Гидромеханический амортизатор. Назначение, краткая характеристика. Анализ условий и режима эксплуатации, страница 5

Гидравлическое усилие, возникающее на поршне, представляющем собой верхний переводник вала усеченной формы, должно быть выбрано в зависимости  от необходимости гашения колебаний определенного бурильного инструмента. Для этого рассчитывают рабочие параметры амортизатора, определяемые площадью поршня и величиной перепада давления на насадках струйного насоса.

Перепад давления на насадках зависит от расхода и реологических свойств вязкопластичной жидкости, а также от размера и количества насадок. Произведя смену насадок, можно изменять в нужном направлении перепад давления на устройстве.

При турбулентном режиме течения вязкопластичной жидкости потери давления (перепад давления) определяют по формуле Дарси-Вейсбаха:

МПа, где ρ- плотность промывочной жидкости, кг/м³; Q- расход промывочной жидкости, м³/с; n- количество насадок одного размера; µ- коэффициент расхода насадок (µ=0,9); d⁴_nв – внутренний диаметр насадки, м.

Гидравлическое усилие, возникающее на поршне, определим как

, где Δp₁ и Δp₂ – перепад давления в насадках диаметром d₁ и d₂, МПа; S – площадь поршня диаметром d₀.

При расчетах использованы следующие величины: Q=0,030м³/с; r=1120кг/м³; d₁=0,020м; n₁=4; m=0,4; d₂=0,0015; 0,020; 0,025м при n₂=1; d₀=0,140м.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.1.

Таблицу 2.1. Результаты расчетов

Как указывалось выше, гидравлические силы, действующие на поршень демпфера, можно регулировать, изменяя сечение дросселирующего штуцера поршня. Для этого требуется извлечь поршень, т.е. верхний переводник вала, из корпуса ГНАД-195, что затруднено в условиях буровой. Поэтому предлагается устанавливать над долотом дополнительный штуцер для регулирования перепада давления, действующего на поршень амортизатора.

Бурение скважин с применением многоступенчатого демпфера в компоновке с турбобуром проводилось в различных условиях. Ниже приведены результаты бурения скважин в условиях Нефтекамского УБР ПО «Башнефть». В процессе бурения контролировали следующие параметры: время механического бурения, проходку на долото, время работы турбобура, осевую нагрузку на долото, давление промывочной жидкости.

Бурение скважин вели буровой установкой “Уралмаш-4Э”, промывочная жидкость в интервале опытного бурения – техническая вода; давление на стояке 9-10 МПа; осевая нагрузка на долото: 60 – 100 кН. Компоновка бурильного инструмента: бурильные трубы ТБПВ 127×9 мм, турбобур ЗТСШ –195, гидромеханический амортизатор ГНАД-195 длиной 1,6 м, долота Ш215,9 ЦВ, Ш215,9 ТКЗ и др.Опытное бурение проводили в интервале от 1271 до 1364 м, геологический разрез сложен твёрдыми и крепкими породами.

Сравнительные данные отработки долот с применением ГНАД-195 и без него по соседним скважинам № 2232, 2234, пробуренныч с аналолгичной компановкой инструмента и в том же режиме, приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Сравнительные данные отработки долот диаметром 215,9 мм с применением амортизатора и без него