Введение
Антивибрационные стабилизирующие компоновки нижней части бурильных колонн для безориентированного бурения скважин 18
1.1. Полукачественная идентификация компоновок нижней части бурильной колонны при бурении забойными двигателями 21
1.2. Основные положения оптимального синтеза (проектирования) компоновок нижней части бурильной колонны 26
1.3. Особенности динамического формирования забоя скважин 32
1.4. Анализ исследований по отработке забойных двигателей при наличии в компоновке бурильной колонны виброгасящих устройств 43
1.5. Отказы турбобуров. Их классификация и анализ 49
1.5.1. Внезапные отказы турбуров 51
1.5.2. Постепенные отказы 58
1.6. Анализ современных исследований по отработке компоновок и их рабочих элементов 65
1.6.1. Обзор опубликованных материалов по исследованию компоновок и их рабочих элементов 65
1.6.2. Результаты анализа промысловых данных по отработке забойных компоновок 68
1.7. Обзор существующих технических средств и способов регулирования азимутального искривления ствола наклонных скважин 73
1.7.1. Анализ факторов, вызывающих изменение азимутального угла ствола скважины 73
1.7.2. Обзор технических средств и способов регулирования азимутального искривления скважин традиционными КНБК 76
1.7.3. Анализ существующих теоретических исследований, описывающих азимутальное искривление при движении КНБК 81
Выводы по 1-й главе з
Исследования напряженного состояния забойных двигателей в процессе бурения наклонно направленных скважин в составе безориентированного КНБК 89
2.1. Исследование материала конусно-шлицевой полумуфты шпиндельной секции турбобура 89
2.2. Постановка задачи по исследованию упруго-напряженного состояния турбобура и его элементов 92
2.3. Действие изгибающего момента на турбобур в наклонно-направленной скважине. Выбор оптимальной длины шпиндельной секции турбобуров 93
2.4. Расчет нагрузок в радиальных опорах шпиндельной секции турбобуров при бурении обычными компоновками 98
2.5. Расчет нагрузок в радиальных опорах шпиндельной секции турбобуров с включением в компоновку нижней части бурильной колонны центрирующего элемента 105
2.6. Аналитическое исследование динамики компоновки нюішей части бурильной колонны с применением гидромеханических виброгасителей 108
2.6.1. Модель устройств подавления вибрации гидромеханического принципа действия 109
2.6.2. Уравнение движения компоновки нижней части бурильной колонны с виброгасителем типа ГЦ и ДГ НО
2.6.3. Аппроксимация невязкого демпфера 114
2.6.4. Решение системы уравнений колебательной модели 117
2.6.5. Оценка эффективности гашения продольных колебаний бурильного инструмента виброгасителями типа ГЦ и ДГ 119
2.7. Аналитические исследования работы компоновок в процессе буре
ния сильно искривленного ствола скважин 125
2.7.1. Исследование нестационарных колебаний компоновок при буре
нии наклонных скважин. 126 2.7.2. Теоретические принципы синтеза антивибрационных КНБК 140
2.8. Аналитическое обоснование использования гироскопического эф
фекта для регулирования азимута ствола наїслонно направленных скважин 143
2.8.1. Описание механизма регулирования азимутом посредством гироскопического эффекта 143
2.8.2. Аналитическое исследование статического упруго-напряженного состояния КНБК, содержащей гироскопический регулятор азимута 149
2.8.3. Определение скорости прецессии устройства гироскопического типа с учетом колебаний КНБК при бурении наклонных скважин 153
2.8.4. Определение добавочной отклоняющей силы на долоте от действия гироскопического момента регулятора азимута 160
Выводы по 2-й главе „ 163
Разработка наддолотных гидромеханических устройств и совершенствование забойных двигателей для бурения наклонных скважин 166
3.1. Разработка конструкций технических средств подавления вибраций 167
3.1.1, Конструкция наддолотного демпфера типа ДГ 167
3. 1.2. Конструкция демпфера типа ДГМ 170
3.1.3. Конструкция гидравлического центратора типа ГЦ 171
3.2. Гидродинамика демпфирующих устройств при гашении продольных колебаний бурильного инструмента 174
3.3. Промысловая оптимизация конструкций разработанных устройств 184
3.4. Результаты опытного бурения с применением гидромеханических устройств 187
3.5. Разработка турбобура для наклонно направленного бурения скважин 191
3.6. Экономическое обоснование применения гидродинамических виброгасителей 197
Выводы по 3-й главе 199
Разработка стабилизирующих антивибрационных компоновок 200
4.1. Модернизация конструкции наддолотного глубинного демпфера 201
типа ДГ-195 4.2. Конструкция гидродинамического демпфера типа ДГ-195М 203
4.3. Лабораторные испытания упругих элементов демпферов 210
4.4. Конструкция усовершенствованного гидравлического многоступенчатого демпфера типа ДГМ-240М 213
4.5. Конструкция виброгасителя центратора бурильного инструмента типаВЦ-212 217
4.6. Конструкция виброгасителя-центратора бурильного инструмента типаВЦ-215,9 219
4.7. Конструкция регулируемого виброгасителя-центратора бурильного инструмента типа ВЦ 222
4.8. Конструкция неразъемного протектора бурильных труб 224
4.9. Конструкция устройства для изменения азимута ствола скважины 227
4Л0. Конструкция виброгасителя-калибратора 230
4.11. Проектирование антивибрационных компоновок „ 234
4Л2. Промысловые испытания конструкций разработанных технических средств в составе антивибрационных компоновок 240
4 Л 2 Л. Условия испытаний антивибрационных компоновок 240
4.12.2. Результаты опытного бурения наклонно направленных скважин с применением демпферов 241
4.12.3. Промысловая отработка антивибрационной стабиизирующей компоновки с виброгасителем-центратором 247
4.13. Экономическое обоснование применения антивибрационных стабилизирующих компоновок 251
Выводы по 4-й главе 252
Разработка технических средств и способов их применения для регулирования азимута нефтяных и газовых скважин 254
5.1. Разработка конструкций гироскопических регуляторов азимута 254
5.1.1. Конструкция гироскопического регулятора азимута типа С А 254
5.1.2. Разработка конструїсции устройства для направленного бурения типаГРА 257
5.2. Разработка конструкции героторного устройства для управления компоновкой нижней части бурильной колонны в скважине 263
5.3. Расчет и проектирование гидравлических вращателей для гироскопического регулятора азимута 271
5.3.L Расчет гидравлического вращателя, выполненного в виде сегне рова колеса 271
5.3.2. Расчет и проектирование высокоскоростной осевой турбины 273
5.3.3. Лабораторные измерения кинематического момента гироскопического регулятора азимута типа СА-1М 278
5.4. Промысловые испытания гироскопических регуляторов азимута типа СА 283
5.4.1. Условия испытаний гироскопических регуляторов азимута типа СА 2S3
5.4.2. Опытное бурение с гироскопическими регуляторами азимута типа СА 285
5.4.3. Принципы конструирования гироскопических регуляторов азимута 291
5.5. Усовершенствование конструкции гироскопического регулятора азимута типа ГРА 293
5.5.1. Технические требования 294
5.5.2. Повышение эксплуатационных характеристик гироскопических регуляторов азимута типа ГРА-195 298
5.5.3. Испытание мелкосерийной партии гидравлических ориентаторов ГРА. 300 Выводы.по 5-й главе 301
6. Специальные забойные компоновки 303
6.1. Колтюбинговые компоновки для бурения горизонтальных и многозабойных скважин 303
6.2. Компоновки для борьбы со случайными колебаниями 316
6.3. Расчет параметров специальных компоновок при вынужденных продольных колебаниях их рабочих элементов как связанных осцилляторов 319
Выводы по 6-й главе 330
7, Основные выводы и защищаемые положения 331
Литература
