Рассмотрено моделирование процессов, которые происходят при работе виброударного механизма, предназначенного для извлечения прихваченных мелкообломочной горной породой (песком) труб при бурении и ремонте скважин.
Извлекаемая компоновка в большинстве случаев прихвачена пластовым песком или гравием. Попытки извлекать ее простым осевым натяжением безрезультатны из-за «эффекта самоторможения» тел. Возникновение этого эффекта приводит к тому, что сила трения превышает осевое усилие даже при достаточно больших величинах последнего. Поэтому на практике забойное оборудование чаще всего обуривают, извлекая по частям. Эта технология требует существенного увеличения времени и стоимости ремонтных работ. Кроме того, оставшиеся в скважине части фильтра извлечь не удается из-за невозможности повторного соединения, так как они находятся в обширной каверне.
Предложен альтернативный вариант извлечения, эффективность которого подтвержден экспериментальными и стендовыми исследованиями. Рассмотрен механизм самоторможения прихваченной (песком) трубы при действии осевого натяжения. Дано теоретическое обоснование возможности извлечения прихваченной трубы из той или иной среды в зависимости от ее физических характеристик. Так, показано, что представляется теоретически возможным извлечение компоновки осевым усилием из глины или плохо слежавшегося песка. Однако извлечение гравийных фильтров, прихваченных свободным от глины, хорошо слежавшимся песком, простым натяжением представляется принципиально невозможным. Поэтому предложено воздействовать на компоновку механическими колебаниями, превращающими гравийный массив в подобие жидкости (псевдоожижение). Изучены физические принципы работы вибратора и вибрационного ударника. Показаны их различия. Дано теоретическое объяснение, почему вибратор менее эффективен, чем виброударник. Предложена математическая модель воздействия волны сжатия, вызванной ударом, на прихваченный инструмент. Приведен гидравлический расчет работы виброударника, его управляющих параметров. С помощью известных формул, описан расчет критических значений параметров виброударника, при которых его работа может вызвать разрушение извлекаемой компоновки или разрыв соединения с устройством.
