Введение
1 Анализ теоретических и экспериментальных исследований работы скважинных механизмов и буровых насосов 13
1.1 Анализ результатов исследований по разрушению горных пород 17
1.2 Анализ моделирования процессов при бурении скважин 30
1.2.1 Анализ исследований динамики работы долота на разрушаемом забое 30
1.2.2 Анализ исследований динамики бурильного инструмента 37
1.2.3 Анализ исследований по моделированию процесса бурения и оптимизации его режимов 48
1.3 Анализ исследований работы и характеристик гидравлических забойных двигателей 50
1.3.1 Энергетические характеристики турбобуров 51
1.3.2 Энергетические характеристики винтовых забойных двигателей 60
1.3.3 Сравнительный анализ характеристик забойных двигателей 69
1.4 Исследования работы буровых насосов в условиях колебания давления в потоке промывочной жидкости 73
1.5 Анализ исследований процессов передачи энергии при углублении скважины 75
Выводы по разделу 1 78
2 Системно-аналитический подход к решению проблем в бурении скважин 80
2.1 Основные понятия и определения 80
2.2 Моделирование системы «буровой насос - бурильный инструмент -скважина» 83
2.3 Построение моделей систем (подсистем), отражающих передачу энергии 88
2.4 Закономерность передачи энергии от источника к потребителю 92
2.5 Способ построения моделей при передаче энергии от источника к потребителю 98
Выводы по разделу 2 102
3 Оптимизация породоразрушающей вершины зуба долота и эффективного их расположения на шарошке 103
3.1 Основные понятия и определения 103
3.2 Обоснование формы породоразрушающей вершины зуба долота 107
3.3 Моделирование механизма разрушения породы под ПВЗД 112
3.4 Энергоемкость разрушения горной породы в скважине 116
3.5 Проектирование шарошки с эффективным расположением зубьев 118
Выводы по разделу 3 125
4 Методика экспериментально-теоретического исследования и моделирования работы шарошечного долота на разрушаемом забое 126
4.1 Теоретическое исследование работы шарошечного долота 127
4.2 Экспериментальное исследование нагруженности секций шарошечного долота 150
4.3 Использование результатов экспериментальных исследований для уточнения аналитического способа определения сил, действующих на шарошку со стороны разрушаемой породы 163
4.4 Моделирование работы шарошечного долота на разрушаемом забое 166
Выводы по разделу 4 167
5 Развитие научно-методических основ моделирования характеристик турбобуров и винтовых забойных двигателей 169
5.1 Совершенствование моделей характеристик турбобуров и винтовых забойных двигателей 171
5.2 Совершенствование методов расчета параметров характеристики турбобура 177
5.3 Методика проектирования модели характеристики турбобура 182
5.4 Методика проектирования модели винтового забойного двигателя 185
Выводы по разделу 5 191
6 Совершенствование методов проектирования и формирования режимных и технологических параметров процесса углубления скважин 192
6.1 Совершенствование методов расчета частоты вращения вала турбобура и осевой нагрузки на забой 193
6.2 Совершенствование метода расчета давления на выходе бурового насоса 197
6.3 Разработка новой конструкции устройства формирования осевой нагрузки на долото 201
6.4 Совершенствование роторно-шпиндельного способа бурения скважин для долот РСД с результатами промысловых испытаний 204
6.5 Обоснование причин поломок элементов низа бурильного инструмента 212
Выводы по разделу 6 215
Основные выводы и рекомендации 216
Список использованных источников 218
Приложения 241
