«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Исследование гидродинамических параметров работы калибратора-эжектора в составе бурового агрегата с использованием компьютерного моделирования

УДК: 622.244.4
DOI: 10.33285/1999-6934-2023-5(137)-5-10

Авторы:

¹ Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Россия

Ключевые слова: калибратор-эжектор, эжекционная насадка, буровой раствор, буровой агрегат, буровое долото, гидродинамическое параметры, компьютерное моделирование, скоростной поток, давление

Аннотация:

Статья посвящена исследованию эффективности работы буровых агрегатов с применением наддолотного калибратора-эжектора, одним из основных элементов которого являются гидромониторные эжекционные насадки, увеличивающие скорость истекающих из них потоков бурового раствора, создавая одновременно эффект разрежения в призабойной зоне пласта. Недостатком существующей конструкции калибратора-эжектора является то, что скорость и расстояние (высота) потока, выходящего из эжекционной насадки круглого внутреннего поперечного сечения, не всегда достаточны для полноценного подхвата бурового шлама, а промывка межлопастных пространств не всегда выполняется в полной мере. Для решения указанной задачи в статье предложено усовершенствовать конструкцию устройства путем выполнения эжекционной насадки с поперечным сечением внутренней сужающейся поверхности в форме асимметричного шестигранника, который выполнен с тремя углами одного размера и тремя углами другого, меньшего размера. Предложенная конструкция была исследована методом моделирования в CFD-комплексе ANSYS Fluent. Результаты исследования показали увеличение скорости потока промывочной жидкости в области желобов долота и в призабойной зоне на 3…5 % относительно варианта со стандартными насадками круглого сечения, а в зоне над калибратором-эжектором – примерно на 10…12 % с одновременным увеличением высоты центральной струи потока, при незначительном снижении давления в этой же зоне на 4…6 %.

Список литературы:

1. Мавлютов М.Р. Разрушение горных пород при бурении скважин. – М.: Недра, 1978. – 215 с.
2. Ищук А.Г., Сериков Д.Ю. Шарошечный буровой инструмент. – М.: МДМпринт, 2021. – 302 с.
3. Вышегородцева Г.И., Васильев А.А., Сериков Д.Ю. Пути повышения эффективности очистки забоя при бурении шарошечными долотами // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2015. – № 6. – С. 12–17.
4. Васильев А.А., Вышегородцева Г.И., Сериков Д.Ю. Исследование влияния схемы промывки шарошечного бурового долота на очистку забоя скважины // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2015. – № 5. – С. 25–28.
5. Бикбулатов И.К. Исследование гидроабразивного изнашивания щелевидных отверстий: дис. … канд. техн. наук. – М., 1972. – С. 62–68.
6. Гусман А.М. Влияние промывочного агента, масштабного фактора, конструктивных особенностей шарошечного долота и формы забоя на процесс выноса шлама из зоны долота // Тр. ВНИИБТ: сб. ст. – М., 1979. – Вып. 48. – С. 65–71. – (Гидравлика в бурении).
7. Гусман А.М., Мительман Б.И. Экспериментальное исследование влияния схемы и режима промывки забоя на вынос шлама из зоны долота // Тр. ВНИИБТ: сб. ст. – М., 1979. – Вып. 48. – С. 55–65. – (Гидравлика в бурении).
8. Совершенствование схем промывки буровых долот / Н.А. Жидовцев, Г.И. Матвеев, И.К. Бикбулатов [и др.] // Нефт. хоз-во. – 1980. – № 7. – С. 20–24.
9. Пат. 2725712 Рос. Федерация, МПК E21B 10/26. Калибратор / Д.Ю. Сериков, Н.М. Панин, К.А. Мягков. – № 2019123038; заявл. 22.07.2019; опубл. 03.07.2020, Бюл. № 19.
10. Сериков Д.Ю., Панин Н.М. Совершенствование конструкций калибраторов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 2. – С. 16–20.
11. Сериков Д.Ю. Совершенствование боковых гидромониторных насадок шарошечных буровых долот // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 1. – С. 9–14.
12. Сериков Д.Ю. Анализ конструкций эжекционных систем, использующих закрученные потоки // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2021. – № 1(121). – С. 13–17. – DOI: 10.33285/1999-6934-2021-1(121)-13-17
13. Мягков К.А., Сериков Д.Ю. Исследование влияния геометрических параметров эжекционной камеры на эффективность работы бурового калибрующего эжекционного агрегата // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2020. – № 4(328). – С. 19–25. – DOI: 10.33285/0130-3872-2020-4(328)-19-25