М/С 1 2 3 28.47 39.51 60.10 25.79 35.27 53.80 24.54 33.30 50.88 23.77 32.07 49.06

0)о= 0 о"1, М0= 0 Ем 1 2 3 46.19 64.35 98.22 39.57 54.22 82,91 36.66 49.80 76.26 34.91 47.14 72.26

I 37.62 35.48 34.49 33.89

ш0= 0 с"1 2 56.11 52.85 51.37 50.46

3 83.25 78.35 76.12 74.76

сл!док руху промивально! ргдини в труб! 1 затрубному простор!, втрати тиску да довжин1 колони 1 на долот!, густину бурового розчину та глибину свердловини.

Достов!рн!сть одержаних результатов игдтвердауеться тим, що п!сля адаптацы до раыше розглядуваних схем вони узгод-жуються з даними Т.Хуаня, Д.В.ДерЮТа, О.Е.Сарояна, В.Г.Гри-гулецького, як! неодноразово перевхрялись экспериментально.

Нав1ть незначне перевищення стильно! дН навантажень значения критично! сукупност! веде до такого прогину пружно! л!н!!, який перекривае зазор V м!ж зовн!шн!м д!аметром Б труби I свердловиною. В результат! цього колона починае вза-емодхяти з! ст!нками цил!ндрично! виробки, що виступають в рол! в'язей. Наслхдком подальшого зростання сукупност! навантажень стае утворення просторово! форми умовно! рхвноваги у вигляд1 гвинтово! л!н!! 31 зм!нним кроком, що зростае.у напрям! в!д вибою до гирла свердловини.

Анал!тично встановлено наступну залежн!сть М1Ж кривиною р0 ! кутом нахилу в гвинтово! лхнИ

1Р0 » - б2/^ + Мв/бв, (4)

Де Р0 = р1» q1 - компонента кривини в голов-

них осях, % - кут М1Ж ортами й та I в!дпов!дщо натурального ! головного тр!едр!в, V - п!вр!зниця д!аметр!в свердловини г труби, э - поточна координата.

Враховуючи в р!вняннях Г.Р.К!рхгофа нормальну складову реакц!! Хт ст1нки свердловини, а також розпод!лен! по дов-жин! сили ! моменти тертя, знайдено нов! б!льш загальн! фор-мули для визначення параметров пружно! лШ! бурильно! колони, а саме: кута нахилу в гвинтово! от рал: та штенсивност! його зм!ни по довжин! пружно! лги!!, нормально! складово! 1'гп, а такок кривини, внутр!шн!х сил I момент!в.

- 19 -

Ц1 фэрмули rroimpeHi на виггадок 0агаторозм!рно! колони у вертикально та noxMift свердловинах. Для останньо! biccio прийнято пряму лШю, а зештний кут- малим, тобто таким, що допускав нехтування поперечною складовою сили ваги на форму-вання витк1в ГВИНТ0В01 ЛХШ1.

3 одержаних залежностей, як частинш випадки, випливають BiflOMi формули I .К.Майорова, А.Лубшського, В Л .Алексеева, А.Ш.Асатуряна. Теоретичн! результата п!дтвердауються задо-в1льною 36iKHicTjo розряхункових величин з данши промислових 3aMipiB радхальких сил тиску колони на стхнку свердловини.

Вияснено, що гвиятова сшраль е характерною лишень для низу бурильно1 колони, а довкина пружно1 л1шх 1 з просто-ровою формою умовно1 piBHOBarn найсуттев!шим чином залежить В1Д осьового навантаження PQ i кутовог швщкост! обертання ротора щ . Тпк, наприклад, для компоновки - долото III 215.9; OST 178x80 - 206 м, ТБВК 127x10 Д - 2800 м i режимних параметров uQ= 7.02 с'"1, Q = 0.030 м3/с довжина 1 складае 90 м при PQ= 100 кН, 133 м при PQ= 150 кН i 175 м при PQ=.-200 кН. Для Д1ЛЯНОК з координатами z > 1 кут 0 pißmiB нулю i мають мхсце ruiocKi форми умовног р1вноваги.

Вплив 1нших факторов, зокрема витрати Q промивальног рхдини i зеттного кута а нахилу свердловини, на параметр« пружнох лхнхх менш вагомий, але досить помхтний. Для згада-Hoi вшце компоновки при Р0= 200 кН перертз z = 200 м при а = = 0° i а = 5° знаходиться вшце гвштовох анрал1, а при а = = 10° уке налетать хй,

Останню частину розд!лу присвячено розробщ теоретичних основ розрахунку форм умовно! рхвноваги бурильнох колони у свердловинх довхльного профхлю на 0CH0Bi подальшого розвитку аналоги r.P.Kipxraga мтж задачами статики тонких стержн1в

-гота динамхки систем 3i ск1нчвним числом степен!в в1льност!.

Запропоноваяо умовну píBHosary i пружний стан компоновки характеризувати кутами Ейлера-Крилова а, р, 7, як! в nopíB-hhhhí з традицхйно вживаними змхнними мають ряд переваг. Ochobhí з них - малим В1дхиленням дружно! лшП bí .щкшдають малх кути, перех!д розрахункових осей в!д початкового до мнцевого положения здШснюеться шляхом трьох незалежних обертань в дов1льн1й поаидовност!.

Схема кутових змгщень мае вигляд

i - а - i х z

V V- Р - У У

С ( z - т - z , де а(в) - кут нахилу oci свердловини до вертикал!, р(s) -нахил пружно'1 Jihiiï до ocl свердловини, 7(в) - кут закручу-вання колони; £ "Л С - нерухома (опорна) система координат, i т) С - координати, пов'язаш з bíccio щшндра, х у z -бíдносна система, зв'язана з пружною лШею колони, х у z -розрахунков1 координати.

Якщо задача вимагае характеристики oci цил1НДрично$ ви-робки В1дносно сторон cBíTy, то Tpitay зм1нних а(в), р(в), 7(в) сл!д доповнити кутом S(s) з таким розрахунком, щоб збе-реглись ochobhí переваги кутiв Ейлера-Крилова. Для цього a i ô робимо bííjiobíдальними за просторове викривлення oci свердловини, а "повороти" <3 i (3 зв'язуемо, т.б. виконуемо один за одним.

В робот! дано формули для кривини i кручення пружнох jiïBiï компоновки в 3míhhhx а, р, 7 та а, Ô, р, 7; втановлено взаемозв'язхси м!ж величинами a, ô з одного боку та зенхтним i азимутальним кутами oci свердловини з iinnoro; складено piBHHHHH yMOBHOï р!вноваги пружно! л!нП Суршгьно! колони у

свердловиш на випадок голономних та неголономних в'язей I наведено загальну схему IX розв'язку методом невизначених множникгв Ж.Л.Лзгранжа.

Областями використання одержаних в роздШ результат!в е розробка практичних методик вибору компоновок та оцпжа ви-трат на тх холосте обертання; ор1ентаЩя в1дхилювач1в (при ы0= о с-1), чому сприяе уточнене визначення купв закручу-вання пружно: лшы; динам1чш розрахунки та розрахунки на м1цн1сть конструмцI бурильно! колони; внесения поправок, що врэхосують просторову деформацию колош, в покази наземних прилад1В (зокрема, 1ндикатор1в ваги колони I крутного моменту) при п1дтриманн1 оптимальними параметр1в технолог1чного процесу.

Трет1й роздтл присвячено моделюванню стац1онарних (з по-стхйними в час1 загальними характеристиками) та неставдонар-них коливань бурильноI колони.

Внаслгдок того, що низ компоновки звичайно е стионутим за меж1 иоздовжньоТ ст!йкосТ1 1 опирзеться об стгнку свердловиш, а крутний момент зовсам мало впливае на форму згину, взаемний вилив поздовжнтх, крутильних та поперечних коливань виявляеться незначним. Тому в першому наближенш кожен вид коливань можна розглядати окремо, незалежно в1д хнших, а стральноз1Гнену дхлянку труб замхнити прямолШйним стержнем з екв!валентним коефщхентом демпфування.

При розробц1 математичних моделей поздовжн^х, крутильних та поперечних коливань диференщальн: р!вняння руху брались у вигляд!

е2ик <?2ик аик —

-Г = Рк^ + + & •

= ЗА ^ + • к=1 -1 ^ <6>

- * * -- Ч"к] - "о»к] - 0 , ! (7)

де ик0£Л), ф^Сх^), - В!ДП0В1ДН0 осьове зм!щення,

кут повороту та комплексний прогш х-перер!зу к-то! секц!! в момент часу I; АкЕк, - жорсткост1 на розтяг -

стиск, при крученн!, на згин; 7к, 7^, 7$ - коеф!ц!енти гчс-терезисного демпфування; рк, р£ - маса одинищ довжини труб в пов!тр1 та промивальшй р!дин1; = - кое-'

фШенти зовшшнього в'язкого тертя при поздовжн!х та кру-тильних коливаннях; м|(х), - переносний крутний момент

I статична складова осьово1 сили. Були передбачен! можливос-т! разного закршлення к!нщв та включения в компоновку труб змгнно! жорсткост!, В1брозахисних, опорно-центруючих та !н-ших пристроХв.

Характерною 0С0блив1Стю моделей е врахування внутр!шньо-го гчстерезисного тертя в металах за гипотезами б.С.Сорокша при стац!онарних та Бока-ИШппе-Колара при нестац!онарних коливаннях. Для осташпх оператор "1" в хвильових р1вняннях (5)-(7) замшено оператором посл!довного диференщювання (З/сКф^.}1 по власних фазах ф^ = Спроби поширення г!поте-зи 6.С.Сорок1на на випадок неусталених коливань не е корект-ниш через появу нестхйких складових розв'язку рхвнянь руху.

Математичш модел1 дозволяють визначати передавали^ функцН колон, коефщ!енти динам!чност1 1 В1брозахисту, ста-тичн! 1 данам!чн! складов! змгщень, сил, момент!в та напру-жень в поперечных перер1зах труб. За результатами моделюван-ня розроблен! ! складен! комп'ютерн! програми, що передбача-ють одержання таблиць I граф!чних залежностей перечислених

величин в1д конструктивных I режимних параметр!в мвхан!чноЗ? системи.

. Анал1з розрахункових даних засвхдчив, що шляхом змхни довжиш ОБТ, осьового навантаження на долота, кутовох швид-кост1 о'ертання ротора, хпдСору характеристик та м!сця установки амортизатора динам:чнхсть роботи бурильного шструмен-ту можна зм1нювати в досить широких межах. Так, при нормаль-них умовах роботи шарошкових дол1т, дхапазон змхни коефщт-ента динешчност! складае 0.2-0.45 для поздовжн+х та 0.7-2.5 для крутильних коливаяь колони.

Назначено пропорцхйшсть динам1чних складових рух1в ампл1туд1 збурень, жштний вплив витрати промивально! рхди-ни на характеристики крутильних коливань, значний перепад напружень в м1сдях переходу в1д труб одного тшорозмхру до хншого, високий 1гор1внян0 з хшвими д1лянками ргвень гопереч-них коливань напрямнох частини обвакненого низу компоновки.

Хоча метода дослз:дження вхльних коливань мехашчних систем доотатньо добре розроблен!, однак процедура практичного знаходження власних частот е громхздкою, не позбавленою складностей, пов'язашх з оперуванням визначниками матриць зяачних розмхрхв х великою розницею в порядках елементхв. 3 метою уникнення цього запропоновано наетупнг залешостх для визначення власних частот поздовкнхх та крутильних коливань

А Еиц соЛЬ -Ь <) .с А .

- = + агссгё(- + *

с АмЕ

.-I. _р) 'А т. с А1 шЛи

* Д " \ ^ * + ... + aгGctg(- з 1 + -1 +

а2е а2

+ агс^ V <1 » ))...))). (8)

= + aгcctg(- ) - + *

(ОЛЬ Л-Ъ ?) шЗ^с^ Зч иД

♦ ^^ + ■ • • + агссЩ- 3 1 + +

сф с

+ агс«*в —3-— ))...))), (9)

^

де В1ДО0В1ДН0 п^, Л^ - маси та моменти !нерц!1 елемент!в над к-тою (к = ОГК) секц!ею труб; кы - жорстк!сть канатов тале-во! системи; к0, - жорсиасш характеристики розбурюваних-порхд; с, с^ - швидкост! поширення пружних хвиль. Частотн! р1вняння (8), (9) в пор1Внянн1 з в1домими е б1льш простими 1 точними. 1хн1 розв'язки, знайден! чисельними методами, добре узгоджуються з експериментальними даними (В1дхилення складае 1-8 %).

В poбoтi також наводяться алгоритми знаходження власних частот поперечних коливань. Для одно-, дворозм!рних компоновок невелико! довжини в !х основу покладено метод проб 1 помилок з наступною оц!нкою похибок. Для багарозм!рних колон значно! довжини такий Шдх!д не спрацьовуе через обчислю-вальн! труднощ!, зв'язан! з малими р!зницями великих чисел. В таких вшадках пгсля спрощення диферешДальних р!внянь руху застосовано метод початкових параметр1в.

Врахування частотно-незалежного внутр!шнъого х в'язкого зовшшнього тертя веде до зниження р1вня вс!х вид!в коливань I незначного (менше 0.14%) розладу основних власно! 1 демп-фовано! власно! частот. Логарифм!чн! декремента для типових розглядуваних в робот! компоновок склали 14.0-14.2% для поз-довжнхх, 3.6-3.7% - для хфутильних ! 26.3-33.1% - для поперечних в!льних коливань.

Перев!рка розроблених математичних моделей на адекват-

Н1с.ть проводилась шляхом 1м1тац1йного моделювання на комп'ю-терг х засвхдчила про IX збгжнхсть через 4-5 !терац!й.

В роз.ц!л! анзлхзуються результата вхброметртт верху бу-рильнох колони, одержан! на кафедр1 теоретично! мехашки 1ФДТУНГ (в тому числ1 ! при безпосередн1й участ! автора), дано опис установок для вим1рювання та реестрацы коливань, визначення коефщхента електромехан1ЧИого зв'язку сейсмо-приймач1В в залезшост1 втд частоти, лабораторнох розшифровки втброграм, реестрзцхх покэзникгв буртння.

ЯкЮТа оцхнка спектру коливань верху колони свхдчить про його перходичну трансформац!ю в час! та можлив1сть вид1лення низькочастотно! майке пер!одичнох складово!, тим самим умо-тивовуючи правом!рш сть подання збурення на долот! гармсшч-ною функцтею.

Статистична обробка в1брогрэм тдтверджуе теоретично зроблешй висновок про можлив!сть суттево! зм1ни динам1чного режиму роботи механ1Чно'1 системи шляхом п!дбору параметров компоновки г режиму бурхння. Ккспертенте.льн} лослгдкення показали, що змшою диполь частоти обертанвя ротора кемояли-во досягти значного зб1льшення потужност1, що реалхзуеться озброенням долота. Тому найбыьш рацхональним шляхсм пскра-щення умов роботи породоруйшвного пхструменту, а значить о показншав бур1ння, сл! д вважати пхдб!р довжини обвакненого низу колони та кжористання вхброзахисних пристрохв (ВЗП).

Спектралый залежност! зм1ни вобрацп} верху колони ггри викорнсташп ВЗП 1 без них дали можлив!сть встановити, що основна частина енергП коливань знаходиться на низьктй частот!, яка при зм!ш осьового навантаження в межах в!д 50 до 200 кн р!вна 3.75-6.25 Гц, ! В1ДП0В!дае 70-75%. Для колон з РДБК-240 амшгётуди коливань у 2.5-5 раз!в менли пор!вняно з

жорсткими компоновками, що св1дчить про ефективн!сть цих ВЗП щодо захисту механ1чно'1 системи в1д шк1дливо1 д! I в1брацШ на И елементи.

Результата анал!тичного вивчення коливань бурильно! колони в сукупност1 з даними в1брометрх1 е вих1дним матер1алом для управлхння динамхчнхстю системи, прогнозування поглиб-лення вибою, розрахунк!в елемантхв компоновки на ьпщпсть I

довгов!чн1сть.

Четвертий розд!л м! стать. результата теоретичних та екс-периментальних дослхдаень динам1ЧШ1 ст1йкост1 низу буриль-' Н01 колони.

Внасл1док зм1ни в час1 фхзичних параметр!в розглядувано! мехашчнох системи при певних умовах низ компоновки стае динамично нестхйким, тобто виникае параметричний резонанс. Це призводить до появи поперечних коливань значнох ампл1туда, що поПршуе умови робота долхт, служить причиною перед-часного зношування IX опор та озброення.

Недол1ками в!домих схем вивчення цього питания е нехту-вання в1дносним х переносным хфутними моментами, втратами тиску на долот1 та 1нерц1йними складовими, що виникають вна-сл!док руху промивальжп р1дини 1 обертання бурильно! колони навколо ос! свердловини.

Прагнучи уникнути цих недолШв, диференцхальне рхвняння поперечних коливань обважненого низу взято у виглядх

Е1 - 1[ Мд + М*сов(рг)]^| +[Р0 + р^о + А,р+ Р*соз(р1;)]*

<?Х (ЭХ

* + ц ^ + Гоо^ - = 0 , (10)

ах <эt ^ <п2 и

де и(х,г) - прогин пружно! лШ!'; Е1 - жорсткхсть на згин; Рд, р^о ~ статична складова осьового навантаження в!д влас-но! ваги труб та перепад тиску на долоту А.р- стала, що вра-

ховуе вплив 1нерц1йно1 складовох руху промивально! рхдини;

Р*сов(р1;) - динам1чна складова осьового навантаження на долото; М0 I М*сов(р1;) - переносний 1 в1дносний крутнх момента; шд- маса одиншц довжини труб; р - ксефЩент демпфуван-ня; р - частота збурно? сили.

Наближений розв'язок (10), зг!дно методу Бубнова-Гальорк1на, подано у комплексному вигляд! рядом по фундамен-тальних функщях

де п = 1, 2, 3,..натуральний ряд; т|п(1)- поки що нев1Дом1 функцы часу; 1 = к10 - довжина динам1чно активно! д!лянки бурильно! колони, к - поправковий коеф1ц1ент; 10 - довжина першо!, рахуючи в!д долота, п!вхвил1, обчислювана за форму-

Ж *

лою 6.Ф. Епштейна. Амид!туда динамгших складових Р , М одержано на основ1 кривих "Р-2" ("навантаження - деформация породи) та р]вняння балансу енергШ, ¡до враховуь к!нетичну та потенцгальну енергП стиснуто! частини КНБК 1 потенцгаль-ну енерПю стиску породи.

Обмекуючись випадком п = 1 (найбхлыиий штерес викликае резонанс на найнижч1й частот^, замхнами 1(1;) = 11(1), р1, = 21 зводимо (10) до р1вняння Е.Л.Матье

+ [а - 211Сов(2т:Л I = 0 , (12)

й1

розпод1л областей нест1Йкост1 для якого в площиш "а-11" дае

д1аграма Айнса-Стретга (рис.5,6).Якщо зображаюча точка (а,11)

знаходиться в межах 01лих пол1в дхаграми, то система ст1йка;

«(х,г) - 2 п

си)

й =

а

too

0.75 O,SO 0,25

УЛУ//, /Д I

ШШл /А

!

а

Шл Г

О

1

а

Рис.5. Визначення областей динам1чно1 ctíükoctí КНБК (св. 56- Личкхвська): О- w0= 0.53 ic сГ1. х - ш0= = 1.12 % с'1. ° - ю0= 2.13 % с-1.

о i г ъ *5б 7 6 9 jo а

Рис.6. Вплив atopcTKOCTi ka та мхсця установки 1а ВЗП на координата зображаючих точок: о - ка= 5*106 Н/м, □ -к = 15*106 Н/м, х - к = 25*106 Н/м, о - к = 40*106 Н/м.

нестойким же системам В1ДП0В1дають точки, розташован1 на

заштрихованих полях.

Числешн експериментальш дан! [14,41,45,46], одержан! при бурхнш з загальмованим барабаном линвонамотувача в Л1-тологхчно однор1дних породах, показують, що залежнхсть швид-кост1 зм1ни осьового навантаження в част вхд режимних пара-метрхв |ЛР01/А1; = :Г(Р0,ш0) характеризусться наявшстю ло-кальних екстремумхв (рис.7). Лопчно допустити, що облает1 стхйко! динзмхчнох ргвноваги характеризуютьоя б!льш високи-ми, а облает! параметричного резонансу б!льш низькими значениями швидкост! |АР01/дг, осмльки в другому випадку час-тина енерг1х з загального балансу йде на хнтенсивнх попереч-ш коливання. Ставлячи у в1дп0в1дн1сть динамхчно ст1йким областям змхни Р0 максимуми, а динамхчно нест1йкш - мШму-ми на емшричних кривих |ДР01/Дг = :Г(Р0,ш0), можна говорити про побудову останн!х за результатами бурпхня з загальмованим барабаном линвонамотувача, як слостб дхагностування ди-намтчнох оттйкост! бурильно! колони.

На кориоть цього св!дчить узгоджешеть теоретичних ви-кладок з результатами промислових випробувань. Так, зокрема:

1. 3! збхльшенням тертя, розладу частот х порядкового номера облает! нестхйкост! пор1г збурюваносп зростае. Тому на практицх можна д1агностувати лишень■перш!.да!•- три облает! параме тричного ре зонансу.

2. При зм1Н1 швидкостх обертання ротора зображахш точки лягэють досить нЦльно х прагнуть розм!ститися майже пара-лельно ос! СЖ. Це в!дщов!дае промисловим експериментам, як1 п!дтверджують незначний вплив змхни ш0 на ст!йк!сть КНБК без амортизатора.

3. Р1СТ демпфування р звужуе облает! параметричного резонан-

Рис.7. Результата ексгорименПв з загаль-мованим барабаном линвонамотувача (св.60-Юя11вська, глийина 749 м, шо= 0.7% с-1, вапняк): I- усередаена крива, 2- доел!дна крива, 3- 1нтарвал розс1ювання досл!дних даних.

Рис.8, заюжнють ковфШента данам!чвост1 к поздовжни коливань бурильно! колони в!д яорсткост! на 1 М1СЦЯ установки Ъа амортизатора.

су, що вклэден1 у в!дпов!дн! облает! несийкост! при ц = О (дав. рис. 5,6), I параметричне збурення стае неможливим. Це пояснюе, чому експериментальний спсс1б визначення динамично! стхйкост! КНБК не спрацьовуе при розбурюванш пластичних (Ь -> 0) портд.

3 метою вменения можливостей практичного використання цього способу була проведена сер!я промислових експеримен'нв на п'яти свердловинах ДП "Укрбургаз". Досл1даення проводились в р!зних геолого-технолог!чшх умовах з вккористанням типових КНБК при бургшп умовно вертикальних свердловин. Вибхр 1нтервал1в для досл!джень проводився шляхом прив'язу-вання до розр1з!в л!толог!чно однор!дних пор!д раШше пробу-рених на площ! свердловш за промислово-геоф1зичними матер!-алами та результатам!! мехашчного каротажу.

Статистичний анал!з одержаних результаттв засв1дчив про в1дновлювашсть дослшв при 0ур1нн1 з загальмованим барабаном линвонамотувача т дозволив встановити, що зм1на д1апззо-шв осьового навантаження на долото 1 швидкост1 обертання ротора суттево не впливають на форми емп^ричних кривих |АР01/Д1 = Х(Р0.ш0).

ВЮрозахисний пристртй включений до склада компоновки виконуе дв! функц!!: вид!ляе динамично активну дхлянку (ДАД) обважненого низу ! гасить коливання надамортизаторно! части-ни бурильно! колот. В робот! показано, що при сц!лц! дина-М1ЧН0! сИйкостх КНБК з амортизатором визначальними параметрами е м!сце установки ВЗП ! кутова швидалсть обертання ротора. Значним е також вплив характеристик кп, ап розбурюва-но1 породи та кд, аа дружного элемента амортизатора. 31 зб!льшенням кп, ап або ка, аа координата а зображаючих точок не зм!нюються (див., наприклад, рис. 6) ! питания про дина-

М1чну ст!йК1Сть ДАД вир1шуеться величиною порога збурюванос-т1 Ъ (шириною областей параметричного резонансу).

В той же час злпна в реальних для роторного бур!ння межах статично! складово! Р0 осьового навантаження на долото, витрати промивально1 р1дини 0, глибини свердловини Ъ та дов-жини обважненого низу Ь0БТ менш в1дчутно впливають на координата а, И зображаючих точок Д1 аграми Айнса-Стретта. Вплив переносно $ складовох крутного моменту та 1нерц1йно1 складо-во1 в1д' обертання колони також пор1вняно невеликий. Так, для свердловини Сорочинська ИЗ перевищення значень а±, знайде-' них при Ы0= 0 Нм, над координатою а складало не б!льше 1%, а значень а2, обчислених при М0= 0 Нм х со0= Ос-1, - не б1ль-ше 5%.

Теоретичш I промислов! досл1дження засв!дчили, що для Шдвищення ефективност! робота бурових дол1т П1дб1р параметров КНБК при опереджувальнхй зношуваностх опор в порхвняннх з озброенням сл1д здхйснювати з умови ослабления, а при опе-реджувальному темп1 зношуваностх озбровння - П1дсилення динам! чного впливу компоновки на долото.

Зм!на м1сця установки амортизатора вхд 0 м до значень, як1 в1дпов1дають л!в!й (а < О) меж1 першо! областх динам!ч-но! ст!йкост! ДАД ОБТ, веде до росту коеф!ц1ент1в динам1Ч-ностх кд компоновки (рис. 8). Оскхльки зношеШсть озброення В1Дпрацьованих шарошкових дол1т, як правило, перевищуе зно-шешсть опор, то для IX вир!внювання п 1 дамортиз а торну масу СЛ1Д вибирати (з урахуванням лхво! меж! першо1 областх дина-м1чно1 ст1Йкост1 КНБК) якомога б1льшою.

Наведенх мхркування лягли в основу рекомендац!й щодо вибору м1сця установки ВЗП в компоновц1 обважненого низу при бур1нн1 роторним способом. Дхапазони П1дамортизаторних д1ля-

нок ОБТ, що Biдцов1дають основшй (перш!й) облает! динзм1Ч-нох ст1йкост1 IfflBK наведен! в табл. 3. Розрахунки виконан! для пор!д VI-VII категорхй тзердост! за класифхкашею проф. Л.А.Шрейпора. Для бхльш м'яких nopifl облает! параметричного резонансу звужуються, що лишень розширюе допустим! дхапазони змхни розглядуваних довжин.

Таблиця 3.

Рекомендован! довшни дхлянок ОБТ п!д амортизатором

Розм!ри ОБТ ы, с 1 (п, об/хв)

7С(30) 2lt(60) Зтс(90) 4тс(120)

133x64 - 11.75-12.50 11.5 -12.75 8.50 - 9.00

146x68 - 12.5 -14.75 12.0 - 14.0 9.5 - 11.5

178x80 18.0 - 20.0 13.5 - 16.0 12.5 - 14.5 11.0 - 12.5

203x80 21.5 - 24.0 15.0 - 18.0 13.5 - 16.0 11.5 - 14.0

229x90 23.0 - 26.5 16.5 - 20.0 14.0 - 17.5 12.0 - 15.0

ГТромислоЕ! експерименти, проведен! на Свердловинах Пол-тавського УБР ВО "Укрнафтн" та Ново-Оалжарсько! ИГРЕ ВГО "Полтавнафтогазгеологхя", п!дтвердили, що включения згщю рекомендац!й до складу компоновки амортизатора-роз'еднувача приводить до вяникнення динам!чно активноi д!лянки, яка дозволяв створити додаткове динам!чне навантаження на вибМ i при униканн! в процес! експлуатэцП механ!чнох системи зон параметричного резонансу тим самим збоыиити показники в!д-робки дол!т. Механ!чна швидкхсть Сур!шя i проходка на долото в середньому зросли на 15-20%.

В п'ятому розд!л! розглядаються шляхи зм!ни динам!ки та напруженого стану бурильно! колони з метою шдвшцення ефек-тивностх поглиблення свердловин. Серед них винористання- о0-важнених бурильних труб 3MiHHO'i жорсткост! та ЛБТ, nifl6ip

характеристик дружного элемента х мхсця установки ВЗП, зм!на довжини ОБТ, вибхр рацхональних режимних параметр!в.

Задача п1двищення надхйност1 та довгов!чност1 роботи розглядуванох механхчнох' системи Т1Сно пов'язана 1з забезпе-ченням безавар1йно! експлуатащ! ОБТ. На долю р1зьбових з'еднань обважненого низу припадае до 35% ВС1Х втомних руй-нувань елементхв бурильно! колони, що перевщуе вхдповхдний показник для бурильних труб в 3-5 разхв. Однхею з головних причин цього е р!зк1 перепади жорсткосП в м!сцях переходу вхд обважнених труб одного типорозмхру до итого чи в!д ОБТ. до БТ. Внасл1док цього знижуеться оп1р з'еднувальних елементхв компоновок знакозм1нним навантаженням.

В 1ФДТУНГ за участю автора розроблено три конструкц!х обважнених бурильних труб з! зм!нним по довжин1 д!аметром: тристутнчасту, характерною особливхстю яко1 е зменшення моменту хнерцхI кожно! з наступних д1Лянок т!ла труби на 25-30%, двостушнчасту з середньою конусовидною дхлянкою довжиною 2 м й одноступ!нчасту з1 змхною зовн1шнього д!амет-ра О за екслоненШальною залежнг стю Б = 2 ехр(-ах - а), а = тф^й^/Ъ, а = - (14)

де Б1, 02. Ь - вхдповхдно максимальне х мШмальне значения зовн1шнього дхаметра та довжина.т1ла труби.

Теоретичнх розрахунки, зробле.н1 на основ! розглянутих в третьому роздШ математичних моделей, показали, що переххд-Н1 дхлянки вгд труб одного типорозм1ру до хншого, набранх з ОБТЗЖ, знижують р1вень динамхчних складових головних х до-тичних напружень 1 сприяють *х ххлавн!й змхш по довжинх колони. 3 ц!б1 точки зору найкращ!, згхдно розрахункхв, дають одноступхнчастх труби, а ефект вхд застосування двох 1нших конструкц!й приблизно однаковий. Щлком аналог!чн1 результа-

ти мають м!сце ! для напруженъ згину при вивченн! иоперечних коливань.

Така ощнка зм!ни напружень в компоновках з ОБТЗЖ знайш-ла пхдтвердження при експериментальних та промислових до-сл1дженнях. Випробовування, проведен! зг1дно 1нструкц1х [42], дослтдних парТ1Й ОБТЗЖ на бурових ВО "Укрнафта" х ВГО "Зах!дукргеологтя" ззсвхдчшш про Шдвищення ресурсу довго-вхчностх та над!йност! в робот! елемент1в бурильно! колони. Економ1чний ефект в!д !х впровадкення склав близько I млрд. крб. в ц!нах схчня 1995 р.

Виявленх при моделюванн1 закономхрност! змШг динам!ч-ност1 роботи бурильно! колони 1 долота використан! для роз-робки шлях1В Шдбору параметров компоновки. Обгрунговано можлив!сть визначсння довжин ОВТ, розмтртв вставок ЛПЕТ та секщй ЛБТ, жорсткост! 1 демпфування пружних елемент!в ВЗП, як! забезпечують покращення показник!в бур!ння. Вих!дними даними для прийняття техшко- окономхчного ршення про змшу динам1чного режиму роботи бурильного Нютрументу с зношува-нхсть озОроення х опор долота, а також р1вень в!брац!й колони на гирл! свердловини. Пошук оптимальних параметр!в КНБК проводився на основ! розроблених хнструкц!й [43,44].

Промислов! дослхдження впливу довжин ОВТ на ефективШсть бур!ння були проведен! в Шебелинському УБР ДП "Укрбургаз". За даними понад 200 довбань рекомендован! довжини обвакнено-го низу, що дозволяють шдвищувати проходку на долото на 20-25% 1 механхчну швщцпсть буртння до 20%. При дослхдкен-нях, кр!м показник!в поглиблення свердловин та вхбрахцй верху колони, ф!ксувались зношуван!сть опор та озброення шаро-шок за типовою методикою випробування досл!дних парт!й дол!т ново! конструкцИ. Встановлено, що з ростом коефщ!ента да-

нам!чност! Шдвшцуеться зношувахпсть опори долота, тобто зростають осьов1 та рад1альн1 люфти шарошок.

Числены! данг поглиблення вибою свердловин [16,17,38] на промислах ВГО "ПолтавнафтогазгеолоИя" та ВО "Укрнафта" при чергуванн! довбань з ВЗП I без нього свгдчать, що в перших випадках темп пад1ння механ1чно1 швидкост! е меншим на 1520%. Включения регулятор!в РДБК-240, -215, -195 в компоновку над долотом веде до зменшення в!дносних показник!в зношува-ност!. озброення та опор шарошкових дол!т на метр проходки. За результатами теоретичних та промислових досл!даень роз-' роблено технолог1чн! регламента поглиблення свердловин компоновками з ВЗП. Рекомендовано, зокрема, при необх1дност1 зменшення сколу твердосплавного озброення дол!т або зб!ль-шення терм1ну робота елемент!в герметизацы опор шарошок п!дб!р м1сця установки та параметров ВЗП зд1йснювати з умови зниження динам!чного впливу компоновки на долото.

Кр!м цього аналхзуються результата поглиблення свердловин на Б!лому мор1 з бурових суден "В.Муравленко" I "В.Ша-шин" компоновками. з ВЗП ! без них. В!домост! про псказники поглиблення, зношуван!сть дол!т ! в!бростан верху бурильно? колони при р!зних вххдних параметрах механ!чно!' системи, в тому числ! й амплитудах Ак вертикально! качки судна, загалом тдтверджують ефективн!сть використання розроблених аморти-затор!в АН-212, як в стиснутхй так I розтягнут1й частинах колони.

В розд1л! розглянуто задачу вибору рац!ональних режимних параметр!в бур!ння з використанням емп!рично1 !нформац!1 про динам!чну ст!йк!сть КНБК. Вважаючи, що об'емна витрата про-мивальжи р!дини е рацхональною, а рхвняння поглиблення свердловини та довгов1Чност1 долота !дентиф!кован! в облает!

ст1йко! р1вноваги обважненого низу колоша, задача вибору режимних параметр1В формал!зована з умови оптишзацН хцльо-вого критерхю К (рейсовох швидкостх бурхння; вартост! метра проходки за затратами, що залежать вхд часу бурхння; вартос-т! хнтервалу бурхння). При допомозх числових методов побудо-ваН1 алгоритми розв'язку поставлених задач, зг!дно яких роз-роблено 1 анробовано пакет комп'ютерних програм РЕЗКИМ для вибору оггтимальншс рехшних параметр! в як для моделей з ура-хуванням зношування озброення дол!т, так ! без нього.

Для вияснення впливу стан!в динамхчно! ст!йкост! та па-раметричного резонансу КНБК на миттеву механ1чну швидкхств бур!ння були проведен! промислов1 експерименти на свердлови-нах Хрествденського УБР ДП "Укрбургаз". Анал!з одержаних результат!в показав, що з надхйшстю висновку 0.95 проведен! досл1ди е вхдновлюваними (за критер!ем Кочрена) I в межах прийнятих д!апазон!в змпхи режимних параметр!в ?0 ! ш р!в-няння мехашчхго! швидкостх В.С.Федорова адекватно (за критерии Р.Фшера) описуе б!дь>лтсть експериментальних. даних, як в облает! стхйкох так I нест!йко! р!вноваги.

Оцтнка впливу станхв динам! чно'х р!вноваги КНБК на меха-шчну ивидк!сть бурхння формализовано у вигляд! перевхрки статистично? гхпотези Н0 про р!вн1сть параметрхв моделх для станхв динам!чно! ст!йкост! та параметричного резонансу низу бурильно"! колони (характеризуемся В1дхюв!дно векторами ас та а([). Обробка результатов експеримеытальних дослиохень показала, що з ймов!рн!стю надхйностх 0.95 оц!нки ггарамертхв векторхв а. та ан е статистично нерхвними. В областях плану-вання експеримент!в механхчнэ швидкхсть для стан!в динам1ч-Вд1 ст!йкост! в ус1Х випадках б!лыпа, н!ж для стан!в параметричного резонансу.

Промислов! досл!дження послужили основою для удоскона-лення технолог!i ращонально! в1дробки бурових дол1т [41], яка включае визначення стан1В динамично! ст!йкост1 КНБК i BHÖip з використанням математичних моделей поглиблення свердловин оптимальних значень осьового навантаження i швид-kocti обертання долота. Особлив1сть останнього полягае в тому, що 1дентиф1кац1Я моделей поглиблення та пошук оптимальних режимних параметр1в зд1йснюеться в област1 динамхч-HOi CTiÄKOCTi КНБК.

Результата дисертащйно! роботи впровадкен1 в ДП "Укрбургаз", об'еднаннях "Укрнафта", "Полтавнафтогазгеолог1я", "Захгдукргеолог!я", "бшсейнафтогазгеологхя", "Арктикморнаф-тогазрозв1дка" при öypiHHi 48.5 тисяч погонних метр1в свердловин. Шдрахований економ!чний ефект в:гд впровадження роз-робок склав 500.G тис. крб. (в ц!нах до 1990 року).

0CH0BHI ВИСНОВКИ I РЕКОМЕНДАЦН

1.Вперше для роторного öypiHHfl дано розв'язок загально! задач! cTiHKOCTi багаторозмхрно! бурильно! колони при натуральных граничних умовах на долот1. Враховано KiHyeBi сили i моменти; розподхленх по довжинх зусилля В1Д ваги труб, вну-тр1трубно! i затрубно! промивально! р1дини; 1нерц1йне навантаження в!д обертання компоновки ротором; втрати тиску на долотз:, в Tpyöi та затрубному npocTopi. ОиДнено вплив основных режимно-технолог1чних фактор1в на критичн1 значения па-раметр!в задаЧ1.

Складено i розв'язано системи рхвнянь Ирхгофа-Клебша, HKi описують просторов! форми умовно! р1вноваги бурильно! колони П1Д д!ею комплексу навантажень, що KpiM зусиль пере-числених вшце враховуе сили i моменти тертя труб об CTiHKy

вертикально! або похило! свердаовиии. Запропоновано шляхи

практично! реалгзацН нових б!лын загальних формул для параметр! в пружно? Л1Н1т компоновки. Цв, зокрема, знаходження координат початку формування гвинтово! спграл!; розрахунок осьового навантаження, що передаеться колоною трус на виб1й; визначення втрат моменту тертя по довжшп бурильно! колони; статичний розрахунок компоновки на мхцнхсгь.

2.Розроблено теоретичн! основи вивчення взаемод!! бурильно I колони з! отгнкою свердловипи дов!лыюго проф!ло. Обгрунтовано доц!льн!сть використання в таких задачах кут1В Ейлера-Крилова, знайдено формули для кривини ! кручения пружно? л!Н11 компоновки. Узагальнено схему кутових змщень Ейлера-Крилова на випадок характеристики ос! свердловини в!дносно стор1Н св!ту. Запропоновано загальну схему розв'яз-ку р1внянь Клрхгофа для незЫьно! дхлянки труб у СЕердловиш довхльного профЬчю при голсномних та неголономних в'язях.

3.Розроблено уяагальнен1 мэтематичш модел! для вивчення 1гоздовта1х, коутшшних та пошсачниэс колгошь бурильно! колон и, характерною особлив!стю яких е вр-охування в'язкого зовшшнього та частотно-незаложного Бнутр!шнього тертя в ме-талах. При визначеннх остзннього використатто г!пот°зи о.С.Сороклна та Бока~Шл!ше-Колэра вШовШо при стац!онзр-них та нестацхонарних динам!чш1Х режимах роботи механхчно! системи. Для типових, зокрема, розглядуваних в дисертацП компоновок логарифм!чн1 декременти затухания склали 14.014.2 % для поздовших, 3.6-3.7 % - для крутилъних т 26.333.1 % - для поперечних ехльних коливань. Одержано нов! формула для визначення власних частот коливань багаторозмхрних колон, як! добре, узгоджуються з експериментальними даними ДОдхилення складае 1-8%).

- 40 -

Наведено аналгтичнх залвжност! для знаходження статичних I динам1чяих складових зм1щень, сил, момент 1 в та напружень в перерхзах труб, передавальних функц1й бурильно! колони, до складу яко! можуть входити опорно-центруюч1 та в1брозахисн1 пристро!. Встановлено, що при нормальних умовах роботи кое-ф1ц1ент динамхчност! шарошкових дол1т складае 0.2-0.45 для поздовжнхх та 0.7-2.5 для крутильних коливань компоновки.

4.3найдено I проанал!зовано розв'язок задач! про дина-М1чну ст1йкхсть обважненого низу бурильно! колони з ураху-ванням вхдносного I переносного крутних момент1в, втрат тис-' ку на долот1 та 1нервдйних складових в1д руху провдвалъно! рхдини I обертання компоновки.

Дано теоретичне обгрунтування емп!ричним кривим швндкос-Т1 змлни статично! • складово! осьового навантаження Р0 в час1 в залвжност! в1д !! величини на долой при бур!нн1 з загаль-мованим барабаном линвонамотувача, як способу д1агностування стан1В параметричного резонансу при поглибленнх свердловин роторним способом. В результат! промислових експеримент1в встановлено В1Дновлюван1сть дослхдхв для оцхнки станхв дина-М1ЧН01 стхйкостх КНБК та одержано типоВ1 форми еийричних кривих |АР0!/дг = 1(Р0,и0).

Аналхтично 1 в промислових умовах вияснено вплив основ-них режимно-технолог1Чних парамер1в на меж1 робочих д!апазо-нхв зм!ни осьового навантаження на долото, що в1дпов!дають областям динам1чн01 ст1йкост5 обважненого низу бурильно! колони.

5.Встановлено, що включения до складу КНБК амортизатора-роз'еднувача призводить до виникнення динам1чно активно! д!лянки, яка дозволяе створити додаткове навантаження на долото 1, при униканн! в процес! експлуатаци бурильного

!нструменту зон параметричного резонансу, тим самим п!двищи-ти ефективн!сть руйнування гхрських порхд. Обгрунтовано теоретично I доведено експериментально доцдльшсть установки амортизатор!в в межах дхапазону довжга, що в!дпов!дають основной (пернпй) облает! динакично! ст1йкост! низу компоновки. За рахунок цъого механхчнз швидхисть бурхння ! проходка на долото зростають в середньому на 15-20%.

6.На основ! теоретичних дослхджень х результатов промис-лових випробувань при забезпеченн! заданого р1вня в!броза-хисту 1 динам!чно!' ст1йкост! компоновки запропоновано пхдб1р параметр! в НБК при однаковому або опереджувальному темп! зношуваност! озброення в пор!внянн! з! зношуван!стю опор зд!йснювати з умови п!дсилення, а при опереджувальному темп! зношуваност! опор - ослабления динам!чно1 д! I компоновки на долото. Показано, що бажано! зм!ни динамхчност! роботи поро-доруйнхвних хнетрументхв можна досягти за рахунок вибору м! сця установки, жорстк!сних та демпфуючих характеристик вхброзахисних лристро!в; використапня в компоновц! легко -сплавних бурильних труб; зм1ни довкини сбважненого низу бу-рильно! колони.

Теоретичними I експерименгалышми досл1Дя:екнями доведено доц!льн1Сть використання в рол1 перех!дних дхлянок в!д сек-ц!й одного типорозм!ру до !ншого обважнених бурильних труб зм!нно1 жорсткост1 (ОБТЗЖ) пропонованих конструкций, яха сприяють плавн!й змхнг напружвнь то илу комцоновки, пхдви-щенню над1йност1 ! довгов!чност! 11 елемент!в.

?.Удосконалено технолог1ю в!дробки шарошкових дол!т при бур!нн! свердловин роторним способом за рахунок проведения хдентифхкацп моделей поглиблення вибою та пошуку оптимально значень осьового навантаження ! швидкост! обертання ро-

- 42 -

тора в областях динамично"! ст!йкост! низу компоновки.

8.Удосконалено в1дом1 (регулятори РДБК, шляхом шдбору характеристик пружних елемент!в) та запропоновано hobî (ОБТЗЖ, амортизатори АБ-212) T8XHi4Hi р!шення, направлен! на шдвищення показшкхв поглиблвння свердловин i термхну служ-би елементхв компоновки. Орган!зовано виготовлення i впрова-дження цих npiicTpoïB при роторному бурхнн! свердловин, створено 1нструктивн1 документа, як! регламентують ïx викорис--' тання.

Основний 3MicT дисертацП в!дображено в 67 наукових роботах, в тому числп

1.Векерик В.М., Мойсшшн В.М. Уравнения равновесия участков бурильной колонны в скважине произвольно ориентированной в пространстве/ИФИНГ- Ивано-Франковск, 1987,- 125 с.-Деп. в УкрНИИНТИ 18.09.87, 16 2602.

2.Мойсишин В.М. Крутильн! коливання бурильной' колони з амортизатором//Нафтова i газова промислов!сть,- 1993,- M Z.-G. 24-25.

3.Мойсишин В.М. Про спгральний Поздовжнхй згин pyxoMoï бурильноï колони в свердловин!// Розв!дка i розробка нафтових i газових родовщ.- 1992.- J6 29.- С.48-53.

4.Мойсишин В.М., Чернов Б.О., Cîmkîb M.6. Вивчення на-пруженого стану бурильно? колони з обважненими бурильними трубами 3MiHHoï жорсткост1//Розвхдка та розробка нафтових та газових родовищ,- 1993.- ,№30.- С.50-59.

б.Мойсишин В.М., Чернов Б.О, CiMKiB M.S. Визначення до-тичних напружень в колон! з обваженими трубами змхннох жорс-ткост!//Розв!дка та розробка нафтових та газових родовищ.-1993.- Л 30.- С.62-67.

б.Мойсишин В.М. Про ст!йк!сть багаторозмхрно'х колони бу-

рильних труб//Розв1даа та розробка нафтових та газових родо-еищ: 36. наук, праць.- К.:УМК ВО, 1991,- С.32-34.

7.Мойсишин В.М., Шиикз A.M. Врзхунання онорно-центрую-чих елемант1В при вивченнт динам1ки бурильнох колони // Poseí дка та розробка нафтових та газових родовищ: 36. наук, праць.- К.: НМК ВО, 1991.- 0.29-31.

а.Мойсишин В.М., Пллпка A.M. Аналхтичне досдгдження ди-намхки бурильно! колони при öypiHHi TypöimfflM способом//Роз-шдка та розробка лафтоних i газових родсвщ: 36. наук, праць.- К.: НМК ВО, 1991.- С.21-28.

Э.Мойсишин В.М. Поперечные колебения бурильной колоны с амортизотором// Методы и средства техн. диагностики: Сб. научи . работ.- Ив.-Франковск: МП "Контакт", 1992.- C.I3I-I36.

10. Мойсишик В.М. .Геращенко Н.В. Влияние жескости и места установки амортизаторов крутильных колебаний на динамшсу бурильной колонны// Метода и сродства техн. диагностики: Об. научн. работ,- Ив. -Франковой: PvUI "Контакт", 199?..-С. 140- 147.

' Г ''' у - р. '/ ■ у ::.'' -f-- U :. - ■[' ■ ■ '■ t-[ ' г' / у11

амортизатора на воличзну данашческой составляющей осевой силы на долоте//Методы и средства техн. диагностики: Сб. научи. работ.- Ив.-Франковск: МП "Контакт", Т992,- О ЛВО- 165.

12.Мойсишин Б. Управл1ння динамхкою та нэпруженим станом бурильно! колони//Зб. статей míжнар. -конф. "Проблеми í шляхи энергоззбезпечекня Укра!ни",ч.2.- Твано-Фрашйвськ: 1ФДТУНГ, 1995.- С.41-43.

13.Мойсишин В., Векерик В. Визначення дкнамтчних характеристик бурильнох колони при поперечних коливаннях//Зб. статей м!жнар. конф. "Проблеми i шляхи енергозабезпечення Укра!ни", Ч.2.- 1вано-Франк1Бськ: 1ФДТУНГ, 1995.- С.46-49.

14.Рибчич I., Мойсишин В., Мислюк М. Технолог1я рацго-

нальнсн вгдробки шарошкових дол!т при роторному бурхннх//3б. статей мхжнар. конф. "Проблеми i шляхи енергозабезпечення Укра'1ни", Ч.2.- 1вано-Франк1вськ: 1ФДТУНГ, 1995.- С.12-17.

15.Мойсишин В.М. Устойчивость форм равновесия многоразмерной бурильной колонны в скважине//Материалы Укр. конф. "Моделирование и исследование устойчивости систем", ч.2.~ К.: Общ. "Знание", 1993.- С.7-8.

16.Векерик В.И., Мойсишин В.М., Ненашев C.B. Влияние места установки амортизатора, в бурильной колонне на показатели бурения скважин//ЭИ (отечеств, опыт). Серия "Бурение".-ВЫП.5.- M.:ВНИМ0ЭНГ,I987.- С.12-14.

17.0шт применения амортизаторов для бурения скважин/ В.А.Вареник, И.М.Фрыз, В.М.Мойсишин и др.//ЭИ (отечеств, опыт). Серия "Бурение".- Вып.9.- М. :ВНИИ0ЭНГД987.- С.3-5.

18.Векерик В.И., Мойсишин В.М. Определение динамической составляющей осевой нагрузки на долото по данным колебаний верхней части бурильной колонны// Изв. вузов. Нефть и газ.-1986.- JÉ 4.- С.22-26.

19.Чернов Б., Мойсишин В., Cîmkîb M., Шдвищення експлуа-тац1йнох характеристики бурильжи колони за рахунок викорис-тання в КНБК OBT.3Mïhhoï жорсткостх/1Ф1НГ~ 1вано-Франк1вськ, 1994.- II е.- Деп. в ДНТБ Укра'1ни 7.02.94. J6 260.

20.Мойсишин В. Напруження згину в колонах труб при роторному 6ypiHHi/IiIHr- 1вано-Франк1Бськ, 1993.- 12 е.- Деп. в ДНТБ Украхни 19.07.93. № 1539.

21.Мойсишин В., Чернов Б., Cîmkîb M. Вплив труб 3mïhhoï жорсткост1 на динам!ку бурильно! колони/ШНГ- 1вано-Фран-KiBCbK, 1993.- 12 е.- Деп. в ДНТБ Украхни 08.07.93. Jè 1439.

22.Навроцкий Б.И., Мойсишин В.М. Оценка влияния конструктивных параметров протекторов на динамику бурильной

колоннк/МФМНГ- Ивано-Франковск, IS93.~ 13 с,- Деп. в ГНТБ Украины 14.06.93, JS ÎI44.

23.Навроцкий Б.К., Иойоипин В.М. Аналитическая оценка з^фективкоетп протекторов ведущей бурильной трубы при роторном способе бурения/МФИНГ- Ивано-Франковск, 1992,- 37 с.~ Двп. в ГНТБ Украины 16.10.92, * IS60.

24.Мойсишин В.М., Кравец II.Е. Вывод частотного уравнения продольных колебаний бурильной колонны во вязко-пдзстичвской жидкости/ИФИНГ- Кв.-Франковск, 1991.- 10 с,- Деп. в УкрНИИ НТИ 12.04.91, J® 500.

25.Мойсишин В.М., Кравец П.Е. Анализ частотного уравнения продольных колебаний бурильной колонны во вязко-пластической жидкости/ИФИНГ- Ив.-Франковск, 1991.- 6 е.- Деп. в УкрШМНГМ 12.04.91, ,4 499.

26.Определение осевых усилий в сечениях бурильной колоны при бурении с плавучих оредств/Векерик В.И., Дроздов Н.П., Мойсишин В.М. и др./ИФКНГ- Из.-Франковск, 193?.- 14 е.- Д-п. в УкШИШГГИ ?5>,Р7.35 Г'99.

27.Векеркк Б.К., Ненашев C.B., Мойскпше В.М. Моделирование- колебаний бурильной колонны при работе долота и расширителя шарошечного типа на зируго-вязком забое/^ФШГ- Ив,-Франковск, 1989.- 27 е.- Деп. в УкрШИНТИ 13.04.89, M 1058.

28.Векерик В.И., Пицык Р.Л., Мойсишин В.М. Влияние износа вооружения на продольше колебания, возбуждаемые шарошечным Долстом/ИФИНГ- Ив,- Франковск, 1988.- 9 е.- Деп. в Укр НИЖГИ 29.02.88, të 591.

29.Мойсишин В.М., Венерик В.И. Математическая модель экспериментального стенда для исследования динамического режима работы шарошечного долота/ИФИНГ- Ивано-Франковск, 1987.13 е.- Деп. в УкрНИИНТИ 09.03.87, J6 1377.

- 46 -

30.Математическая модель вертикальных колебаний бурильного инструмента при проводке скважин совмещенным способом с использованием в компоновке двух амортизаторов/В.И.Векерик, В.М.Мойсишин.С.В.Ненашев и др./ИФМНГ- Ив.- Франковск, 1987.10 е.- Деп. в УкрНШНТИ 09.03.87, JÉ 921.

31.Мойсишин В.М. К вопросу о взаимосоответствии положений динамики твердого тела и статики тонких стержней/ИФИНГ-Ив.- Франковск, 1987.-9 е.- Деп. в УкрНШНТИ 09.03.87, Л 920.

32.Мойсишин В.М., Векерда В.И. Исследование закономерностей взаимодействия бурильной колонны со скважиной/ИФИНГ-Ив.- Франковск, 1987.-12с.- Деп. в УкрНШНТИ 06.03.87, № 914.

33.Исследование влияния характеристик бурового амортизатора и места его установки на колебания елементов бурильной колонны/ В.И.Векерик, М.В.Мойсишин, В.А.Вареник и др./ИФИНГ-Ив.- франковск, 1987.-а е.- Деп. в УкрНШНТИ 09.03.87, № 915.

34.Векерик В.И., Мойсишин В.М., Ненашев C.B. Исследование динамического режима работы компоновки бурильной колонны при совмещенном способе бурения/ИФМНГ- Ив.-Франковек, 1987.9 е.- Деп. в УкрНИИНТИ 06.03.87, J6 913. .

35.Векерик В.И., Мойсишин В.М. Аналитическое исследование колебаний бурильной колонны при включении в ее компоновку амортизаторов/ИФИНГ- Ивано-Франковск, 1987,- 7 е.- Деп. в УкрНШНТИ 06.03.87, M 912.

36.Векерик В.И., Мойсишин В.М. Исследование динамического режима работы бурильной колонны с учетом влияния конструктивных параметров буровой установки/ИФИНГ- Ивано- Франковск, 1984.- 13 е.- Деп. в УкрНИИНТИ 02.01.85, Л 5.

37.Мойсишин В.М., Векерик В.И. Исследование закономерностей изменения динамической нагрузки на шарошечное долото при бурении на стенде/ИФИНГ- Ивано-Франковск, 1984,- 13 е.-

- 47 -

Деп. В УкрНМШТИ 02.01.85, М 6.

38.Мойсишин В.М. Повышение эффективности процесса бурения на основе изучения работы бурильной колонны в скважине: Автореф. канд. дисс,- Ивано-Франковск, 1988,- 25 с.

39.А.с. I? 17782 СССР, МКИ В 21 В 4./02. Винтовой забойный двигатель/ В.LI,Венерик, В.М.Мойсишш, В.В.Гайдыч и др,-J6 4698751/03; Заявл. 31.05.83; Опубл. 07.0-3.92.- Бил. № 9.

40.А.с....России, МКИ S 21 В 17/02. Утяжеленная бурильная труба/В. А .Чернов, В.М.Мойсишш, М.Е.Симкив и др.- Поло-гит. реш. 93-041 199/03; Заявл. 24.01.94.

41.Методика рационально! вхдробки дол!т при роторному öypiHHi з урахуванням динамтчно! ст1йкост! КНБК/ М.А.Мислюк, В.М.Мойсишин, 1.й.Рибчич та iH./ДП "Укрбургаз".- Затв. у ДП "Укриургаз" 08.02.94,- Красноград, 1994.- 46 с.

42.Мойсишин В.М., Чернов В.О., Cimkib М.5. Заотосування обважнених С-урильшн труб змл-шо! аерсткоотт при эксплуатации г.урильноТ колони/!ФТНГ Затв. у БО "Укрнэфта" 23.12.93, j ЫС ПНГГ .44.12.93. - Твано-Франклвськ, 199К.- 7Я о.

дй.Векерик В.И., Мойсишин В.М. Инструкция по подбору параметров виброзаштных инструментов для бурения скважин на коре с плавучих средств/Ж'ИКГ- Утв. з ПО АШРР 27.12.89,-Мвано-^ранкковск, 1989,- 55 с.

44.Векерик В.И., Мойсишин В.М. Инструкция по применению виброзащитных инструментов в компоновке бурильной колонны при бурении вертикальных скважин/ИФМНГ- Утв, в 110 "Укрбургаз" 20.01.87,в ПРО ПНГГ 20.СБ.87.-Ив.-Франковое,1987.- 81с.

45.Мойсишин В.М., Мислюк М.А., Рибчич 1.И. Пгдб1р режим-них параметр1в бур1ння з врахуванням стхйкост! бурильно! колони// Тези наук.-техн. конф. ШНГ, ч.1.- 1вано-Франк1вськ, 1994.- С.61.

- 48 -

46.Рибчич 1.И., Мислюк M.А., Мойсишин В.M. Метод регулю-вання рекШ1В бур1ння на ochobî экспериментов 1з загальмова-ним барабаном Сурово! лебгдки та результати його вивчення в промислових умовах// Тези наук.-техн. конф. 1Ф1НГ, Ч.1.-1вано-Фрашйвськ, 1994.- С.62-63.

47.Мойсишин В.М. Динамична стойпсть бурильно! колони// Тези конф. 1Ф1НГ, Ч.1.- 1в.-франк1вськ, 1994.- С.127-128.

48.Мойсишин В.М., Кравець П.Е. Управл1ння динамкою бу-рильно г колони при Л1КВ1дац11 прихоплень ударними механ1зма-ми//Тези наук.-техн. конф. 1ФШГ.-1в.-Франк1вськ,1992.-С.90.

49.Векерик В.И., Пицык Р.Л., Мойсишин В.М. Влияние компоновки бурильной колонны на эффективность углубления скважин шарошечными долотами//Тезисы докл. Всесоюзн. конф. "Механика горных пород при бурении".-Грозный:ГНИ, 1988.-С.35-36.

50.Мойсишин В.М., Векерик В.И., Червак З.Д. Установление взаимосвязи между показателями динамического.взаимодействия долота с забоем скважины и вибрациями верхней части бурильной колонны//Тезисы докл. 5-ой Всесоюзн. научн.-техн. конф. "Разрушение горных пород при бурении скважин", т. III.- Уфа, УВД, 1987.- С.39-40.

Мойсишин В.М. Основы механики бурильной колонны при углублении скважин роторным способом.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.10 - Бурение скважин, Ивано-Франковский государственный технический университет нефти и газа, Ивано-Франковск, 1996.

Защищается 50 научных работ, содержащих результаты аналитических и экспериментальных исследований механики бурильной колонны при углублении скважин роторным способом. Сформулированы и решены общая задача устойчивости многоразмерной

бурильной колонны при естественных граничных условиях на долоте, задачи о динамической устойчивости утяжеленного низа компоновки с амортизатором и без него. Усовершенствованы методика рационального использования энергии колебаний КНБК путем подбора ее параметров и технология отработки шарошечных долот на основе экспериментов с заторможенным барабаном лебедки.

MoiK.yehyn V.tt. Гпе Pi'iiioipleS oi Drill Column MeGlianinos in the Process of Borehole deepening at Rotary Drilling.

The thesis stand for a Doctor of Technical Sciences Degree in the field of Borehole Drilling (05.1(i>.10), Ivano-Frankivsk State Oil and Gas Technical University, Ivano-Frankivsk, 1996.

Fifty scientific papers are defended, which contain the results of analytical and experimental researches of drill column mechanics in the process of borehole deepening at rotary drilling. The genera"! taek 11 f stability of multiplied aril; сгОлшп ar natural loum.iary cone I tienf a bit Law been solved. The tasks of dynamic stability of the weight increasing bottom of drilling • string assembly with, shock-absorber and without it have beer; defined. Methods of rational energy use of drilling string assembly oscillation by method of choosing its parameters and rolling drilling bit technology on the base of experiments with a brake drawworks drum has been perfected.

Ключов! слова: бурильна колона, роторке буришя, cTiflKicTb, коливання, динамхчна ст1йкхсть обважненого низу бурильно! колони, вхброзахисний прястрЩ.

В.М. Мойсиишн