Визначення впливу вібрацій на втомне руйнування елементів бурильної колони
Вивчення питання визначення вібрацій в елементах низу бурильної колони в процесі заглиблення свердловини і її впливу на навантаження, що виникає в січеннях колони. Зв'язок між вібростійкістю колони на поверхні свердловини та навантаженнями внизу колони.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.09.2018 |
| Размер файла | 27,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
|
№ 1(5) * 2003 |
Науковий вісник Національного Технічного Університету Нафти і Газу |
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
|
ВИЗНАЧЕНHЯ ВПЛИВУ ВІБРАЦІЙ НА ВТОМНЕ РУЙНУВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ
Я.С. Гриджук, І.В. Цідило
Аннотация
бурильний колона вібрація свердловина
Обсуждается вопрос определения вибраций в элементах низа бурильной колонн в процессе углубления скважин и её влияние на напряжения, возникающие в сечениях колонн. Приведен аналитические зависимости, устанавливающие связь между виброскоростью колонн на поверхности скважин и напряжениями, возникающими в сечениях компоновки низа колонн
Annotation
Attention is drawn to the defining of the vibration in the elements at the bottom of the drilling the drillhole duping and its influence on the stress in the section of the column. Ihe analitical dependences, which connect the vibrospeed of the column on the surface of the drillhole and the stress in the sections of componation at the colomn bottom are shown
Виклад основного матеріалу
Бурильна колона є системою з розподіленою масою, що складається з великої кількості частин, між якими діють сили пружності, і будь-який елемент цієї системи, будучи носієм інерційних властивостей, володіє здатністю деформуватись. Для безаварійного процесу буріння необхідно чітко уявляти умови роботи бурильної колони і знати напруження, які виникають в її елементах.
Руйнування елементів колони в більшості випадків носить втомний характер, що спричинюється дією змінних динамічних навантажень (згином та поздовжніми і крутильними коливаннями бурильної колони). Основним фактором, який сприяє виникненню змінних напружень, є знакозмінний згин, що виникає при обертанні колони. Аналіз аварійності з бурильними трубами засвідчив, що 85% аварій відбувається з різьбовими з'єднаннями елементів бурильної колони і носить втомний характер.
Так, автор [1], аналізуючи відмови і недоліки, пов'язані з коливаннями різьбових з'єднань бурильної колони, розглядає декілька методів зниження інтенсивності змінних напружень: частотну відстройку колони від резонансів; зниження інтенсивності збурюючих сил; демпфування коливань; дослідження коливань бурильної колони в реальних умовах заглиблення свердловини. Розглядаючи позитивні і негативні сторони цих методів, автор зупинився на останньому.
Визначення вібрацій в умовах заглиблення свердловини, особливо в елементах низу бурильної колони, можна провести таким чином. Вимірявши величину віброшвидкості бурильної колони на поверхні свердловини і використовуючи певні передавальні функції, можна отримати величину віброшвидкості, що діє в елементах низу колони. Гранично допустима величина віброшвидкості з позиції втоми різьбових з'єднань компоновки низу бурильної колони має вигляд [1]
, (1)
а для різьбових з'єднань колони бурильних труб -
, (2)
де: - межа витривалості; - середня робоча напруга; - межа міцності матеріалу з'єднання; - густина матеріалу з'єднання; - коефіцієнт надійності, який залежить від величини реальних крутних моментів згвинчування різьбових з'єднань; - динамічний коефіцієнт, який залежить від відносної концентрації напруження по об'єму конструкції і типу вібрації: .
Зв'язок між віброшвидкістю колони на заданій глибині свердловини та віброшвидкістю колони на її поверхні подається у вигляді передавальної функції по швидкості
. (3)
Передавальна функція бурильної колони є елементом системи регулювання при управлінні процесом буріння свердловин. Тому функціонування працездатної системи управління процесом буріння вимагає знання динамічних властивостей бурильної колони [2]. Ці властивості описуються диференційними рівняннями або передавальними функціями, які повинні якомога точніше відображати дійсну систему [3, 4] і не бути надто складними.
Як вже було зазначено вище, бурильна колона є об'єктом із розподіленими параметрами, вхідними величинами якого є швидкість руху верхнього кінця колони на поверхні свердловини та навантаження на гаку , а вихідними - швидкість руху нижнього кінця колони на глибині в момент часу і навантаження на долото . Як модель бурильної колони приймається довгий стержень, на кінці якого знаходиться обважнений низ разом із забійним двигуном, сумарна маса яких рівна . Динамічні властивості такої колони моделюються поздовжніми коливаннями, які описуються такою системою диференційних рівнянь з частковими похідними:
, (4)
де:- зусилля в точці х колони в момент часу t; - швидкість точки в момент часу ; - маса одиниці довжини колони; - модуль пружності матеріалу колони; - площа поперечного перерізу колони; - коефіцієнт втрат на тертя, пропорційний швидкості.
Початкові умови
; ; для всіх .
Граничні умови
; для будь-якого .
Згідно з [2], із застосуванням перетворення Лапласа до рівнянь, що описують поздовжні коливання колони і врахуванням відповідних початкових та граничних умов, передавальна функція по швидкості подається у вигляді
, (5)
де: , ,
, , .
Після підстановки виразів (1), (2) і (5) в (3), отримаємо залежності для визначення допустимої віброшвидкості верхнього кінця колони
; (6)
.(7)
Вимірявши величину віброшвидкості бурильної колони на поверхні свердловини за допомогою реєструючої апаратури і порівнявши її із гранично допустимою величиною віброшвидкості, визначену за допомогою останніх залежностей, можна встановити, чи перевищує вона допустиму.
Отже, щоб уникнути значного впливу вібрації на втомне руйнування елементів бурильної колони, необхідно щоб середня пікова амплітуда віброшвидкості не перевищувала гранично допустиму ні в одному перерізі компоновки колони.
Література
1. Лисканич М.В. Границя втоми різьбових з'єднань при інтенсивних коливаннях бурильної колони //Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ. Серія: Нафтопромислове обладнання. Івано-Франківськ: ІФДТУНГ. 1996. Вип. 33. С. 61-66.
2. Семенцов Г.Н. Автоматизація процесу буріння свердловин. Івано-Франківськ, 1988. 300 с.
3. Болотин В.В. Метод теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1982. 351 с.
4. Шор Я.Б. Статистические метод анализа и контроля качества надежности. М.: Сов. радио, 1962. 512 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Типи та конструкції свердловини. Призначення та конструкція бурильної колони та її елементів. Умови роботи бурильної колони в свердловині. Конструкція і характеристика ведучої, бурової та обважненої труби. Експлуатація бурильних труб, техніка безпеки.
дипломная работа [8,8 M], добавлен 25.06.2009Призначення та область використання установки виробництва аміаку. Вибір опори колони. Визначення діаметрів штуцерів. Конструкція та принцип дії апаратів, основних складальних одиниць та деталей. Розрахунок поверхні теплообміну котла - утилізатора.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 25.01.2017Призначення і аналіз умов роботи бурильної колони. Розгляд механізму абразивного зношування. Розробка технологічного процесу зміцнювального наплавлення. Основи експлуатації бурильних труб з приварними замками, наплавленими зносостійкими поясками.
курсовая работа [526,9 K], добавлен 23.09.2014Експлуатація промислових насадкових колон. Фізико–хімічні основи процесу ректифікації. Розрахунок основного обладнання. Матеріальний баланс ректифікаційної колони. Розрахунок та вибір кожухотрубного теплообмінника–холодильника кубового залишку.
курсовая работа [629,7 K], добавлен 15.11.2015Огляд методів виробництва вінілацетату. Побічні продукти синтезу вінілацетату та методи їх використання. Вибір та опис технологічного вузла ректифікації. Розрахунок ректифікаційної колони. Гідравлічний опір колони, розрахунок насоса та дефлегматора.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 19.07.2014Технологічна схема установки, оцінка подібних апаратів в промисловості. Вибір конструкційних матеріалів. Технологічний розрахунок: матеріальний та тепловий баланс, параметри підконтактного теплообмінника. Конструктивний розрахунок колони синтезу аміаку.
курсовая работа [262,6 K], добавлен 10.12.2010Найбільший діаметр свердління в сталі. Відстань від осі шпинделя до напрямних призматичної колони. Установче переміщення свердлильної головки. Визначення похибки базування. Розрахунок сил закріплення заготовки. Вибір та розрахунок силового приводу.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 08.12.2011Схема та принцип роботи ректифікаційної установки періодичної дії, вибір тиску і температурного режиму. Матеріальний та тепловий розрахунок установки. Визначення флегмового числа і побудова діаграм рівноваги. Гідравлічний розрахунок ситчатих тарілок.
курсовая работа [770,1 K], добавлен 30.04.2014Вибір типу та параметрів обладнання для буріння свердловини. Умови роботи швидкозношуваних деталей бурового насоса, види, характер та механізм їх руйнування. Зусилля, діючі в елементах кривошипно-шатунного механізму. Монтаж та експлуатація обладнання.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 07.01.2015Розрахунок настилу та балок настилу. Перевірка міцності підібраного перерізу головної балки за нормальними напруженнями та зміна перерізу по довжині. Монтажний стик головної балки, його розрахунок за допомогою зварювання. Вибір розрахункової схеми колони.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 16.03.2012Стимулювання розвитку хімічної галузі. Установки для отримання спирту-ректифікату. Матеріали для виготовлення основних частин колони. Технологічний розрахунок апарату. Основні положення перегонки. Поняття про дефлегмацію. Проста перегонка під вакуумом.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.06.2011Дослідження впливу геометрії процесу різання та вібрацій робочого інструменту на виникнення нерівностей поверхні оброблюваного матеріалу. Характеристика причин формування шорсткості заготовки, пов'язаних із пластичною та пружною деформаціями матеріалу.
реферат [388,7 K], добавлен 08.06.2011Проектування тарілчастої колони безперервної дії для розділення суміші метилового спирту і води при атмосферному тиску. Підбір розбірного пластинчастого підігрівача вихідної суміші з симетричною двухпакетною схемою компонування пластин. Розрахунок насосу.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.11.2013Біохімія та мікробіологія процесу виробництва, характеристика дріжджів і умов їх життєдіяльності, біохімія бродіння та дихання. Аналіз асортименту і характеристика готової продукції. Розрахунок основного та допоміжного обладнання, ректифікаційної колони.
дипломная работа [171,8 K], добавлен 05.09.2010Загальна характеристика технологічного процесу, в якому використовується гідравлічний прес. Конструкція та принцип дії. Контроль якості, види дефектів, методи їхнього усунення. Розрахунок циліндра, колони та умов термічного затягування гайок колон преса.
курсовая работа [793,6 K], добавлен 24.05.2015Швидкість реакції синтезу аміаку. Вплив тиску, температури та концентрації аміаку на протікання реакції. Оптимальне співвідношення реагентів. Розрахунок кількості теплоти при синтезі аміаку. Обчислення константи та продуктивності колони реакції синтезу.
контрольная работа [50,5 K], добавлен 05.04.2011Схема одноколонної атмосферно-вакуумної ректифікації з багаторазовим підведенням тепла. Технологічна схема ректифікації кам’яновугільної смоли в одноколонному агрегаті. Аналіз методу розрахунку складу фаз і числа теоретичних тарілок фракційної колони.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.06.2014Перегонка як спосіб розділення рідких сумішей, її розподіл на просту перегонку (дистиляцію) і ректифікацію. Розрахунок кінетичних параметрів процесу ректифікації. Особливості процесу ректифікації, його основні змінні. Розрахунок ректифікаційної установки.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 26.11.2012Короткий опис технологічного процесу ректифікації, його головні етапи. Обґрунтування методів вимірювання і вимірювальних комплектів для контролю основних параметрів технологічного процесу ректифікації. Опис схеми автоматичного контролю та сигналізації.
курсовая работа [50,2 K], добавлен 06.04.2015Технологічний процес заглиблення свердловин. Вимірювання ваги бурового инструменту та осьового навантаження на вибої свердловини. Вибійні пристрої і автоматичні регулятори подачі долота. Пневматичне керування буровими установками, шинно-пневматичні муфти.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 11.03.2010
