Аналіз хвильових процесів у бурильній колоні при ліквідації прихоплень ударним способом

М. В. Лисканич; O. О. Слабий; Б. О. Бержницький

doi:10.31471/1993-9868-2020-1(33)-7-18

Автор(и)

М. В. Лисканич ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
O. О. Слабий ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15
Б. О. Бержницький ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, Карпатська 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9868-2020-1(33)-7-18

Ключові слова:

прихоплення бурильного інструменту, віброшвидкість, хвиля деформації, часово-частотний аналіз

Анотація

Робота присвячена перевірці гіпотези про можливість оцінки характеру вивільнення бурильного інструменту ударними пристроями шляхом аналізу відклику роботи системи у вигляді записів коливань верхнього кінця бурильної колони. Для цього на основі розглянутих існуючих теоретичних моделей побудовано хвильову діаграму поширення, відбиття та інтерференції хвиль деформації, спричинених роботою ударного пристрою, вздовж прихопленого бурильного інструмента. На основі розробленої діаграми спрогнозовано характер коливних процесів верхнього кінця бурильного інструменту типової конструкції, що знаходиться у вертикальній свердловині, та пояснено природу їх виникнення. На основі наведеної теоретичної моделі проведено аналіз виконаних за допомогою аналогового самописця у відносних одиницях записів віброшвидкості верхнього кінця бурильного інструменту у двох конкретних випадках ліквідації прихоплення бурильного інструменту: на свердловинах № 812-Пасічна та № 903-Пасічна Надвірнянського та Івано-Франківського УБР за допомогою ВУК-170, що працював у режимі яса. Для цього здійснено часово-частотне представлення отриманих записів у вигляді спектрограми, скейлограми та псевдорозподілу Вігнера-Вілле та, ґрунтуючись на отриманому теоретичному прогнозі коливань верхнього кінця бурильного інструменту, встановлено час наступних етапів циклу роботи ударного пристрою: пришвидшення бойка, удару та постудару. На основі отриманих даних проведено часово-частотну оцінку удару та оцінено характер затухання хвиль деформації в бурильній колоні. Ґрунтуючись на відомій компоновці прихоплених бурових інструментів, визначено швидкість поширення хвиль деформації вздовж бурильної колони, яка є більшою за теоретично розраховану для ідеального тонкого стрижня згідно хвильового рівняння. В роботі розглянуто подальші напрями розвитку запропонованого підходу, а також використання його результатів для підвищення ефективності вивільнення прихопленого бурильного інструменту за допомогою ударних пристроїв.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Skeem M. R., Friedman M. B., Walker B. H. Drillstring Dynamics During Jar Operation. Journal of Petroleum Technology. 1979: Vol. 31 № 11. P.1381–1386. DOI: 10.2118/7521-PA.
2. Askew W. E. Computerized Drilling Jar Placement. SPE/IADC Drilling Conference, Dallas, Texas, 1986-02-09. Dallas 1986.
3. Kalsi M. S., Wang J. K., Chandra U. Transient Dynamic Analysis of the Drillstring Under Jarring Operations by the FEM. SPE Drilling Engineering. 1987: Vol. 2 № 01. P.47–55. DOI: 10.2118/13446-PA.
4. Zhang Y., Samuel R. A New Analytical Model for Jarring Analysis. SPE/IADC Drilling Conference and Exhibition, Hague, Netherlands, 14.03.2017. Hague 2017.
5. Zhang Y., Samuel R. A Method to Estimate Working Range of Vibrators. IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition, Fort Worth, Texas, USA, 06.03.2018. Texas: Hague 2018.
6. Wang J.-K., Kalsi M. S., Chapelle R. A., Beasley T. R. A Practical Approach to Jarring Analysis. SPE Drilling Engineering. 1990: Vol. 5 № 01. P.86–92. DOI: 10.2118/16155-PA.
7. Manoj Keshavan. Jarring dynamics of drillstrings: Master thesis / Massachusetts Institute of Technology. Massachusetts, USA, 1993. 166p.
8. Aarrestad T. V., Kyllingstad Å. Loads on Drillpipe During Jarring Operations. SPE Drilling & Completion. 1994: Vol. 9 № 04. P.271–275. DOI: 10.2118/24970-PA.
9. Kyllingstad A., Halsey G. W. Performance Testing of Jars. SPE/IADC Drilling Conference, Houston, Texas, 27.02.1990. Houston 1990.
10. Kyllingstad A., Slordal L. H. Performance Testing of Jar Accelerators. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, 08.10.1989. San Antonio: SPE 1989.
11. Wijsman C. J. Novel Jar Technology - The Down-Hole Clutch. IADC/SPE Drilling Conference, New Orleans, Louisiana, 23.02.2000. New Orleans 2000.
12. Haughton D. B., DeGeare J. P. Downhole Impulse vs.Downhole Impacts Improve Recovery of Stuck Retrievable Packers. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas, 26.09.2004. Texas 2004.
13. Gao B., Wang L., Hu T. Testing String Dynamics When Jarring Stuck Packer. The 29th International Ocean and Polar Engineering Conference, Honolulu, Hawaii, USA, 15.07.2019. Honolulu. 2019. C. 5.
14. Надвірнянське УБР. План робіт по ліквідації ускладнення на буровій №903-Пасічна. Паспорт свердловини №812-Пасічна, 1979.
15. Івано-Франківське УБР. План работ по ликвидации аварии в скважине №903-Пасечная. Паспорт свердловини №903-Пасічна, 1979.
16. Левчук К. Г. Удосконалення наукових основ моделювання динамічних процесів ліквідації прихоплень бурильного інструмента: дисерт. на здоб. докт. техн. наук: 05.05.12 / Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу. Івано-Франківськ, 2019. 449 c.