Исследование и оптимизация конструкции низа бурильной колонны для шароструйного бурения

Основной целью работы является расширение и углубление знаний в области шароструйного бурения за счет разработки новой конструкции, которая позволит производить замену отработанной, рейсовой порции породоразрушающих шаров без подъема всей бурильной колонны. В ходе магистерской диссертации был произведен расчёт геометрических и технологических параметров бурения; разработана геометрическая модель в программном комплексе SolidWorks; выполнен расчёт геометрической модели в программном комплексе Ansys; проанализированы результаты расчёта и выданы рекомендации.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..17
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР……………………………………………….20
1.1. Сущность шароструйно-эжекторного способа разрушения
твердых и крепких горных пород…………………………………………………20
1.2. Тенденция развития шароструйных аппаратов………………….22
1.3. Оптимизация режимов работы шароструйно-эжекторных
аппаратов путем регулирования скорости рабочего потока жидкости…………37
2.ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
ДЛЯ ШАРОСТРУЙНО-ЭЖЕКТОРНОГО АППАРАТА…………………………41
3. РАСЧЁТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ БУРЕНИЯ ШАРОСТРУЙНО-ЭЖЕКТОРНОГО АППАРАТА
ДЛЯ СКВАЖИН ДИАМЕТРОМ 215,9 ММ………………………………………46
3.1. Расчёт геометрических параметров бурения…………………….46
3.2. Расчёт технологических параметров бурения……………………50
4. ПОСТРОЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ РАЗРАБОТАННОЙ
КОНСТРУКЦИИ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ SOLIDWORKS
……………………………………………………………………………………….55
4.1. Описание процесса построения модели…………………….……57
4.2. Сборка компьютерной модели……………………………………67
5. РАСЧЁТ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ В ПРОГРАММНОМ
КОМПЛЕКСЕ ANSYS …………………………………………………………….69
5.1. Выбор свойств материала…………………………………………72
5.2. Основные допущения………………………………………………74
5.3. Задание типов конечных элементов………………………………75
5.4. Задание граничных условия………………………………………78
5.5. Тип решения……………………………………………………….80
5.6. Анализ результатов………………………………………………..81
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………..………………………………86
6.1. SWOT – анализ…………………………………………………..…86
6.2. Планирование научно-исследовательских работ………………….87
6.3. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения……………………………………93
6.4. Формирование организационной структуры управления
инженерным проектом………………………………………………………………………………95
6.5. Составление бюджета разработки и внедрения инженерных
решений………………..……………………………………………………………96
6.6. Проведение анализа безубыточности инженерного
проекта……………………………………………………………………………………………………..97
6.7. Оценка эффективности инженерных
решений………………………..…………………………………………………100
6.8. Анализ потенциальных рисков и разработка мер по управлению
ими…………………………………………………………………………………………………………101
7. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ……………………………….103
7.1. Производственная безопасность…………………………………103
7.2. Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению……………………………………………………………….108
7.3. Экологическая безопасность…………………………………….109
7.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………..112
7.5. Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности…………………………………………………..…………………..115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..117
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………118
Приложение А………………………………………………………………124

В ходе выполнения магистерской диссертации был выполнен обзор и
анализ ранее полученных результатов исследования шароструйно-эжекторного
способа разрушения твердых и крепких горных пород, который показал
необходимость в оптимизации существующей конструкции компоновки низа
бурильной колонны для шароструйно-эжекторного бурового снаряда.
Результаты диссертационного исследования:
 разработка конструкции съемной сопловой насадки;
 описание принципа работы съемной сопловой насадки;
 расчёт геометрических и технологических параметров бурения
шароструйно-эжекторного бурового снаряда для скважины диаметром 215,9
мм.;
 разработка сборочных чертежей: компоновки низа бурильной
колонны и съемной сопловой насадки с учётом результатов расчёта
геометрических и технологических параметров бурения;
 построение компьютерной модели по результатам разработанных
сборочных чертежей в программном комплексе SolidWorks;
 расчёт построенной компьютерной модели в программном
комплексе ANSYS.
Разработанная конструкция съемной сопловой насадки позволяет
производить смену отработанной рейсовой порции породоразрушающих шаров
на новую, без подъема всей бурильной колонны.
Следует отметить, что данная работа, как и всякая из числа подобных, не
лишена упущений и недостатков, и безусловно не претендует на
исчерпывающие освещение всех вопросов, связанных с шароструйным
способом бурения твердых и крепких горных пород. В целях дальнейшего
повышения эффективности шароструйного бурения, а также внедрения его в
практику буровых работ необходимо продолжать углубленное исследование
данного метода и проведение различных экспериментов.