Дослідження гідродинамічних параметрів та модернізація елементів бурового долота PDC

Анотація

Стрімкий розвиток технологій спорудження свердловин невід’ємно пов’язаний із вдосконаленням техніки, що при цьому застосовується. Широкого використання набули інструменти нового покоління – долота із алмазними різцями (PDC), які мають значно кращі техніко-економічні показники порівняно із шарошковими. Хоча їх конструкція є доволі відпрацьована, актуальним залишається питання оптимізації параметрів роботи гідромоніторних насадок, від конструктивних особливостей яких залежить ефективність спорудження свердловин. Не зважаючи на ефективність існуючої конструкції доліт PDC, проведено дослідження  гідродинамічних параметрів за допомогою імітаційного моделювання. Таке дослідження дає змогу оцінити гідродинамічні параметри роботи долота, розробити рекомендації щодо їх покращення, що, в свою чергу, дозволить підвищити ефективність спорудження свердловин у цілому. Комп’ютерні програми, що призначені для імітаційного моделювання гідродинамічних процесів, дають змогу з великою достовірністю визначити необхідні параметри. Проте, точність отриманого результату буде залежати не тільки від налаштувань сітки кінцевих об’ємів, кількості ітерацій, а і від вхідних даних. Тому у розрахунковій моделі, окрім основних параметрів, таких як витрата бурового розчину і тиск на вибої свердловини, враховано частоту обертання долота, густину, температуру та модель в’язкості бурового розчину, шорсткість поверхонь долота, стінок та вибою свердловини. В результаті імітаційного моделювання було виявлені окремі недоліки існуючих конструкцій доліт PDC, які можливо усунути за допомогою запропонованої конструкції гідромоніторної насадки, яка: створює більшу завихреність потоку рідини, що позитивно впливає на захоплення та винесення шламу; дає можливість регулювати напрям руху рідини (особливо важливо для насадок, які розміщені подалі від осі долота), що покращить винесення шламу і, відповідно, запобігатиме повторному потраплянню його на вибій.