Оптимальное проектирование каротажных кабелей глубинных скважин

План
Вступление

Введение
Характеристика брони геофизических кабелей и методика исследования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Анализ структуры брони геофизических кабелей ... ... ... ...
Средства повышения уровня качества брони геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Критический анализ методик расчета параметров брони и постановка задачи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Общие методические положения программа исследования ... ...
Физико.математические основы методики определения законов развития и распределения износа брони ... ... ... ... ... ... ... ...
Определение элемента конструкции геофизических кабелей, определяющего их ресурс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Статические значения ресурса брони по данным эксплуатации
Экспериментальные испытания изоляции с целью определения её долговечности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Общие вопросы повышения надежности токопроводящих жил и изоляции геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Математические моделирование конструкционной износостойкости брони геофизических кабелей ... ... ... ... ... .
Непостоянстве скорости износа брони в пространстве и времени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Графическая интерпретация конструкционной износостойкости брони ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Сущность методики испытания брони на конструкционную износостойкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Исследование условий изнашивания брони геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Ведущий вид изнашивания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Усилие, прижимающее кабель к станке скважины ... ... ... ...
Кинематика движения кабеля в скважине ... ... ... ... ... ... ... .
Разработка машины для испытания брони геофизических кабелей на износостойкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Необходимые технические характеристики испытательной машины ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Критические рассмотрение способов истирания брони геофизических, кабелей при испытаниях на износостойкость ...
Обоснование выбора элементов способа испытания брони на конструкционную износостойкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Описание принципиальной схемы машины 1600 М для испытания брони кабеля на конструкционную износостойкость
Разработка методики ведения испытаний на машине для определения конструкционной износостойкость геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Определение износа массы образцов и необходимого времени истирания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Экспериментальное определение уровня качества испытательной машины 1600 М ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Определение необходимого числа повторений испытаний образцов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Исследование зависимости физико.механических свойств материала проволок брони от времени её пребывания в скважине ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Закон распределения износа брони геофизических кабелей ... ...
Выбор типовой скважины ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Выбор основных признаков типового двойного хода кабеля в скважинах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Экспериментальные данные к их математическая обработка ... ..
Средства ускорения определения ресурса брони цилиндрической формы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Выводы к разделу 2.

Исследование ограничений оптимизации параметров брони геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Основные критерии работоспособности брони ... ... ... ... ... ...
Исследование предельного натяжения поперечных сечений несущей части кабеля, допускаемого прочностью материала проволок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Теоретическая оценка натяжения кабеля к скважине ... ... ... ...
Условия предельного состояния поперечных сечений несущей части ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Границы множества сочетаний диаметров проволок несущей части брони без проекторов, имеющей допустимые запасы прочности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Исследование ограничения по равенству напряжений в слоях проволок поперечных сечений несущей части ... ... ... ... ... ..
Исследований ограничений по коэффициенту неуравновешенности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Методика измерения запасов прочности в проволоках несущей части и коэффициентов её неуравновешенности ... ... ... ... ... ..
Критический анализ известного устройства для измерения напряжений в проволоках несущей части ... ... ... ... ... ... ... .
Устройства для уточненного измерения распределения натяжения по слоям проволок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Способов измерения угла закручивания кабеля ... ... ... ... ... .
Исследование ограничения по изгибной жесткости несущей части ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Зависимость изгибной жесткости несущей части от её параметров ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Определение изгибной жесткости, обуславливающей вертикальность подвеса груза ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Границы множества сочетаний диаметров проволок слоев несущей части, имеющей допустимую изгибную жесткость ... ..
Границы множества сочетаний диаметров проволок слоев несущей части имеющей все показатели качества в допустимых пределах совместно ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

Выводы к разделу 3.

Оптимизации параметров поднашивающейся детали с целью повышения её ресурса ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Анализ известных методик расчета грузонесущей части геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Основные критерии работоспособности грузонесущей части кабеля ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Исходные теоретические предпосылки ... ... ... ... ... ... ... ... .
Оптимизация грузонесущей части кабеля по критерию прочности
Определение коэффициента, учитывающего набегания кабеля на блок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Зависимость запаса прочности грузонесущей части от диаметров проволок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Экспериментальная проверка зависимостей запасов прочности грузонесущей части от величин диаметров проволок её верхнего слоя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Граница множества сочетаний диаметров проволок грузонесущей части, имеющей допустимые запасы прочности ..
Линия равного отклика коэффициентов неуравновешенности ... ..
Оптимизация грузонесущей части по изгибной жесткости ... ... .
Зависимость изгибной жесткости кабеля от диаметров проволок его грузонесущей части ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Определение изгибной жесткости, обуславливающей вертикальность подвеса груза ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Границы множества сочетаний диаметров проволок грузонесущей части, имеющей допустимую изгибную жесткость
Оптимизация по основным критериям работоспособности совместно ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Границы множество сочетаний диаметров проволок слоев грузонесущей части, имеющей все показатели качества в допустимых пределах совместно ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Проверка блокирующих контуров ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Оптимизация грузонесущей части кабеля по коэффициенту неуравновешенности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Зависимость коэффициента неуравновешенности от диаметров проволоки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Экспериментальная проверка зависимостей коэффициентов неуравновешенности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Выводы к разделу 3.

Технические решения некоторые итоги внедрения результатов работы в производство ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Технические рекомендации ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Выбор модификации с учетом эксплуатационного оборудования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Оценка уровня качества предлагаемых модификаций ... ... ... ..
Применение ЭВМ при оптимизации параметров грузонесущей части ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Алгоритм определения параметров свивки кабеля с наибольшим предельным припуском на износ ... ... ... ... ... ..
Оценка экономической эффективности внедрения предлагаемой модификации в производство ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Исходные данные ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Годовая экономия от повышения долговечности кабеля ... ...
Заключение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Литература ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Осуществление грандиозных задач, предусмотренных Программой Республики Казахстан строительства в нашей стране, обуславливает дальнейшее резкое увеличение добычи нефти и газа. Н.А. Назарбаев отметил, что газовая промышленность в короткий срок превратилась в крупную отрасль народного хозяйства и оказывает все большее воздействия на повышение эффективности производства, ускорение технического прогресса, улучшение топливного баланса страны, жизни и быта Казахстанских людей. /1/
Добыча нефти по сравнению с 1995 годом должна возрасти в 5 раз и достигнуть в 2010 году 640 млн. тонн, добыча газа должна возрасти в 14-15 раз до 435 млрд. м3 /3/. Успех добычи нефти и газа значительной степени зависит от современного и качественного обслуживания геофизическими работами действующих скважин, разведочного и эксплуатационного бурения. В настоящее время важность и необходимость геофизических работ еще больше возрастает в связи с осуществлением в нашей стране бурения сверхглубоких скважин.
Производство всех геофизических работ в скважинах геофизических измерения, отбор проб породы, взрывные и пристрелочные работы, осуществляются при помощи геофизических кабелей, совмещающих функции передачи электрической энергии, перемещения подвешенных к ним приборов, удержание их на заданной дистанции.
Геофизическое кабеля являются перспективными изделиями, потребность в них непрерывно растет, если в 2001 г. она составит 15 тыс. км, то уже 2005 г. – 19 тыс. км., а в 2010 г. – 24 тыс. км. Следует особо отметить, что геофизические кабели применяются не только в народном хозяйстве, но и в боевой технике.
Исходя из чрезвычайной важности работ, производимых геофизическими кабелями, и все возрастающего объема их выпуска, становится

Дисциплина: Строительство
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 45 страниц
В избранное:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ им. М. ТЫНЫШПАЕВА

УДК 620.178.4. На правах рукописи

Батырмухамедов Жамбыл Карабаевич

ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАРОТАЖНЫХ КАБЕЛЕЙ ГЛУБИННЫХ СКВАЖИН

Специальность:

Диссертация
на соискание ученой степени
доктора технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук,
профессор, академик
Омаров А.Ж.

Республика Казахстан

Алматы
2004
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ им. М. ТЫНЫШПАЕВА

УДК 620.178.4. На правах рукописи

Батырмухамедов Жамбыл Карабаевич

ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАРОТАЖНЫХ КАБЕЛЕЙ ГЛУБИННЫХ СКВАЖИН

Специальность:

Диссертация
на соискание ученой степени
доктора технических наук

Научный консультант:

доктор технических наук,
профессор,
академик РАТ
Ж. К. Масанов

Республика Казахстан

Алматы
2004

АННОТАЦИЯ

Работа состоят из 6 разделов. В первом разделе исследования содержится
общая характеристика устройства и работы геофизических кабелей.
Обосновывается актуальность темы, ставится цель, избираются средства для её
достижения, формируются задачи, разрабатываются методика и программа
работы, приводятся исходные методические предпосылки.
Во втором разделе решается задача создания методики ускоренного
определения долговечности геофизических кабелей, способствующей быстрейшему
внедрению в производство прогрессивных изменений конструкции и технологии
изготовления, направленных на повышение долговечности. В этом разделе
впервые разработаны физико-математические основы оценки уровня
долговечности брони, методика, способ и порядок ведения испытаний брони на
конструкционную износостойкость. Определены аналитические зависимости для
расчета сил прижатия кабеля к стенке скважины, установлены ведущий вид
изнашивания брони, ресурс брони кабелей, выпускаемых серийно, уровень
долговечности разработанных модификаций брони. Определен недолговечный
элемент кабелей. Для контроля электрической прочности и омического
сопротивления изоляции спроектирована и изготовлена специальная
установка. Описывается специальная испытательная машина для измерения
конструкционной износостойкости брони геофизических кабелей.
При оптимизации параметров брони геофизических кабелей, учтены
несколько выходных параметров - реакций (откликов) на воздействия факторов
оптимизации.
С точки зрения исследования оптимизируется наиболее важный выход -
рабочая длина брони, остальные выходные параметры налагают ограничения на
предельные значения факторов.
В разделе определены критерии работоспособности брони геофизических
кабелей: запасы прочности верхнего и нижнего слоев, коэффициент
неуравновешенности и изгибная жесткость. Установлены границы их
допускаемого изменения, обеспечивающие работоспособность кабеля.
Теоретически выведены, экспериментально проверены зависимости критериев
работоспособности брони запасов прочности, коэффициентов неуравновешенности
и изгибной жесткости.
Определены функции взаимозависимостей параметров брони, обусловленных
предельными значениями этих критериев.
Аналитически определены и графически изображены границы множества
допустимых сочетаний параметров брони по каждому из критериев её
работоспособности.
В четвертом разделе разработан алгоритм оптимизации параметров брони
геофизических кабелей без протектора.
В результате реализации алгоритма определен их оптимум.
Пятый раздел аналогичен предыдущему, но в нем объектом оптимизации
являются параметры брони с протектором.
В шестом разделе работы приводятся технические решения по
конструкции брони геофизического кабеля, произведена оценка уровня
качества предлагаемых модификаций, проведен расчет экономической
эффективности их внедрения в народном хозяйстве.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Характеристика брони геофизических кабелей и методика
исследования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.1 Анализ структуры брони геофизических кабелей ... ... ... ...
1.2 Средства повышения уровня качества брони геофизических
кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.3 Критический анализ методик расчета параметров брони и
постановка задачи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.4 Общие методические положения программа исследования ... ...
2. Физико-математические основы методики определения законов
развития и распределения износа брони ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1 Определение элемента конструкции геофизических кабелей,
определяющего их ресурс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1.1 Статические значения ресурса брони по данным эксплуатации
2.1.2 Экспериментальные испытания изоляции с целью определения её
долговечности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.1.3 Общие вопросы повышения надежности токопроводящих жил и
изоляции геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Математические моделирование конструкционной износостойкости
брони геофизических кабелей ... ... ... ... ... .
2.2.1 Непостоянстве скорости износа брони в пространстве и
времени ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.2.2 Графическая интерпретация конструкционной износостойкости
брони ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2.3 Сущность методики испытания брони на конструкционную
износостойкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.3 Исследование условий изнашивания брони геофизических
кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.3.1 Ведущий вид изнашивания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.3.2 Усилие, прижимающее кабель к станке скважины ... ... ... ...
2.3.3 Кинематика движения кабеля в скважине ... ... ... ... ... ... ... .
2.4 Разработка машины для испытания брони геофизических
кабелей на износостойкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.4.1 Необходимые технические характеристики испытательной
машины ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.4.2 Критические рассмотрение способов истирания брони
геофизических, кабелей при испытаниях на износостойкость ...
2.4.3 Обоснование выбора элементов способа испытания брони на
конструкционную износостойкость ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.4.4 Описание принципиальной схемы машины 1600 М для испытания
брони кабеля на конструкционную износостойкость
2.5 Разработка методики ведения испытаний на машине для определения
конструкционной износостойкость геофизических кабелей
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.5.1 Определение износа массы образцов и необходимого времени
истирания ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.5.2 Экспериментальное определение уровня качества испытательной
машины 1600 М ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.5.3 Определение необходимого числа повторений испытаний образцов
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.5.4 Исследование зависимости физико-механических свойств
материала проволок брони от времени её пребывания в
скважине ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.6 Закон распределения износа брони геофизических кабелей ... ...
2.6.1 Выбор типовой скважины ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.6.2 Выбор основных признаков типового двойного хода кабеля в
скважинах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.6.3 Экспериментальные данные к их математическая обработка ... ..
2.6.4 Средства ускорения определения ресурса брони цилиндрической
формы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Выводы к разделу 2.
3. Исследование ограничений оптимизации параметров брони
геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.1 Основные критерии работоспособности брони ... ... ... ... ... ...
3.2 Исследование предельного натяжения поперечных сечений несущей
части кабеля, допускаемого прочностью материала проволок
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2.2 Теоретическая оценка натяжения кабеля к скважине ... ... ... ...
3.2.3 Условия предельного состояния поперечных сечений несущей
части ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2.4 Границы множества сочетаний диаметров проволок несущей
части брони без проекторов, имеющей допустимые запасы
прочности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3 Исследование ограничения по равенству напряжений в слоях
проволок поперечных сечений несущей части ... ... ... ... ... ..
3.4 Исследований ограничений по коэффициенту
неуравновешенности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.5 Методика измерения запасов прочности в проволоках несущей
части и коэффициентов её неуравновешенности ... ... ... ... ... ..
3.5.1 Критический анализ известного устройства для измерения
напряжений в проволоках несущей части ... ... ... ... ... ... ... .
3.5.2 Устройства для уточненного измерения распределения натяжения
по слоям проволок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.5.3 Способов измерения угла закручивания кабеля ... ... ... ... ... .
3.6 Исследование ограничения по изгибной жесткости несущей части
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.6.1 Зависимость изгибной жесткости несущей части от её
параметров ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.6.2 Определение изгибной жесткости, обуславливающей вертикальность
подвеса груза ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.6.3 Границы множества сочетаний диаметров проволок слоев несущей
части, имеющей допустимую изгибную жесткость ... ..
3.7 Границы множества сочетаний диаметров проволок слоев несущей
части имеющей все показатели качества в допустимых пределах
совместно ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

Выводы к разделу 3.
4. Оптимизации параметров поднашивающейся детали с целью
повышения её ресурса ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.1.1 Анализ известных методик расчета грузонесущей части
геофизических кабелей ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.1.2 Основные критерии работоспособности грузонесущей части кабеля
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.1.3 Исходные теоретические предпосылки ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.2 Оптимизация грузонесущей части кабеля по критерию прочности
4.2.1 Определение коэффициента, учитывающего набегания кабеля на
блок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.2.2 Зависимость запаса прочности грузонесущей части от диаметров
проволок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.2.3 Экспериментальная проверка зависимостей запасов прочности
грузонесущей части от величин диаметров проволок её
верхнего слоя ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.2.4 Граница множества сочетаний диаметров проволок грузонесущей
части, имеющей допустимые запасы прочности ..
4.3 Линия равного отклика коэффициентов неуравновешенности ... ..
4.4 Оптимизация грузонесущей части по изгибной жесткости ... ... .
4.4.1 Зависимость изгибной жесткости кабеля от диаметров проволок
его грузонесущей части ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.4.2 Определение изгибной жесткости, обуславливающей
вертикальность подвеса груза ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.4.3 Границы множества сочетаний диаметров проволок грузонесущей
части, имеющей допустимую изгибную жесткость
4.5 Оптимизация по основным критериям работоспособности совместно
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5.1 Границы множество сочетаний диаметров проволок слоев
грузонесущей части, имеющей все показатели качества в
допустимых пределах совместно ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.5.2 Проверка блокирующих контуров ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5.3 Оптимизация грузонесущей части кабеля по коэффициенту
неуравновешенности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.5.4 Зависимость коэффициента неуравновешенности от диаметров
проволоки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.5.5 Экспериментальная проверка зависимостей коэффициентов
неуравновешенности ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

Выводы к разделу 3.
4.6 Технические решения некоторые итоги внедрения результатов
работы в производство ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.6.1 Технические рекомендации ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.6.2 Выбор модификации с учетом эксплуатационного оборудования
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.6.3 Оценка уровня качества предлагаемых модификаций ... ... ... ..
4.6.4 Применение ЭВМ при оптимизации параметров грузонесущей
части ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.6.5 Алгоритм определения параметров свивки кабеля с
наибольшим предельным припуском на износ ... ... ... ... ... ..
4.7 Оценка экономической эффективности внедрения предлагаемой
модификации в производство ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.7.1 Исходные данные ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.7.3 Годовая экономия от повышения долговечности кабеля ... ...
4.7.4 Заключение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Литература ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

4. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

У - износ массы брони, г
У2 - износ массы брони, накопленный за один двойной ход кабеля в
скважину, г
g - вес единицы длины кабеля, Н
gi - вес одного слоя единицы длины кабеля, Н
g3 - вес запаса на износ на единицу длины кабеля
gα - вес запаса на износ на единицу длины кабеля на один двойной
ход в скважину, Н
Gα - вес запаса на износ на отрезок кабеля протяженностью от Z
на один двойной ход в скважину, Н
δm - погрешность измерения износа массы проволоки верхнего слоя
отрезка кабеля, г
δw - погрешность измерения износа массы отрезка кабеля при лабораторных
испытаниях, г
Р - суммарное натяжения всех проволок поперечного сечения несущей
части при подъеме кабеля из скважины, Н
Рс - суммарное натяжение всех проволок поперечного сечения брони при
спуске кабеля в скважину, Н
РΔn - нажатия брони с разрезанными проволоками верхнего слоя несущей
части, Н
Pi - нажатие поперечного сечения одного слоя проволок несущей части
кабеля, Н
Р3 - часть нажатия сечения кабеля, обусловленная весом запаса на
износ, находящегося ниже этого сечения, Н
Р3,α -часть нажатия сечения кабеля, обусловленная весом запаса на
износ на один двойной ход, находящегося ниже рассматриваемого
сечения, Н
Рα - нажатие, обусловленное нагрузкой, сосредоточенной на нижнем
конце кабеля, Н
Pz - вес отрезка кабеля длиной Z опущенного в буровой раствор,
Н
Ртр - составляющая нажатия, потребная для преодоления сил трения
кабеля о стенки скважины, Н
Рр - составляющая натяжения потребного для преодоления сил трения
кабеля о буровой раствор, Н
Рu - сила инерции, Н
Pg - барическая составляющая натяжения, возникшая вследствие
деформации изоляции под давлением жидкости, Н
Рв - составляющая нажатия, возникающая вследствие набухания изоляции,
Н
Рτ - составляющая натяжение, возникающая от температурных деформации,
Н
Т - предельное натяжение брони, Н
Тр - выравнивающее нажатие – натяжение, необходимое для выравнивания
эквивалентных напряжение в поперечном сечении слоев проволок
несущей части, Н
Тп – нажатие, при котором свободно подвешенная броня разрывается
на её прямом участке, Н
Ту - условное разрывное натяжение, Н
[ΔT] - условный наименьший предельный запас прочности, Н
Tm - натяжение при котором несущая часть свободно подвешенного
кабеля разрывается на вращающемся ролике блок баланса, Н
Т4 - натяжение, при котором несущая часть кабеля, защемленного с обоих
концов, разрывается на вращающемся ролике блок-баланса, Н
Тизг - потеря несущей способности брони из-за изгиба кабеля на
ролике блок-баланса, Н
Тв - минимальное натяжение, необходимое для приведения кабеля в
вертикальное положение, Н
Тα - натяжение, при котором несущая часть свободно подвешенного
кабеля разрывается на невращающиемся ролике, Н
Nн - составляющая натяжение кабеля, возникающая вследствие его
набегания на ролик блок-баланса, Н
N - усилие, прижимающее кабель к стенке скважины на определенном
её участке длины в 1м, Н
y' - скорость износа массы брони на её определенном участке, м·ч
y'z – скорость износа массы брони на участке с координатой Z, м·ч
y'x - скорость износа массы брони на участке скважин с координатой
Х, м·ч
ig - скорость удельного износа массы брони, приходящегося на единицу
площади её контактной поверхности, мм2·ч
σэ,i - эквивалентное напряжение в поперечном сечении слоя проволок,
ГПа
σв - предел прочности материала проволок несущей части, ГПа
σi - растягивающее нормальное напряжение в поперечном сечении слоя
проволок от натяжения кабеля в скважине, ГПа
σu,i - растягивающее нормальное напряжение в расчетном поперечном
сечении слоя проволоки от изгиба кабеля на ролике, ГПа
σн,i - напряжение от набегания кабеля на ролик блок-баланса, ГПа
σэ,р - эквивалентные напряжения в слоях проволок расчетного поперечного
сечения, несущей части, возникающие в состоянии
равнонапряженности, ГПа
Р - среднее значение удельного давления в контакте брони со
стенкой скважины, кПа
Е - модуль упругости первого рода материала проволок несущей части,
ГПа
δ - модуль упругости второго рода материала проволок несущей части,
ГПа
h - изгибная жесткость несущей части, Н мм2
γ - плотность проволок несущей части, гсм3
γ3 - плотность материала запаса на износ брони, гсм3
γu - плотность материала изоляции, гсм3
ρ - плотность бурового раствора, гсм3
L - рабочая длина кабеля, опущенного до забоя скважины или глубина
скважины, км
Lδ - длина кабеля, которую возможно намотать на барабан лебедки,
км
Lср - средняя длина одного витка кабеля, намотанного на барабан
лебедки, мм
Х - координата участка скважины, м
Z - координата поперечного сечения (или участка) брони (см.рис.1.1),
М
Zo - координата опасного сечения в конечный момент изнашивания, М
Zэ - координата середины участка брони длиной в 1м, для которого
проводится экспериментальное исследование закона распределения
скорости износа, М
Хэ - координата середины участка скважины шириной в 1 м, для
которого проводится экспериментальное исследование закона
развития скорости износа, М
Rc - радиус кривизны участка скважины, М
Ql - ресурс брони в км., общего пробега в скважине, км
В - выпуск кабеля, км
Dв - диаметр окружности, описанной вокруг поперечного сечения
несущей части, мм
Ri - средний радиус слоя проволок см. рис. 1.2. мм
R - радиус поперечного сечения сердечника см. рис. 1.2. мм
hп - шаг навивки проволок несущей части, мм
di - диаметр одной проволоки в слое см. рис. 1.2. мм
Δli - упругое абсолютное удлинение слоя проволок несущей части вдоль
оси кабеля, мм
Δlв - упругое абсолютное удлинение кабеля, мм
Dср - средний диаметр слоя проволок брони кабеля намотанного на
барабан лебедки, мм
в - ширина барабана лебедки, мм
i AB -длина стрежней в приспособлении для измерения натяжения, мм
Ji - осевой момент инерции сечения одной проволоки, мм4
Jp - полярный момент инерции сечения одной проволоки, мм4
Sв - площадь, ограниченная внешним контуром поперечного сечения
несущей части, мм2
Sδ - площадь, ограниченная внешним контуром поперечного сечения
брони, мм2
Si - площадь поперечного сечения слоя проволок несущей части, мм2
Sэ - площадь поперечного сечения эквивалентного слоя проволок, мм2
Sоб - площадь поперечного сечения оболочек кабеля, сортирующих
жидкость в скважине, мм2
Sс - площадь поперечного сечения верхнего слоя изношенных проволок
несущей части, мм2
Sr - площадь поперечного сечения верхнего слоя проволок несущей
части изношенных до точек их контакта между собой, мм2
l м - длина образца кабеля, истираемого на испытательной машине, мм
δi - погрешность измерения длины отрезка кабеля, мм
Δ - линейный припуск на износ, мм
Δ L - отрезок кабеля, удаленный от нижнего конца кабеля при первой
операции восстановления, м
Dp - наружный диаметр ролика блок-баланса, мм
l -наименьшее расстояние от нижнего конца кабеля до точки его
прилегания к ролику блок-баланса, м
D3 - диаметр барабана лебедки, мм
D4 - диаметр боковых дисков барабана лебедки, мм
Fi -площадь поперечного сечения одной проволоки в слое, мм
Δ S - площадь поперечного сечения запаса материала брони
предназначенного на износ, мм2
Sa -площадь контактной поверхности брони и стенки скважины на
участке длиной в 1., мм2
αi - угол навивки проволок в слое, град.
ν - угол наклона кабеля к горизонту, град.
φ - обозначение угла на рис. центральный угол см. рис.3.23 в
котором заключен участок скважины постоянной кривизны, град
θ - относительный угол поворота поперечного сечения кабеля вокруг
его оси вследствие неуравновешенности крутящих моментов в
слоях проволок брони, радм
υ - угол поворота поперечного сечения кабеля вокруг его оси
неуравновешенности крутящих моментов в слоях проволок брони,
град.
υδ - угол поворота поперечного сечения кабеля вокруг его оси
вследствие его смещения на ширину барабана лебедки, град.
υα - угол поворота поперечного сечения кабеля вокруг его оси
вследствие его смещение вдоль оси барабана лебедки, имеющей
место за один оборот барабана, град.
t - время,
tc - время, необходимое на экспериментальное определение ресурса
модификаций в процессе их эксплуатации в скважине
tп - время необходимое для приемки кабеля к эксплуатацию от
завода-изготовителя
tu - время необходимое для измерения износа износа кабеля в процессе
его эксплуатации
tα - время истирания определенного участка брони за один-двойной
ход кабеля в скважине
tо - время обслуживания эксплуатационного оборудования и проектов
кабеля
tэ - затраты рабочего времени на геофизические работы в скважине,
tм - календарное время потребное для определения ресурса опытной
модификации на испытательной машине
tτ - время для нагрева зоны трения до нужной температуры
tу - время испытания образца на испытательной машине
t3 - время на замену образцов
Δt - сокращение продолжительности испытания кабелей на долговечность на
разработанном стенде,
Ω - трудоемкость навивки брони на 1 км. кабеля,
Δt3 - наработка кабеля после первой операции восстановления до списания,
tр - ресурс брони измеренный в часах работы,
tв - ресурс брони при применении системы восстановления его
работоспособности,
tок - срок окупаемости материальных затрат, год
V - скорость движения кабеля в скважине, м
τ - температура в скважине, К
τо - температура в скважине у её устья, К
τх - геометрический градиент, Ккм
ηi - запас прочности в проволоках слоя несущей части
ηр - запас прочности в проволоках поперечного сечения брони
находящейся в состоянии равнонапряженноси
u - коэффициент уровня ресурса определенной модификации брони
геофизических кабеля
А - коэффициент жесткости несущей части при чистом растяжения, II
B - коэффициент жесткости несущей части при чистом кручении, Н
k - коэффициент взаимности деформации растяжения и кручения, Н мм
Кн - коэффициент набегания
μ - коэффициент сопротивления
ψ - коэффициент неуравновешенности
f - коэффициент трения кабеля о стенку скважины
Ем - максимальное удлинение проволок несущей части изогнутых на
ролике блок баланса
Есв - максимальное относительное удлинение проволок несущей части
при её навивке на сердечник
Ew - относительная износостойкость
Кс - коэффициент относительной скорости износа
Кτ - коэффициент ускорения испытаний
Кв - коэффициент вариации
Кб - комплексный коэффициент уровня качества брони
Кη - коэффициент использования прочности проволок
К3 - коэффициент относительного заполнения металлом площади
поперечного сечения несущей части кабеля
Кε - коэффициент относительного удлинения
Кд - коэффициент припуска на износ
Ку - коэффициент использования усталостной прочности проволоки
Ку´ - коэффициент изгибной жесткости
Кк - коэффициент экономичности
Ккз - нормальный коэффициент экономической эффективности капитальных
затрат
Кт - коэффициент учитывающий территориальный разброс потребителей
Кв - коэффициент учитывающий влияние вращения ролика на величину
натяжения
nм - количество марок кабеля, шт
ni - число проволок в слое, шт
nэ - число проволок с диаметром потребное для образования из них
сплошного цилиндрического слоя сечения, шт
Δn - число разрезанных проволок верхнего слоя несущей части, шт
mr - число рядов кабеля, которое возможно уложить по ширине
барабана лебедки, шт
mс - число слоев проволок в несущей части кабеля, шт
mоб - количество образцов, шт
mg - число двойных ходов кабеля в скважине, шт
mu - число испытаний для построение функций, шт
Q -ресурс брони, измеренный в двойных ходах кабеля в скважину, шт
-среднеарифметическое знание случайной величины
εk - значение случайной величины, установленное в К-ом опыте
вτ -параметр, устанавливающий влияние изменения температуры в
скважине на нажатие брони, Нкм
вf параметр, учитывающий влияние трения поверхности кабеля о
- стенку скважины и буровой раствор на нажатие брони, Нкм
вu - параметр, учитывающий влияние набухания изоляции под воздействием
жидкости и газов в скважине на нажатие сечения брони, Нкм
λ" -упругий параметр тонкого сильно изогнутого стержня
Ф - знак функции
Ц - дополнительные капитальные затраты на внедрение новой конструкции
кабеля, тенге
С - себестоимость годового выпуска кабеля, тенге
С0 - себестоимость 1 км кабеля, тенге
С3 - себестоимость научно-исследовательской разработки кабеля, тенге
С4 -себестоимость годового выпуска кабеля, опытной модификации без
стоимости проекторной защиты тенге
С5 -дополнительные затраты на оснащение годового выпуска кабеля с
проекторной защитой, тенге
С7 -стоимость оборудования для намотки пружиной защиты с перевозкой и
установкой, тенге
С8 -стоимость производственной стоимости для дополнительного
оборудования, включая вспомогательные площади, тенге
С9 -стоимость первоначального комплекта приспособлений для намотки
ленты, тенге
С10 -затраты на оборудование по снятию и замене износившейся ленты,
тенге
С11 -затраты на производственную площадь для оборудования по снятию и
замене износившейся ленты, тенге
С' -затраты на первоначальной комплект приспособлений для снятия и
замены износившейся ленты, тенге
С12 -прейскурантная цена 1 тонны проволоки, тенге
С13 -повышение затрат на проволоку, тенге
С 14 -транспортно-заготовительные расходы, тенге
З зарплата, тенге
-
ΔЗ - изменения зарплаты, тенге
З1 -начисление на зарплату, %
З2 -часовая тарифная ставка рабочего, обслуживающего навивочные машины
Э - экономия, тенге
Эu - экономическая эффективность за счет сокращения продолжительности
испытаний кабеля на долговечность согласно разработанной
методике, тенге
Эl экономия вследствие сокращение длины испытательных образцов,
- тенге
Эд -экономия вследствие увеличение долговечности разработанных
кабелей с броней из стали 65Г, тенге

И Н Д Е К С Ы
i - номер слоя проволоки несущей части, = 1,2
i = 1 нижний
-
i = 2 верхний
-
K - конечный момент изнашивания
б - базовая модель
ОП - опытная модификация

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Осуществление грандиозных задач, предусмотренных
Программой Республики Казахстан строительства в нашей стране,
обуславливает дальнейшее резкое увеличение добычи нефти и газа. Н.А.
Назарбаев отметил, что газовая промышленность в короткий срок
превратилась в крупную отрасль народного хозяйства и оказывает все
большее воздействия на повышение эффективности производства,
ускорение технического прогресса, улучшение топливного баланса
страны, жизни и быта Казахстанских людей. 1
Добыча нефти по сравнению с 1995 годом должна возрасти в 5 раз и
достигнуть в 2010 году 640 млн. тонн, добыча газа должна возрасти в
14-15 раз до 435 млрд. м3 3. Успех добычи нефти и газа значительной
степени зависит от современного и качественного обслуживания
геофизическими работами действующих скважин, разведочного и
эксплуатационного бурения. В настоящее время важность и
необходимость геофизических работ еще больше возрастает в связи с
осуществлением в нашей стране бурения сверхглубоких скважин.
Производство всех геофизических работ в скважинах геофизических
измерения, отбор проб породы, взрывные и пристрелочные работы,
осуществляются при помощи геофизических кабелей, совмещающих функции
передачи электрической энергии, перемещения подвешенных к ним
приборов, удержание их на заданной дистанции.
Геофизическое кабеля являются перспективными изделиями,
потребность в них непрерывно растет, если в 2001 г. она составит
15 тыс. км, то уже 2005 г. – 19 тыс. км., а в 2010 г. – 24 тыс. км.
Следует особо отметить, что геофизические кабели применяются не только
в народном хозяйстве, но и в боевой технике.
Исходя из чрезвычайной важности работ, производимых геофизическими
кабелями, и все возрастающего объема их выпуска, становится
очевидным, что как объект исследований они представляют собой в
настоящее время значительный интерес.
Глубина скважин непрерывно возрастает, и должна в сроком времени
достигнуть 10 км, в то время как геофизические кабели, выпускаемые
серийно, сохраняют свою работоспособность на глубине не более 8 км.
В связи с эти целью исследования является повышение рабочей длины
геофизических кабелей.
Задачи, решаемые в работе, средством для достижения поставленной
целью избран оптимум параметром брони в эксплуатационного оборудования.
Как показал анализ технической литературы, относящейся к
геофизическим кабелям и стальным канатам, теория брони геофизических
кабелей не разработана до текущего уровня, чтобы на ее основе
возможно было создать руководящие технические материалы для
проектирования. Таким образом, существует проблема проектирования
брони технических кабелей с заданными показателями ее качества, в том
числе максимальной рабочей длиной. Задачей, решаемой в работе,
является исследование влияния параметров брони и эксплуатационного
оборудования на рабочую длину брони геофизических кабелей и
определение их оптимума, обуславливающего максимум рабочей длины при
принятых ограниченных и постоянных.
Так как цель исследования состоит в поиске максимума некоторой
функции, то решаемая задача является экстремальной, а процесс ее
решения – оптимизацией.
Целевым параметром оптимизации является рабочая длина кабелей. К
факторам оптимизации относятся свойства кабеля и эксплуатационного
оборудования: диаметр проволок слоев несущей части, форма
продольного сечения несущей части, свойства материалов брони, радиус
сердечника, диаметр блока.
Рабочая длина кабеля не является единственным выходным параметром
оптимизации, к ним относятся также и другие параметры, которые
являются ограничениями оптимизации, это - запасы прочности в
проволоках слоев брони, коэффициент неуравновешенности кабеля, его
изгибная жесткость, ресурс, объем, вес, герметичность и другие.
Искомый результат – ряд модификаций брони геофизических кабелей,
предназначенных для обслуживания. Скважин разных глубин, начиная от
5 км и кончая наибольшей предельной глубиной.
Научная новизна. Имеются особые условия эксплуатации несущей
части геофизических кабелей, отличающиеся от нормальных условий
эксплуатации стальных канатов. К ним относятся: непрерывное
изнашивание наружной поверхности и свободное подвешивание конца. Эти
особенности предопределили оригинальность задач, поставленных в работе
и научную новизну их решения. В представленной работе впервые
созданы основы теории, конструирования и расчета брони геофизических
кабелей. Решена задача создания методики ускоренного определения
долговечности геофизических кабелей, способствующей быстрейшему
внедрению в производство прогрессивных изменений конструкции и
технологии изготовления, направленных на повышение долговечности.
Впервые разработаны физико-математические основы оценки уровня
долговечности брони, методика, способ и порядок ведения испытаний
брони на конструкционную износостойкость. Определены аналитические
зависимости для расчета сил прижатия кабеля к стенке скважины,
выпускаемых серийно, уровень долговечности разработанных модификации
брони. Определен недолговечный элемент кабелей, для контроля
электрической прочности и омического сопротивления изоляции
спроектирована и изготовлена специальная установка. Описывается
специальная испытательная машина для измерения конструкционной
износостойкости.
Исследования ограничения оптимизации параметров геофизических кабелей.
Определены критерии работоспособности брони геофизических кабелей:
запасы прочности верхнего и нижнего слоев несущей части,
коэффициент неуравновешенности и изгибная жесткость, герметичность
верхнего слоя проволок несущей части. Установлены границы их
допускаемого изменения, обеспечивающие работоспособность кабеля.
Теоретически выведены, экспериментально проверены зависимости этих
критериев работоспособности брони от факторов оптимизации.
Определены функции взаимозависимостей параметров брони,
обусловленных предельными значениями критериев ее работоспособности.
Создана теория расчета несущей части, имеющей равные напряжения
во всех ее элементах. Разработана методика расчета параметров брони,
обуславливающих уравновешенность кабеля. Разработана методика
определения опасного слой несущей части.
Аналитически определены и графически изображены границы множества
допустимых сочетаний параметров брони, удовлетворяющих требованиям
по каждому критерию работоспособности брони в отдельности и
совместно.
Практическая ценность. Создания в работе методика позволяет
определить оптимум уровней свойств брони и эксплуатационного
оборудования, обуславливающий максимум рабочей длины геофизических
кабелей при заданном ресурс их брони или максимум ресурса брони
при заданной рабочей длине кабелей.
Осуществлена автоматизация проектирования брони геофизических кабелей.
Сформированы алгоритм для расчета на ЭВМ оптимальных параметров брони в
зависимости от конкретных условий эксплуатации и производства геофизических
кабелей. Время проектирования брони геофизических кабелей сократилось до 17
минут.
Созданная методика оценки долговечности геофизических кабелей позволяет в
кратчайший срок оценить ресурс кабелей опытных модификаций, исключить
попадание кабелей низкого качества на скважины, значительно до 20 раз
ускорить внедрение в производство новых модификации геофизических кабелей.
Применение на практике результатов исследований позволяет избежать
напрасных затрат времени и средств для длительных испытаний в скважинах
тех опытных модификаций, которые как потом скажется, имеют ресурс меньше
базового.
Рассчитан и проектирован ряд модификаций геофизических кабелей
предназначенных для обслуживания скважин разной глубины от 5 до 15 км через
1 км. Каждая модификация ряда обладает максимальным для данных условий
ресурсом.
Таким образом, рабочая длина геофизических кабелей увеличена с 6,5 км
до 15 км. Ресурс геофизических кабелей с рабочей длиной до 6,5 км, увеличен
на 45%. Рассчитанные модификации имеют гораздо больше высокий уровень
качества чем выпускаемые серийно. Экономическая эффективность внедрения
модификаций этого ряда в производство составляет 745 тыс. тенге в год по
народному хозяйству, а годовая экономия материалов: стали - 50 тонн, меди -
13 тонн, фторопласта - 50 тонн.
Реализация результатов работ. Теоретические выводы и практические
рекомендации исследования наложены в основу руководящих технических
материалов РТМ 16800. 554-78 "Кабели грузонесущие геофизические. Метод
испытания кабелей на долговечность" и отраслевого стандарта ОСТ 160.505.016
- 79. "Кабели грузонесущие геофизические. Методы определения параметров
грузонесущей части с наибольшим припуском на износ".
Нами разработана и изготовлена испытательная машина для определения
конструкционной износостойкость геофизических кабелей, которая успешно
эксплуатируется в производственном объединения "Средазкабель".
Изготовлен и спроектирован специальный стенд для измерения напряжений в
проволоках брони, а также деформации растяжения и кручения ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.