Из всех существующих в настоящее время областей техники глубокое бурение выделяется тем, что между долотом, разрушающим горную породу на забое скважины, и источником энергии, находящимся на дневной поверхности, расположена бурильная колонна, представляющая собой упругое тело весьма большой протяжённости и малого поперечного размера. В процессе бурения скважины бурильная колонна (БК) контактирует со стенкою скважины и посредством породоразрушающего инструмента с забоем, причём возникающие при этом усилия носят, как правило, нелинейный характер. Короче говоря, с точки зрения механики она представляет собой механическую систему с распределёнными параметрами с наложенными на неё нелинейными связями, то есть нелинейную диссипативную систему с распределёнными параметрами. В подобных системах при определённых условиях возникают автоколебания – незатухающие колебания, поддерживаемые внешними источниками энергии, вид и свойства которых определяются самой системой. Автоколебаниям посвящено значительное количество публикаций, однако в большинстве из них анализируются системы с сосредоточенными параметрами. Но и в этих случаях в математическом плане многие из них описываются нелинейными дифференциальными уравнениями, что зачастую приводит к значительным трудностям. Что же касается систем с распределёнными параметрами, описываемыми дифференциальными уравнениями в частных производных, а именно к подобным системам относится бурильная колонна, то в данных случаях сложность исследований резко возрастает. Эта сложность вызвана, с одной стороны, большим многообразием подобных систем, и, с другой стороны, трудностями решения уравнений в частных производных. Те же относительно немногие задачи, решенные в данной области, показывают, насколько разнообразнее характер поведения механических систем с распределенными параметрами по сравнению с аналогичными механизмами, относящимися к классу систем с сосредоточенными параметрами. Необходимо особо отметить, что подведение энергии к породоразрушающему инструменту посредством такого привода, каковым является бурильная колонна (весьма протяжённое упругое тело с малым поперечным размером), может существенно исказить картину разрушения породы, наблюдаемую в лабораторных условиях, и причина этого – именно волновые процессы, формирующиеся в колонне при углублении забоя. При этом указанное искажение во многих случаях возникает при работе БК в режиме автоколебаний. Данная книга в первую очередь предназначена тем, кто решил посвятить себя научно-исследовательской работе: студентам и аспирантам, а также преподавателям, инженерно-техническим работникам и всем, кто интересуется задачами механики бурения глубоких скважин. Она включает ряд результатов исследований, полученных при выполнении темы «Проектирование эффективных режимов бурения нефтяных и газовых скважин в условиях неопределенности, порождаемой характером взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой» (код инициативного проекта 93-05-8977), выигрывавшей гранты РФФИ в 1993-95 гг., научным руководителем которой являлся автор настоящей книги, а также материалы, которые были использованы им при подготовке и чтении в течение ряда лет курса лекций «Волновые процессы при бурении нефтяных и газовых скважин» студентам РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, а затем спецкурса «Динамика глубокого бурения» - студентам Московского физико-технического института. Итак, как следует из изложенного материала на процесс разрушения горной породы при углублении забоя скважины, а также на долговечность бурильного инструмента существенное влияние оказывают интенсивные низкочастотные колебания бурильной колонны – автоколебания и продольный резонанс. При этом условия возникновения колебаний указанных видов определяются как режимными параметрами бурения, так и механическими характеристиками БК, зависящими от её компоновки. Тем не менее и в настоящее время при создании методов оптимизации режимов бурения наблюдается игнорирование, в подавляющем числе случаев, бурильной колонны, механика которой может существенно влиять на закономерности взаимодействия породоразрушающего инструмента с забоем. Обычно предлагаются рекомендации либо полуэмпирического либо чисто эмпирического характера вне какой-либо связи с фундаментальными законами механики. Это замечание относится, в первую очередь, к области, непосредственно связанной с разрушением горных пород на забое скважины. Так, например, до сих пор в большинстве публикаций можно прочитать, что низкочастотные продольные колебания большой амплитуды возникают из-за «ухабистости» забоя, колебаний давления жидкости, «разновысокости» шарошек. Возникшие продольные колебания при этом вызывают изменение осевой нагрузки на долото и связанного с ней крутящего момента, что вызывает крутильные колебания. Более того, сам термин «ухабообразный» забой подразумевает факт неоднородности различных частей поверхности забоя по механическим свойствам (напрашивается сравнение с экипажем, движущимся по просёлочной дороге). Однако, как показывают изложенные материалы, волнистый забой формируется и в однородной породе в отсутствии колебаний давлений жидкости, разновысокости шарошек (...), а так же и в отсутствие зубцов (...). Более того, именно крутильные автоколебания служат причиной продольных автоколебаний БК в результате чего и образуются волнистые забои как при разрушении неоднородной, так и однородной породы. Далее, крутильные и продольные автоколебания, как и продольный резонанс БК, существенным образом искажают математические модели углубления забоя в зависимости от режимных параметров. Короче говоря, без учёта влияния динамики БК на процесс бурения создать методы оптимизации просто нереально: об этом говорит и превеликое множество моделей углубления забоя, предложенных различными авторами. Следовательно, пренебрежение учётом воздействия бурильной колонны на закономерности разрушения горных пород способно привести вместо повышения показателей бурения к прямо противоположным результатам. Поэтому хочется ещё раз напомнить, что породоразрушающий инструмент (долото) расположен между забоем и бурильной колонной, а потому при проектировании режимов бурения учёт механических характеристик бурильной колонны не менее важен учета соответствующих характеристик горных пород и породоразрушающего инструмента. Юнин Евгений Константинович Доктор технических наук. Окончил конструкторско-механический факультет МВТУ имени Н. Э. Баумана и механико-математический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова. Работал конструктором в КБ общего машиностроения, старшим научным сотрудником отраслевой научно-исследовательской лаборатории при кафедре «Бурение нефтяных и газовых скважин» Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина, главным научным сотрудникои Института проблем нефти и газа РАН. Подготовил курс лекций «Волновые процессы при бурении нефтяных и газовых скважин», который он в течение нескольких лет читал студентам РГУ нефти и газа. В Московском физико-техническом институтев Е. К. Юнин читал спецкурс «Динамика глубокого бурения» .
Занимался решением проблем математического моделирования процесса взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой и динамики бурильной колонны. Изучал динамические процессы в механических системах с распределенными параметрами с наложенными на них нелинейными связями. Автор около 100 работ, в том числе 8 монографий и 4 учебных пособий. Обладатель 8 авторских свидетельств. |
2023. 720 с. Твердый переплет. 16.9 EUR
Книга «Зияющие высоты» – первый, главный, социологический роман, созданный интеллектуальной легендой нашего времени – Александром Александровичем Зиновьевым (1922-2006), единственным российским лауреатом Премии Алексиса де Токвиля, членом многочисленных международных академий, автором десятков логических... (Подробнее) URSS. 2023. 272 с. Мягкая обложка. 15.9 EUR
Настоящая книга посвящена рассмотрению базовых понятий и техник психологического консультирования. В ней детально представлены структура процесса консультирования, описаны основные его этапы, содержание деятельности психолога и приемы, которые могут быть использованы на каждом из них. В книге... (Подробнее) 2023. 696 с. Твердый переплет в суперобложке. 119.9 EUR
Опираясь на новейшие исследования, историк Кристофер Кларк предлагает свежий взгляд на Первую мировую войну, сосредотачивая внимание не на полях сражений и кровопролитии, а на сложных событиях и отношениях, которые привели группу благонамеренных лидеров к жестокому конфликту. Кларк прослеживает... (Подробнее) URSS. 2024. 704 с. Твердый переплет. 26.9 EUR
В новой книге профессора В.Н.Лексина подведены итоги многолетних исследований одной из фундаментальных проблем бытия — дихотомии естественной неминуемости и широчайшего присутствия смерти в пространстве жизни и инстинктивного неприятия всего связанного со смертью в обыденном сознании. Впервые... (Подробнее) URSS. 2024. 800 с. Мягкая обложка. 37.9 EUR
ВЕРСАЛЬ: ЖЕЛАННЫЙ МИР ИЛИ ПЛАН БУДУЩЕЙ ВОЙНЫ?. 224 стр. (ТВЁРДЫЙ ПЕРЕПЛЁТ) 11 ноября 1918 года в старом вагоне неподалеку от Компьеня было подписано перемирие, которое означало окончание Первой мировой войны. Через полгода, 28 июня 1919 года, был подписан Версальский договор — вердикт, возлагавший... (Подробнее) URSS. 2024. 344 с. Мягкая обложка. 18.9 EUR
Мы очень часто сталкиваемся с чудом самоорганизации. Оно воспринимается как само собой разумеющееся, не требующее внимания, радости и удивления. Из случайно брошенного замечания на семинаре странным образом возникает новая задача. Размышления над ней вовлекают коллег, появляются новые идеи, надежды,... (Подробнее) URSS. 2024. 576 с. Мягкая обложка. 23.9 EUR
Эта книга — самоучитель по военной стратегии. Прочитав её, вы получите представление о принципах военной стратегии и сможете применять их на практике — в стратегических компьютерных играх и реальном мире. Книга состоит из пяти частей. Первая вводит читателя в мир игр: что в играх... (Подробнее) URSS. 2024. 248 с. Мягкая обложка. 14.9 EUR
В книге изложены вопросы новой области современной медицины — «Anti-Ageing Medicine» (Медицина антистарения, или Антивозрастная медицина), которая совмещает глубокие фундаментальные исследования в биомедицине и широкие профилактические возможности практической медицины, а также современные общеоздоровительные... (Подробнее) URSS. 2024. 240 с. Твердый переплет. 23.9 EUR
Предлагаемая вниманию читателей книга, написанная крупным биологом и государственным деятелем Н.Н.Воронцовым, посвящена жизни и творчеству выдающегося ученого-математика, обогатившего советскую науку в области теории множеств, кибернетики и программирования — Алексея Андреевича Ляпунова. Книга написана... (Подробнее) 2023. 416 с. Твердый переплет. 19.9 EUR
Вам кажется, что экономика — это очень скучно? Тогда мы идем к вам! Вам даже не понадобится «стоп-слово», чтобы разобраться в заумных формулах — их в книге нет! Все проще, чем кажется. Автор подаст вам экономику под таким дерзким соусом, что вы проглотите ее не жуя! Вы получите необходимые... (Подробнее) |