Встановлення кореляційних емпіричних залежностей між коефіцієнтами демпфування бурильного інструменту та механічною швидкістю буріння нафтових та газових свердловин

Abstract

Для встановлення кореляційних емпіричних залежностей між коефіцієнтом демпфування бурильного інструменту та механічною швидкістю буріння на буровому стенді ІФНТУНГ була проведена одна серія досліджень за класичним планом. Постійні чинники досліджень: параметри процесу буріння, осьове статичне навантаження і частота обертання долота, жорсткість бурового інструменту, тип і діаметр долота, витрата промивальної рідини. Буріння велось у блоках пісковика воротищенської світи, які складені із двох пропластків твердістю 1440 МПа та 2050 МПа. Змінним фактором був коефіцієнт демпфування бурового інструменту, який встановлювався на шести рівнях: 0.1, 40, 50, 70, 80, 90 кН∙с/м. Для зміни коефіцієнта демпфування в інтервалі 40…90 кН∙с/м, бурильного інструменту були використані серійні вертикальні гідравлічні поглиначі коливань КВЗ-ЛИИЖТ, до конструкції яких були внесені деякі зміни. За принципом роботи поглиначі є рідинною пружиною, оснащеною демпфером у вигляді дроселя двосторонньої дії. Методика зміни коефіцієнта демпфування в інтервалі 40…90 кН·с/м базується на основних теоретичних положеннях проектування гідравлічних пружин. Результатом використання теоретичних викладок є використання поглиначів КВЗ- ЛИИЖТ із різною кількістю клапанних дросельних отворів. Для порівняння статистичних характеристик двох вибірок із значеннями механічної швидкості буріння VX.i i VY.i, одержаних для різних рівнів коефіцієнта демпфування, був застосований метод „Статистична перевірка параметричних гіпотез”. За результатами досліджень встановлено, що із збільшенням коефіцієнта демпфування, механічна швидкість буріння зменшується. Імовірність існування емпіричних кореляційних залежностей VМЕХ = f (β ) для двох пропластків блоків пісковика воротищенської світи знаходиться у межах 0,9…0,98. Існування емпіричної кореляційної залежності підтверджено для інтервалу значень коефіцієнта демпфування 40…90 кН∙с/м, навіть у випадку виконання нульової гіпотези про рівність середніх значень вибірок механічної швидкості.

In order to determine empirical correlation between the coefficient of damping of drilling tools and mechanical speed of drilling, a series of investigations at the drilling bedstead of Ivano-Frankivsk National Technical University due to classical plan has been carried out. Constant research factors are as follows: parameters of the drilling process, static bit load and rotary speed, rigidity of drilling tools, type and diameter of the drill bit, drilling fluid flow rate. Drilling was carried out in blocks of vorotyschentskoy sandstone formation composed of two sublayers of 1440 MPa and 2050 MPa hardness. The variable factor - the damping coefficient was set at six levels: 0,1, 40, 50, 70, 80, 90 kN∙s/m. To change the damping coefficient in the range of 40 ... to 90 kN·s/m, serial vertical vibration dampers KBЗ with the changed construction were used. According to the mode of operation dampers correspond to a fluid spring, equipped with a damper in the form of double-action throttle. The technique of damping coefficient change is based on the basic theoretical aspects of hydraulic springs design. The effect of theoretical expositions is the application of KВЗ dampers with different numbers of throttle valve openings. To compare statistical characteristics of two torques with drilling rates VX.i and VY.i, obtained for two levels of drilling tools rigidity, the method "Statistical checking of parameter hypotheses" was applied. According to the results of these studies it was determined the following: with the growth of the damping coefficient the mechanical drilling speed decreases, the probability of the existence of empirical correlations VМЕХ = f (β ) for two blocks of vorotyschenskoy sandstone formation is from 0.9 ...to 0.98, the existence of empirical correlation is confirmed for a range of values of the damping coefficient from 40 ... to 90 kN∙s/m, even with the confirmation of the null hypothesis of equality of torque mean values of mechanical drilling speed.