19 G™B=G+AG^("', (1.21) где Gjp"^ осевая сила сопротивления (трения) при движении бурильного С другими методами расчета G можно уверенно применить только инструмента вниз в процессе углубления забоя. (1.21), тогда как при эмпирических зависимостях для определения G необходимо знать: учтено или нет усилие AGr. Проектирование G3 с применением экспериментально получаемых коэффициентов рассмотрено в работах [19-21]; в этом случае время бурения долотом (ts) ограничивают временем работы его опоры -Топ. Для проектирования G^ при роторном бурении применяют эмпирическую формулу [19] с подстановкой в нее известной частоты п G = 8,83Ю'^-Од/п, (очевидно, что следует считать G = Gcp). Считаем, что для расчета Gcp = Gдl при этом способе бурения более пригодна формула (1.5). В работе представлены разработанные методы расчета суммарной осевой динамической нагрузки Gдc, действующей в нижней части БИ и на забой скважины при его ухабистой поверхности. В работах Симонянца Л.Е. [66] и др. предполагалось образование G^c* перемещениями верхней части БК, то есть как ударное явление при эпизодическом появлении Оде, тогда как скважинные замеры исследователей США [67, 68] и др. свидетельствуют о достаточной стабильности развития Gac при углублении скважин. Балицкий П.В. [62] определял усилие Gac при его изменении по синусоидальному закону, что фактически соответствует постоянным отскокам долота от забоя. В обоих случаях расчетные Gдc меньше экспериментальных в два и более раза. Ниже приведен один из разработанных методов расчета Gдc в соответствии с рекомендациями Артоболевского И.И., Болотина В.В. [69] и др. по применению кусочно-гладкой функции с ее решением в виде: (1.22) где коэффициент 8,83 получен опытным путем; D в м; п в об/мин; G в кН |
72 Нагрузку Оз при всех вариантах определения FR рассчитываем по формуле (51), после чего находим осевые нагрузки на долото G=G3+AGr и по ГИВу G™ = G + A G V " \ (59) (58) где GTP^"^ осевая сила сопротивления (трения) при движении бурильного инструмента вниз в процессе углубления забоя. С другими методами расчета G можно уверенно применить только (59), тогда как при эмпирических зависимостях для определения G необходимо знать: учтено или нет усилие AGp. Проектирование Gs с применением экспериментально получаемых коэффициентов рассмотрено в работах [48, 50, 51]; в этом случае время бурения долотом (tg) ограничивают временем работы его опоры -ТопДля проектирования G3 при роторном бурении применяют эмпирическую формулу [48] с подстановкой в нее известной частоты п G = 8,83-Ю^Вд/п, (60) где коэффициент 8,83 получен опытным путем; D в м; п в об/мин; G в кН (очевидно, что следует считать G = Gcp). Считаем, что для расчета Gcp = Gjy\ при этом способе бурения более пригодна формула (43). В работе представлены разработанные методы расчета суммарной осевой динамической нагрузки Gдc, действующей в нижней части БИ и на забой скважины при его ухабистой поверхности. В работах Симонянца Л.Е. [24] и др. предполагалось образование Сдс перемещениями верхней части БК, то есть как ударное явление при эпизодическом появлении Gдc, тогда как скважинные замеры исследователей США [13, 20] и др. свидетельствуют о достаточной стабильности развития Сдс при углублении скважин (рисунок 11). Балицкий П.В. [3]определял усилие Сдс при его изменении по синусоидальному закону, что фактически соответствует постоянным отскокам долота от забоя. В обоих случаях 74 расчетные Оде меньше экспериментальных в два и более раза. Ниже приведен один из разработанных методов расчета Оде в соответствии с рекомендациями Артоболевского И.И., Болотина В.В. [7] и др. по применению кусочно-гладкой функции с ее решением в виде: F(t)=sincut; F(t)=max-(0;Acoscot), (61) где А амплитуда колебаний Оде; max оператор. Ряд Фурье в таком случае (рисунок 12) принимает вид: Одс(г) =(0,5 Од+а, Од[0,5(2К1аз-1)+0,5as(Ki+l)])sina)t, (62) где as = TS/TSBI Ts, TsB период изменения Оде на укобе высотой hy и расстояние между максимумами Оде; Ki=hy/ho; при роторном и турбинном бурении as=0,5. Сходимость величин Оде с измеренными в скважине исследователями США (Дейли, Дейринг и др., рисунок 11) хорошая. В связи с вариациями осевых усилий в БИ и потоке жидкости исследован вопрос о коэффициентах изменения усилий и установлено, что при работе БИ в скважине характерны 4 коэффициента. Первый Кд1 отражает увеличение амплитуды вибраций (резонанс) в связи с равенством их собственной и вынужденной частот. Так как в БК появляется множество собственных частот, а силы трения колонны о стенки скважины велики, то Кд1>1 достаточно редкое явление, несмотря на то, что исследователи на него ссылаются часто. Второй Кд2 соответствует внезапности приложения силы Оег и в пределе Кд2=2, но при турбинном бурении в среднем Кд2=1,25 в связи с тем, что ГЗД при Кд2>1,3 работают неустойчиво. Именно с Кд2=( Ост + Од)/ 0 ^ связаны ссылки многих исследователей (Симонянц Л.Е., Султанов Б.З. и др.[24, 6]). |