Ликвидация прихватов с помощью ударных механизмов

Отличительной особенностью ударных механизмов является наличие бойка, который совершает удары по наковальне, связанной с прихваченным инструментом. Технология применения ударного механизма (далее УМ) при работе в ударном режиме заключается в выборе места его установки и рациональной компоновки бурильного инструмента; обеспечении наиболее высокой энергии каждого удара, которая при заданной массе ударной части сводится к реализации максимальной скорости удара бойка по наковальне.

УМ следует устанавливать как можно ближе к верхней границе прихвата, где и отвинчивают свободную часть инструмента. УМ соединяют с прихваченным инструментом через предохранительный переводник. Над УМ размещают УБТ соответствующего диаметра и массой, примерно равной массе прихваченного инструмента. УМ наиболее эффективно работает в вертикальной скважине.

Работа УМ – это сложный технологический процесс, который основан на закономерностях взаимодействия стержневых ударных систем. Первая система – это бурильная колонна, на которой УМ спущен в скважину. Это система неоднородна по длине, так как составлена из стальных труб разного поперечного сечения с соединительными концами. Этот первый волновод, нижняя часть которого имеет боек, создает настоящий удар по наковальне, то есть по прихваченной колонне.

Вторая система (волновод) – это прихваченная колонна. Она тоже может быть достаточно длинной и неоднородной

Импульс напряжения, формирующийся при ударе, перемещается со скоростью звука по первому и по второму волноводам от места его зарождения, то есть УМ.

Расчет режима работы УМ сводится к нахождению условий, обеспечивающих наиболее высокую (максимальную) скорость удара при некоторых начальных данных. Фактически это сводится к определению рационального хода бойка, то есть основного конструктивного размера УМ.

Волновой режим работы УМ на прихваченный инструмент передает продольные волны разгрузки, которые формируются за счет упругого сжатия предварительно растянутой верхней свободной части прихваченного инструмента. Боек УМ для наиболее полной реализации этого режима не должен ударять по наковальне, то есть ход бойка должен быть больше удвоенной суммы амплитуд колебаний бойка и наковальне. Волновой режим работы может быть обеспечен УМ любой конструкции, однако необходимый ход бойка должен существенно превышать ход бойка при реализации ударного режима.

Рассмотрим на примере расчет УМ (ударного механизма)

Определим расчетные технологические характеристики УМ при следующих условиях: инструмент отвинтили над верхней границей прихвата на глубине 1920 метров, в скважине осталось УБТ массой 20 т, длиной 100 м, бурильные трубы длиной 1820 м с массой погонного метра 30 кг, средневзвешенное по длине сечение аварийной колонны по металлу 3,3*10^-3.

1. Примем ударную массу УБТ равной 20 т, т.е. соответствующую массе прихваченной компоновки.

2. Приняв плотность бурового раствора 1100 кг/м³ и запас прочности аварийной бурильной колонны на растяжение при работе УМ в вертикальной скважине а=1.5, находим максимально допустимое усилие расцепления замковой пары:

а=σ_т∙S/(1,15*m*g*β+G₂), (4.1)

где σ_т— предел текучести стали бурильных труб (σ_т=539МПа); S — площадь сечения труб по металлу, м²; m — масса аварийной колонны, т; β — коэффициент, учитывающий выталкивающую силу; G₂ – верхнее допустимое усилие при работе УМ, Н.

m = l₁*q₁+l₂*q₂+…+l_n*q_n (4.2)

где l₁,q₁,l₂,q₂,l_n,q_n – длины и массы погонного метра соответствующих секций аварийной колонны.

β = 1 – (ρ_р / ρ_ст) (4.3)

где ρ_р , ρ_ст – соответственно плотности раствора и стали (7850 кг/м³).

Для нашего случая:

m = 1820*30 = 54600 кг

β = 1 – (1100 / 7850)=0,86

Выражаем из формулы (4.1) величину G₂

G₂ = σ_т∙S – 1,15 * m * g * β * а) / а

Для нашего случая имеем:

G₂=(539*10⁶*3,3*10^-3-1,15*54600*9,8*0,86*1,5)/1,5=656 кН

Следуя рассматриваемому примеру, ограничимся усилием расцепления равным 600 кН.

3. Найдем время работы аварийной колонны без учета длины ударной массы УБТ.

t=2*l/c, (4.4)

Дата добавления: 2014-05-28; просмотров: 533; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!