Метою роботи є підвищення ефективності буріння свердловин шляхом вдосконалення методики проектування неорієнтованих компоновок низу бурильної колони. Основні задачі дослідження: 1. Аналіз існуючих методик розрахунку статичних характеристик взаємодії елементів неорієнтованих КНБК різного призначення з вибоєм і стінками свердловини. 2. Розробка методики поетапного проектування неорієнтованих багатоелементних КНБК при врахуванні особливостей їх конструкцій та умов взаємодії опор зі стінками свердловини шляхом послідовного збільшення кількості ОЦЕ. 3. Проведення експериментальних досліджень для перевірки та коректування вдосконаленої математичної моделі низу бурильної колони. 4. Вдосконалення методики розрахунку енергії деформації багатоелементних неорієнтованих КНБК із двома ОЦЕ для встановлення моменту нестійкої рівноваги компоновок. 5. Апробація отриманих наукових результатів у промислових умовах при бурінні похило-спрямованих та горизонтальних свердловин. ЗМІСТ ВСТУП 4 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ВЗАЄМОДІЇ НЕОРІЄНТОВАНИХ КНБК ІЗ ВИБОЄМ ТА СТІНКАМИ СВЕРДЛОВИНИ 9 1.1. Існуючі типи неорієнтованих КНБК 10 1.2. Аналіз існуючих способів дослідження неорієнтованих КНБК у похило - спрямованій свердловині 11 1.2.1. Аналітичні дослідження роботи КНБК у похило -спрямованому стовбурі свердловини 13 1.2.2. Експериментальні дослідження статичних форм рівноваги КНБК у лабораторних умовах 23 Висновки до розділу 26 РОЗДІЛ 2 АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ СИЛ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕМЕНТІВ НЕОРІЄНТОВАНИХ КНБК ІЗ ВИБОЄМ ТА СТІНКАМИ СВЕРДЛОВИНИ 28 2.1. Математична модель неорієнтованої одноопорної КНБК 31 2.2. Математична модель неорієнтованих двоопорних КНБК 39 2.3. Дослідження деформацій неорієнтованих двоопорних КНБК енергетичним методом 45 2.3.1. Моделювання функції прогину пружної осі КНБК 46 2.3.2. Статичний розрахунок двоопорних КНБК 50 Висновки до розділу 55 РОЗДІЛ З ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕМЕНТІВ НЕОРІЄНТОВАНИХ КНБК ІЗ ВИБОЄМ ТА СТІНКАМИ СВЕРДЛОВИНИ 56 3.1. Визначення критеріїв подібності для моделювання статичних деформацій КНБК 56 3.2. Конструкція експериментального стенда для дослідження КНБК 59 3.3. Технологія проведення експериментальних досліджень неорієнтованих КНБК 71 3.3.1. Вибір діапазонів вимірювання параметричних величин 72 3.3.2. Тарування тензометричних силовимірювальних здавачів 73 3.4. Метод перерахунку результатів експериментальних досліджень моделей бурильної колони на натурні багатоелементні КНБК 79 3.5. Статистична обробка результатів експерименту 81 Висновки до розділу 84 РОЗДІЛ 4 РЕЗУЛЬТАТИ АНАЛІТИЧНИХ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НЕОРІЄНТОВАНИХ КНБК РІЗНИХ КОНСТРУКЦІЙ 86 4.1. Дослідження зміни величин, що характеризують безрозмірні одиниці довжини КНБК 92 4.2. Дослідження зміни відхиляючої сили на долоті для КНБК різних конструкцій 96 4.3. Дослідження реакцій на ОЦЕ для КНБК різних конструкцій 102 4.4. Дослідження зміни кутів повороту долота та ОЦЕ в КНБК різних конструкцій 106 4.5. Дослідження зміни мінімальної енергії деформації КНБК різних конструкцій 111 4.6. Особливості взаємодії ОЦЕ зі стінками свердловини 113 4.7. Промислове випробування неорієнтованих КНБК 1 17 Висновки до розділу 119 ВИСНОВКИ 123 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 125 ДОДАТКИ 140