Дисертацію присвячено питанням розробки методів і алгоритмів адаптивного керування процесом буріння глибоких свердловин. Комплексно вирішено питання математичного моделювання, ідентифікації параметрів моделі, виявлення зміни умов буріння, адаптивного керування та відпрацювання долота за опорою і озброєнням, які в сукупності вирішують значну наукову та прикладку проблему в галузі спорудження глибоких нафтових та газових свердловин. Розроблені методи та синтезовані алгоритми адаптивного керування сприяють досягненню вищих техніко-економічних показників та безаварійному бурінню свердловини в умовах апріорної невизначеності.

  Скачати повний текст

Уперше розроблено методику поетапного проектування неорієнтованих компоновок низу бурильної колони (КНБК) з урахуванням особливостей їх конструкцій та умов взаємодії опор зі стінками свердловини шляхом послідовного збільшення кількості ОЦЕ. За розробленим алгоритмом розрахунку мінімальної енергії деформації багатоелементних неорієнтованих КНБК з двома ОЦЕ визначено момент появи нестійкої рівноваги, що може використовуватися як додатковий критерій вибору компоновок. Розроблено та впроваджено стандарт організації України "Компоновки низу бурильної колони для буріння похило-спрямованих і горизонтальних свердловин.

  Скачати повний текст

Удосконалено інтегральний метод визначення зусилля розтягу, спричиненого власною вагою бурильної колони, яка взаємодіє по всій довжині зі стінкою криволінійної ділянки свердловини. На підставі складання та розв'язку диференціальних рівнянь пружної осі, удосконалено метод оцінки напружено-деформованого стану бурильної колони з урахуванням особливостей взаємодії труб зі стінками криволінійної та прилеглих до неї прямолінійних ділянок свердловини. Визначено умови каверно- та жолобоутворення. Вперше обгрунтовано доцільність використання С-критерію для прогнозування довговічності різьбових з'єднань бурильної колони. На підставі використання теоретичних положень механіки руйнування розроблено метод визначення функції К-тарування для розрахунку коефіцієнта інтенсивності напружень перед фронтом поверхневих півеліптичних втомних тріщин у поперечному перерізі різьбових з'єднань бурильних труб. Експериментально визначено параметри кінетики поширення тріщин у натурних зразках різьбових з'єднань бурильних труб.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель технологічного процесу забурювання додаткового стовбура через "вікно" в обсадній колоні, в основу якої покладена реалізація проектного початкового кута буріння додаткового стовбура. Розроблені методики розрахунку довжини "вікна" і вибору оптимальних параметрів клинового відхилювача, райберів, компоновки низу бурильної колони для вирізання "вікна" в обсадній колоні і буріння додаткового стовбура. Запропоновані нові конструкції триплощинного клинового відхилювача, сферичного райбера і розширюючого ексцентричного лопатевого ступінчастого долота типу ДЕЛС, класифікація профілів додаткових стовбурів, рекомендації з вибору конструкції свердловин з додатковим стовбуром, розраховані значення гранично допустимих початкових кутів забурювання додаткових стовбурів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено та досліджено математичні моделі взаємовпливу коливальних процесів та взаємодії колон з промивною рідиною. На підставі точних розв'язків для систем з розподіленими та зосередженими параметрами за методом Фур'є, коли власні функції ортогональні з вагою, вивчено поздовжні та крутильні коливання бурильних колон. Визначено власні частоти поперечних коливань бурильної колони під час розтягу-стиску. Проведено класифікацію ударних процесів у бурових установках, побудовано та досліджено їх математичні моделі. З використанням функцій Бесселя та Ломмеля розв'язано задачі теорії стійкості колон, що зазнають розтягу-стиску. На підставі точних розв'язків проведено оцінки наближених інженерних розрахунків.

  Скачати повний текст

Розглянуто шляхи підтримування раціональних кінематичних параметрів спуску бурильної колони з урахуванням динамічної та теплової навантаженості стрічково-колодкового гальма. Досліджено закономірності зміни кінематичних параметрів спуску вантажів за різною формою тахограми, виявлено шляхи скорочення тривалості циклу. Установлено значення раціональних параметрів спуску з урахуванням режимів гальмування стрічково-колодковим гальмом, а також його сумісної роботи з допоміжним гальмом бурової лебідки. Запропоновано методику визначення раціональних геометричних параметрів гальмівних шківів, у якій враховано рівні динамічної та теплової навантаженості стрічково-колодкового гальма. Розброблено комплекс пристроїв для автоматичного контролю режимів спуску та підтримування його раціональних кінематичних параметрів, а також спосіб антикорозійного захисту робочих поверхонь гальмівних шківів і схему зворотного обмеженого перепуску талевого каната.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі та алгоритми розрахунку динамічних процесів, які виникають в бурових установках під час гальмування колони бурильних труб, що опускається в свердловину. Обгрунтовано шляхи зменшення динамічних зусиль в елементах установок і підвищення ефективності буріння свердловин. Досліджено вплив режимів роботи фрикційного та гідродинамічного гальм, пружно-інерційних характеристик елементів установки на динамічні зусилля в канаті, конструкції вишки та колоні бурильних труб. Розглянуто поперечні коливання висотних споруд, зумовлені дією ексцентричного динамічного навантаження на кронблок з боку талевого механізму. Наведено практичні рекомендації щодо розрахунку, конструювання та добору раціональних параметрів режимів експлуатації бурових установок.

  Скачати повний текст

Містяться результати теоретичних і експериментальних досліджень динамічних процесів, які відбуваються в бурових і нафтопромислових установках при неусталеному русі виконавчих механізмів. Визначено вплив характеристик цих механізмів на динамічні процеси, здійснено пошук оптимальних параметрів законів руху, які дозволяють зменшити динамічні навантаження, знизити енергоспоживання, збільшити продуктивність роботи установок.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та засоби для збільшення рівня надійності й ефективності електрообладнання установок для буріння свердловин електробуром. Досліджено експлуатаційну надійність та причини відмов електробурового обладнання, визначено шляхи її підвищення. Обгрунтовано необхідність стабілізації напруги на затискачах електробура й обмеження комутаційних перенапруг. Розроблено комплекс засобів для підвищення надійності й ефективності даного обладнання під час буріння свердловин електробуром: два нові методи визначення напруги на затискачах електробура, метод визначення опорів жил струмопідводу, дослідну систему збирання даних, систему контролю енергетичних параметрів електробурів (СКЕП). Розраховано економічний ефект від впровадження СКЕП, яку випробувано та впроваджено у Прикарпатському управлінні бурових робіт.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена удосконаленню технології використання енергії вибуху при бурінні та освоєнні свердловин на основі розвитку теоретичних досліджень і узагальнення промислових даних. Отримані наукове обгрунтовання і подальший розвиток питання ліквідації прихоплень бурильного інструменту, перерізання бурильних труб, руйнування сторонього металу на вибої та жолобоутворень шляхом торпедування. Дано аналітичну оцінку зміни крутного моменту в різьовому з'єднанні при його торпедуванні з метою розгвинчування. Проведено аналітичні та експериментальні дослідження впливу балістичних характеристик і параметрів комбінованої перешкоди "промивальна рідина - обсадна колона - цементне кільце - гірська порода" на пробивну здатність кульових і кумулятивних перфораторів. Розроблено рекомендації щодо вибору типу прострільно-вибухового апарата і режиму його роботи для досягнення максимальної ефективності перфорації при збереженні цілісної обсадної колони і цементного каменю в затрубному просторі. Удосконалено відомі і запропоновано нові технічні рішення (локатори, селективні торпеди, торпеди збільшеної потужності, локалізатори дії вибуху), спрямовані на підвищення ефективності прострільно-вибухових робіт у свердловинах.

  Скачати повний текст

Визначено та розв'язано нові наукові задачі про коливання нескінченних й обмежених трубчастих стрижнів, що обертаються та піддаються дії навантажень різної фізичної природи. Проаналізовано точність відомих теорій балок, які базуються на гіпотезах Бернуллі - Ейлера та С.П. Тимошенка, розроблено уточнені математичні моделі їх динаміки, що базуються на урахуванні власних моментів кількостей руху їх елементів. Виведено рівняння коливальних і хвильових процесів у трубчастих стрижнях, які піддаються дії поздовжніх сил, крутих моментів і коріолісових сил інерції, що викликані їх обертанням і взаємодією з внутрішнім потоком рідини. Встановлено найбільш загальні закономірності перебігу динамічних процесів у нескінченних стрижнях під дією навантажень розглянутої природи. Розглянуто задачу про якісний аналіз згинних коливань кружляння конструкції низу бурильної колони, яка обертається, під дією прикладеного до долота моменту сил тертя. Проведено моделювання процесу самозбудження коливань.

  Скачати повний текст

Вперше запропоновано узагальнену математичну модель буримості гірських порід та метод безконтактного автоматизованого контролю цієї буримості в процесі поглиблення свердловин. Визначено ймовірності хибної тривоги, невизначеної відмови та вірогідність контролю. Встановлено функціональні зв'язки систематичної та випадкової похибок контролю із запропонованим показником цієї буримості. Запропоновано структуру, алгоритмічне та програмне забезпечення пристрою для автоматизованого безконтактного контролю буримості. Удосконалено метод вибору оптимальної частоти дискретного контролю відхилень показника буримості гірських порід за межі порогового значення.

  Скачати повний текст

Запропоновано, досліджено та реалізовано новий двоканальний метод вимірювання та комплексної обробки вимірів луна-сигналів для зменшення впливу модулювальних перешкод на ефективність ультразвукового технічного діагностування стану бурильних труб. Розроблено нову інформаційну технологію комп'ютерного моніторингу технічного стану бурильних труб на базі сумарно-різницевого вейвлет-перетворення вимірів луна-сигналів та їх порівняння за кожного чергового контролю. Проведено експериментальні дослідження статистичних закономірностей вимірів інформативних параметрів ультразвукових сигналів, визначено їх статистичні моделі.

  Скачати повний текст

Досліджено особливості електромагнітних та електромеханічних процесів коаксіально-лінійного двигуна (КЛД) з постійними магнітами (ПМ) вібраційного робочого органа. Проаналізовано існуючі типи двигунів зворотно-поступального руху, розглянуто математичні моделі для розрахунку їх характеристик і параметрів. Запропоновано конструкцію коаксіально-лінійного вібратора й обгрунтовано теоретичні засади його роботи. Сформульовано принципи створення вібратора на основі коаксіально-лінійного синхронного двигуна з ПМ установки безтраншейного прокладення трубопроводів і наведено методику інженерного розрахунку параметрів двигуна. Досліджено вплив форми силового імпульсу на механічні параметри системи. Встановлено вплив форми електромагнітної сили, що збуджується у вібраторі, на закон руху якоря. Розглянуто конструкцію вібратора, створеного на базі КЛД з ПМ, з використанням методу скінченних елементів проведено розрахунок магнітного поля й електромагнітної сили, експериментально підтверджено достовірність одержаних результатів. Розроблено методику розрахунку, що дозволяє проводити комп'ютерне моделювання та дослідження електромагнітних характеристик і резонансних властивостей вібратора з ПМ за різних законів регулювання. На основі розв'язку задачі розподілу електромагнітного поля в активній зоні вібратора виконано розрахунок потокозчеплення.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні засади контролю енергетичних показників приводу ротора бурових установок (БУ) з груповим дизельним силовим приводом (ДСП). Удосконалено їх математичні моделі шляхом застосування елементів нечіткої логіки. Запропоновано структурну модель системи контролю енергетичних показників приводу ротора БУ з ДСП за рахунок використання інформації про швидкість обертання вала на виході з дизельного силового приводу та швидкість обертання вала приводу стола ротора. Створено алгоритм контролю енергетичних показників дизельного приводу ротора бурових установок на базі пристрою, який формує контрольований сигнал у реальному часі. Поліпшено метрологічні характеристики технічних засобів контролю енергетичних показників приводу ротора БУ з ДСП і здійснено апробацію демонстраційного зразка розробленого приладу. Наведено оцінку характеристик контролю енергетичних показників приводу ротора БУ з ДСП.

  Скачати повний текст

Проаналізовано конструкції нарізних з'єднань трубних колон з урахуванням можливостей їх неруйнівного контролю. Визначено взаємозв'язки між параметрами, що характеризують якість нарізних з'єднань, та інформативними сигналами, за якими оцінюються ці параметри. Встановлено закономірності поширення ультразвукових коливань у нарізних частинах труб, в тому числі обважнених, для розробки способів контролю. Удосконалено та доповнено існуючі способи контролю якості додаткових діаметральних і торцевих ущільнень типу "метал - метал" різьбових з'єднань трубних колон. Досліджено можливість використання принципу агрегатування методик контролю типових елементів нарізних з'єднань шляхом апробації. Розроблено технічні засоби та технології для реалізації способів контролю якості різьбових з'єднань та необхідне для їх ефективного використання нормативне забезпечення.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель сумісної роботи вхідного та вихідного клапанів поршневого бурового насоса, яка більш повно враховує фактори, що впливають на показники його роботи. Змодельовано зазначену роботу та розроблено алгоритм моделювання, що дає змогу проектувати нові та досліджувати існуючі конструкції бурового насоса, уникаючи проведення складних, високозатратних натурних експериментів.

  Скачати повний текст

Показано можливість зниження динамічної та теплової навантаженості стрічково-колодкових гальм лебідок бурових установок за рахунок використання нового типу фрикційного вузла стрічково-колодкового гальма. Виконано математчний опис динамічних процесів на першій та другій стадіях гальмування нового типу фрикційного вузла та одержано аналітичні залежності для визначення його основних експлуатаційних і конструктивних параметрів сил тертя, зусиль натягів набігаючої та збігаючої гілок стрічки, гальмівних моментів, радіуса та ширини ободу гальмівного шківа. Розроблено метод для визначення теплових втрат від поверхонь гальмівних шківів. На підставі результатів проведених експериментальних досліджень нового багатопарного фрикційного вузла гальма встановлено закономірності зміни питомих навантажень, поверхневих температур, коефіцієнтів тертя, зношування зовнішніх і внутрішніх поверхонь фрикційних вузлів гальма. Визначено закономірності впливу статичного та динамічного коефіцієнтів взаємного перекриття зовнішніх і внутрішніх пар тертя на величини сил тертя, його коефіцієнти, поверхневі температури та тривалість гальмування на різних стадіях. Для зниження теплової навантаженості фрикційних вузлів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок розроблено конструкцію охолодження гальмівного шківа за рахунок використання термоелектричного ефекту.

  Скачати повний текст

Досліджено питання підвищення ефективності буріння свердловин. На базі комплексного підходу, що включає теоретичний аналіз, наукове узагальнення, лабораторні та промислові дослідження щодо використання ПЕОМ, вирішено актуальну науково-технічну проблему встановлення закономірностей механіки взаємодії промивних рідин з гірськими породами і буровим інструментом у процесах буріння свердловин. Встановлено, що вибіркова хемосорбція речовин зі складу промивних рідин на поверхні гірських порід і бурового інструменту є основою даних взаємодій. Розкрито роль термодинамічних і кінетичних аспектів взаємодії промивних рідин з гірськими породами та буровим інструментом. Запропоновано науково обгрунтовану методику вибору компонентів промислових рідин, що забезпечують підвищення ефективності процесів буріння свердловин. Розроблено способи, технології та інструменти для реалізації комплексного впливу промивних рідин на буріння свердловин.

  Скачати повний текст