Підвищення ефективності експлуатації ліфтових колон свердловин підземних сховищ газу

Abstract

У дисертаційній роботі ставиться за мету підвищення ефективності експлуатації ліфтових колон свердловин підземних сховищ газу за рахунок запобігання розгвинчуванню колон шляхом зниження амплітуд їхніх коливань і раціонального добору моментів згвинчування. Для досягнення сформульованої мети були поставлені і розв’язані такі основні завдання: - побудувати математичні моделі і дослідити вільні та вимушені поздовжні, крутильні і поперечні коливання ліфтової колони і, на основі аналізу власних частот і форм, а також амплітуд вимушених коливань, обґрунтувати раціональні значення коефіцієнта жорсткості віброізолятора; - розробити математичну модель і алгоритм розрахунку поперечно- крутильних коливань ліфтової колони з урахуванням її динамічної взаємодії зі стінкою свердловини і оцінити вплив віброізолятора на розподіл крутних моментів по довжині колони; - розробити математичні моделі і алгоритми розрахунку напружень і деформацій елементів з’єднань ліфтової колони і, на основі аналізу напружено- деформівного стану основного матеріалу з’єднаних труб і муфти, визначити допустимий момент згвинчування; - опрацювати методику і провести експериментальні дослідження вібрацій ліфтових колон діючих свердловин підземного сховища газу під час відбору газу та під час його нагнітання та порівняти одержані результати з результатами математичного моделювання динамічних процесів; - розробити технічні рішення і рекомендації, спрямовані на запобігання розгвинчуванню ліфтових колон під час експлуатації підземних сховищ газу; опрацювати методику розрахунку на міцність і жорсткість пружних елементів віброізоляторів та обґрунтувати метод діагностики щільності муфтових з’єднань. Об'єкт дослідження - ліфтові колони свердловин підземних сховищ газу. Предмет дослідження - коливання ліфтових колон та напружено- цеформівний стан елементів муфтових з’єднань під час експлуатації свердловин підземних сховищ газу. Методи дослідження. Дослідження динаміки ліфтової колони ґрунтуються на застосуванні методів теорії коливань механічних систем з розподіленими параметрами, зокрема, матричного методу початкових параметрів та методу скінченних елементів. Дослідження напружено-деформівного стану деталей муфтових з’єднань проводилися із застосуванням теорії товстостінних оболонок та варіаційно-аналітичного методу побудови рівнянь деформацій неоднорідної механічної системи. Експериментальні дослідження вібрацій ліфтових колон проводилися із застосуванням модернізованих сейсмодавачів, сучасних комп’ютерних засобів віброметрії та числових методів обробки результатів вимірювань.