Опред ускор и скор ОЗВД

Управление параметрами вибраций бурильного инструмента.

Можно выделить 2 вида мероприятий: технологические и технические приемы.

Технологические методы (приемы).

Изменяют параметры режима углубления скважины (в том числе Gст и Gд), давление P_R, гидравлическую осевую нагрузку на вал ГЗД, осевую нагрузку на пяту двигателя и скорость истечения жидкости из насадок (Vи) и др. При этих методах меняется частота n и соответственно величины f и h нескольких видов вибраций; при изменении осевых усилий и соотноше­ний между ними меняют загрузку ГЗД и долота и, естественно, меняют ве­личины амплитуд вибраций. Скорость Vи позволяет несколько снизить скорость вдавливания зуба долота в породу.

Заменяют промывочную жидкость или изменяют ее плотность и вязкость. Так, с увеличением ρ₁ повышаются: вращающий момент турбобура, перепад давления в нем, дифференциальное давление

Технические приемы.

1) Заменяют тип буровых насосов - снижают пульсации давления Рн.

2) Изменяют компоновку бурильного инструмента.

3) Можно ком­поновку колонны составить из нескольких секций ЛБТ, расположенных между секциями стальных труб; при этом демпфирующие свойства колон­ны могут значительно усилиться.

4) Вводят в нижнюю часть бурильного инструмента калибраторы, цен­траторы. Таким образом меняют место опоры инструмента в скважине и зазор между ним и стенками скважины, т.е. изменяют амплитуду и форму колебаний.

5) В состав инструмента включают: преобразователи части нагрузки на долото в динамическую -Gд (устройства, вдоль оси которых движется масса, например, из отрезка УБТ); усилители Gд, что дает возможность повысить амплитуду некоторых вибраций и повы­сить Vм.

6) Размещают в компоновке бурильного инструмента (или в колонне) разделители и отражатели. Разделитель и отра­жатель представляют собой устройства, в которых имеется элемент с ма­лой жесткостью, не пропускающий определенный вид вибраций от одной части колонны к другой или резко снижающий амплитуду колебаний.

7) Применяют амортизаторы (демпферы). Конструкций амортизаторов разработано несколько десятков.

Рисунок 2.6. Схема конструкции амортизатора: 1 - долото;

2,4 - вал и корпус демпфера; 3 - узел передачи Мвр;

5 - упругий элемент;

6 - вал забойного двигателя или труба бурильной ко­лонны;

7 - поток промывочной жидкости;

8 - уплотнительпые элементы.

Принцип действия амортизатора: амортизаторы устанавливаются под забойным двигателем, между долотом и его валом и между долотом и бурильной колонной при роторном бурении.

Принцип работы демпфера для двух последних случаев. Вращающий момент от вала двигателя передается через корпус амортизатора к его валу через узел передачи Мвр, а осевые усилия от вала двигателя к валу амор­тизатора - через упругий элемент, в котором происходит перераспреде­ление энергии вибраций. Жидкость проходит через корпус и вал амортизатора в долото. Утечки промывоч­ной жидкости устраняются путем установки уплотнений.

31. Частота осевых зубцовых вибраций долота при роторном бурении.

При n=100 об/мин.

h₀= r- OO₁ r = r_ш

ОО₁ = r cos ф₃

h_t = h₀ sin (w₃ t + ф)

ф-фаза вибраций

w₃ – круговая частота вибраций

w₃= 2Пи

Скорость определяется как первая производная от hз (t) = h₀ sin(ωt+ φ), а ускорение как вторая производная. Тогда получаем что Vз=h₀ω cos(ωt+ φ), а ε_З= -h₀ω² sin(ωt+ φ)

где ωt, φ - соответственно угловая частота продольных зубцовых вибраций долота и фаза таких колебаний.

h₀ – начальная амплитуда вибраций