Ударные механизмы, разработанные для ликвидации прихватов, действуют по принципу реализации энергии упругой деформации твердого тела. Они применяются на практике в настоящее время повсеместно. В качестве элемента, накапливающего энергию упругой деформации, используют бурильную колонну. Область применения таких механизмов ограничивается глубиной скважин, так как под воздействием высокой температуры нарушается пластичность уплотнения.

Бурильный Яс предназначен для ликвидации прихватов бурильной колонны при бурении нефтяных и газовых скважин. Яс работает в составе бурильной колонны и позволяет создавать многократную осевую ударную нагрузку и передавать вращающий момент для ликвидации прихвата находящейся ниже яса части бурильной колонн

Различают механические, гидравлические и гидромеханические ясы; одностороннего (только вверх/только вниз) и двустороннего действия.

Внешне яс выглядит похожим на УБТ, имея одинаковый с ним наружный диаметр. Внутри яса содержится скользящая оправка, позволяющая резко и кратно увеличить продольное ускорение колонны над ясом. Движение этой оправки ограничено стопором (молотом), который бьет по стопору на внешней гильзе (наковальне). Яс может быть запущен растяжением или сжатием в определенных пределах без какого-либо движения оправки. То есть динамическая энергия деформации в бурильной колонне преобразуется в кинетическую энергию «выстрела» яса. Опыт применения ГУМ в различных условиях показывает, что при температуре в скважине более 140 °С его применение нецелесообразно.

Гидравлические яссы служат для обеспечения снятия пакера с места или при ликвидации прихвата хвостовика и фильтра. В зависимости от конструктивного исполнения яссы можно разделить на две основные груп­пы:

1) открытого типа

2) закрытого типа.

Тормозная камера яссов открытого типа соединяется с затрубным пространством и заполнена промывочной жидко­стью. Растягивающее усилие, необходимое для их включения в работу, за­висит от гидростатического давления столба бурового раствора в затрубном пространстве.

 В яссах закрытого типа тормозная камера заполняется жид­костью (специальной, например, маслом МС-20) и герметично изолируется от контакта с буровым раствором.

В отличие от яссов открытого типа растягивающее усилие, необходимое для включения в работу ясса закрыто­го типа, не зависит от величины гидростатического давле­ния столба промывочной жидкости в затрубном простран­стве, что является одним из основных его преимуществ.

---

Гидравлический ударный механизм ГУМ предназначен для ликви­дации прихватов бурильных и обсадных колонн, труб, испытателей пластов и т.д. путем нанесения ударов, направленных снизу вверх ли­бо сверху вниз в зависимости от сборки механизма. Он (рис. 8.28) состоит из шпинделя 1; переводников 2 и 7; цилиндра 3, имеющего две камеры разного сечения; бойка 4; поршня 5 и штока 6. Вся система ГУМ герметизирована и внутри заполнена маслом.

Для работы с ГУМ отсоединяют неприхваченную часть колонны от прихваченной с помощью ловильного инструмента, а если верх извлекаемой колонны оканчивается замковой резьбой нижнего переводника 7, то ГУМ соединяют с аварийной колонной. Свободному закреплению замковой резьбы нижнего переводника с замковой резьбой аварийной колонны способствует наличие шлицевой пары у переводника 2, и шпинделя 1. Затем натягивают бурильную колонну с усилием, превы­шающим ее вес на 200 - 800 кН. Вначале скорость шпинделя с поршнем будет небольшой, так как он движется вверх за счет перетока масла из верхней полости (большей) в нижнюю (малую) через три последовательных отверстия. Пройдя 213 мм, пор­шень попадает в цилиндр 3 с продольными пазами. При этом площадь сечения для прохода масла из большей полости в малую увеличивается более чем в 200 раз. Масло свободно, почти без давления пе­ретекает вниз, шпиндель 1, увлекаемый сжимаю­щимися трубами, мгновенно перемещается вверх и бойком 4 ударяет по нижнему торцу шлицевого переводника 2. Этот удар передается прихваченно­му инструменту через корпус цилиндра 3 и пере­водник 7. Для повторного удара перегоняют масло из нежней (малой) полости цилиндра в верхнюю. Для чего на шпиндель создают осевую нагрузку 10-20 кН, направленную вниз.

Возбудитель упругих колебаний ВУК предназначен для ликви­дации прихватов путем нанесения мощных ударов по прихваченной колонне труб.

Он состоит (рис. 8.29) из корпуса 5, пере­ходников 9, 2 и 1, ограничительной втулки 4, регулировочного винта и бойка 6, телескопиче­ского штока 3, разъединительных муфты 8 и ниппеля 7.

Принцип работы ВУК основан на создании ударами продольных колебаний в колонне труб за счет расцепления телескопического узла. Для работы возбудителем упругих колебаний бу­рильную колонну развинчивают над местом прихвата, опускают ВУК. При повышении сил фрикционного сцепления муфта 8 и ниппель 7 разъединяются, в результате резкого скачка ко­лонны труб начинает колебаться и освобождать­ся. При волновом воздействии на прихваченную часть колонны переводник 1 с манжетами вос­принимает вес жидкости, находящейся над ним, вызывает гидродинамический эффект и устраня­ет резкое перемещение бурильной колонны и талевой системы. При использовании возбудителя упругих колебаний как ударного ясса с выбиванием прихваченной части труб вверх, его опускают без переводника 1 и работают так же, как и в случае его использования для волнового возбуждения колебаний. В результате натяжения бурильной колонны происходят разъединение муфты 8 с ниппелем 7 и после­дующий удар наковальни по втулке 4, жестко соединенной с извле­каемыми трубами.

---

Устройство для ликвидации прихватов УЛП — 190-1 предназна­чено для ликвидации прихватов колонны труб, преимущественно вы­званных заклиниванием. Устройство (рис. 8.30) состоит из корпуса 1, уплотнительной манжеты 2, корпуса 3, предохранительного кольца 4, зубьев 5 в окне корпуса, зубьев 6 на плашке, приваренной к штоку, и штока 7. Работа устройства основана на принципе создания ударов, направленных или вверх, или вниз, за счет растяжения-сжатия части колонны труб, рас­положенной над зоной прихвата.





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.

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.

---

Обоснование положения Яса

При определении места расположения яса в составе бурового инструмента необходимо принимать во внимание следующие факторы:

1)Профиль скважины;

2)Участки скважины с возможными осложнениями (осыпи и обвалы горной породы, поглощение промывочной жидкости, желобообразование);

3)Предполагаемый вид прихвата: дифференциальный или механический;

4)Вес бурового инструмента выше и ниже яса, в условиях конкретной скважины;

5)Запас прочности верхних бурильных труб;

6)Место нахождения нейтральной точки во время бурения;

7) Нагрузка от работы бурового насоса

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.

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.



Заключение

Несмотря на недостатки, в бурении зачастую применяют механические ясы. Данные механизмы просты в использовании, имеют высокие силовые характеристики и могут быть выполнены относительно небольшого наружного диаметра. Общий недостаток всех механизмов, которые реализуют энергию упругой деформации – низкая эффективность при работе с сильно искривленными скважинами (при наклонно-направленном бурении) и с резкими перегибами ствола. Применение в сильно искривленных скважинах с высоким коэффициентом трения затруднительно, потому что нужно создать необходимое для перезарядки механического яса осевое усилие. Величина ударной нагрузки яса ограничивается имеющимся сверхнатяжением и весом провисшей трубы. Механический яс спроектирован таким образом, что нагрузка при работе ясом вниз всегда на 60% меньше нагрузки при работе ясом вверх. Для решения этой проблемы используют гидравлические ясы двустороннего действия (например, RJ-2H и RDT-2H). Нанесение ударов происходит по месту прихвата с различной силой и интенсивностью в обоих направлениях. Гидравлический яс двустороннего действия наиболее эффективен при постоянном нахождении в

---

составе компоновки бурильной колонны, так как скорость и успех ликвидации прихвата зависит, первостепенно, от времени с момента его возникновения.

Список использованных источников и литературы

1. Липатов Е. Ю. Л 61 Исследование и разработка технологии и технических средств для предупреждения и ликвидации прихвата бурильной колонны (на примере месторождений Среднего Приобья). – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – 128 с.

2. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в разведочном бурении. - М.: Недра, 1988.

3. Kemp G. Oilwell Fishing Operation: Tools and Techniques. – Gulf Publishing Company, Book Division, 1986.

4. Каракозов А.А. Разработка и исследование ударных механизмов для ликвидации прихватов в скважине: Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. – Донецк, ДПИ, 1993.

5. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. – М.: Недра, 1975.

6. Неудачин Г. И., Квашин Е. В. Основные вопросы работы гидроударных буровых механизмов дифференциального действия // Сб. Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые. 1989, с. 73 78.

7. Коломоец А. В. Предупреждение и ликвидация прихватов в разведочном бурении. – М.: Недра, 1985, 220 с.

---

Смотрите также файлы

• Состав командировочных расходов, порядок определения срока командировки.docx

• И краткое описание сути проекта.docx

• Создание государственного аппарата.docx

• Практическая работа к теме 1 Ценности и их роль для человека и общества Темы занятий День российской науки.docx

• Об одной модели сценарной метонимии в рекламе.doc