Анализ условий бурения

Скорректированная длина 4-й секции:

Скорректированный вес 4-й секции Р'₄ = 0,245 330 = 80,9 кН.

Суммарный вес четырех секций Р_1-4 = 543,1 +80,9 = 624,0 кН.

Для труб 4-й секции из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,7 мм допускаемая нагрузка растяжения [Р₄ ] = 823/1,3 = 633,0 кН, для труб 5-й секции из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,0 мм допускаемая нагрузка растяжения [Р₅ ] = 73 5/1,3 = 565,4 кН.

На основании сопоставления допустимой нагрузки с весом четырех секций Р_1-4 = 624,0 кН можно установить, что трубы 5-й секции не пригодны для использования, кроме того, начиная с 4-й секции расчет колонны надо вести по нагрузке растяжения.

Скорректированная длина 4-й секции:

Вес 4-й секции Р₄ = 0,267 337 = 90 кН.

Суммарный вес четырех секций Р_1-4 = 543,1 + 90 = 633,1 кН.

Для 5-й секции трубы из стали Д с 8,5-мм толщиной стенки Р_СТР5 < = 931 кН, [Р₅ ] =931/1,3 = 716,1 кН.

Длина 5-й секции l₅ = (716,1 - 633,1)/0,292 = 284 м.

Вес 5-й секции Р_1-5 = 0,292 284 = 82,9 кН.

Суммарный вес пяти секций Р_1-5 = 633,1 + 82,9 =716,0 кН.

Для 6-й секции трубы из стали Д с 9,5-мм толщиной стенки Р_СТР6 = 1059 кН, [Р₆ ]= 1059/1,3 = 814,6кН.

Длина 6-й секции:

Суммарная длина шести секций:

Вес 6-й секции Р₆ = 0,323 × 305 = 98.5 кН.

Суммарный вес шести секций Р_1-6 = 716,0 + 98,5 = 814,5 кН.

Для 7-й секции трубы из стали Д с 10,7-мм толщиной стенки Р_{стр 7} = 1216 кН (см. табл. 9.9), [Р₇ ] = 1216/1,3 = 935,3 кН.

Длина 7-й секции l₇ = (935,3 - 814,5)/0,360 = 330 м.

Вес 7-й секции Р₇ = 0,360×330 = 118,8кН.

Суммарный вес семи секций Р_1-7 = 814,5 + 118,8 = 933,3 кН.

Суммарная длина семи секций l_1-7 = 2626 + 330 = 2956 м.

Для 8-й секции трубы из стали К исполнения Б с толщиной стенки 10,7 мм Р_стр8 = 1569 кН (см. табл. 9.9),[Р₈ ]= 1569/1,3 = 1206,9 кН.

Длина 8-й секции l₈ = (1206,9 - 933,З)/О,36О= 760 м.

Скорректированная длина 8-й секции:

l¢₈ = 3400-2956 = 444 м.

Вес 8-й секции P₈ = 0,360×444 = 159,8 кН.

Суммарный вес восьми секций Р_1-8 = 933,3+ 159,8 = 1093,1 кН.

Конструкция колонны приведена в таблице 6.

Талица 6 - Конструкция эксплуатационной колонны диаметром 146,1 мм из труб по ГОСТ 632-80 с удлиненной треугольной резьбой по данным расчета.

Лабораторная работа №6. - Расчет вторичных параметров бурения.

Расчет крутящего момента:

,

где N_Б - суммарная мощность на бурении;

w - угловая скорость.

,

где N_д - мощность на долоте (на забое);

N_ВХР - мощность на холостом вращении.

,кВт

где y_N - коэффициент равный 5,14 10^-2 ;

с - коэффициент сопротивления горной породы (для М - 7,8; С - 6,9; Т - 5,5.);

n - частота вращения, об/мин;

D_д - диаметр долота, м;

Р_ОС - осевое усилие, кН.

,

где L - глубина скважины (интервал), м;

D_СБТ - диаметр бурильных труб;

n - частота вращения, об/мин;

D_д - диаметр долота, м;

r_Ж - плотность бурового раствора, кг/м³ ;

g– ускорение свободного падения, м² /с.

,

кг/м³

где Р_ПЛ - пластовое давление;

Н - глубина скважины;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения.

Для бурения под направление:

рад/сек

Для бурения под кондуктор:

рад/сек

Для бурения под промежуточную колонну:

рад/сек

Для бурения под эксплуатационную колонну:

рад/сек

Таблица 7 - Результаты расчета вторичных параметров бурения.

Лабораторная работа №7. - Расчет параметров спуска-подъема.

Нагрузка на крюке:

,

где q_{БТ i} - вес одного погонного метра трубы в i-интервале, Н/м;

L_{БТ i} - длина бурильных труб в i-интервале, м;

G_{УБТ i} - вес УБТ в i-интервале, Н;

G_ЗД - вес забойного двигателя (если он есть), Н;

r_Ж - плотность бурового раствора, кг/м³ ;

r_Т - плотность материала труб, кг/м³ ;

К_ПР - коэффициент прихвата (1,25…2,0).

Для бурения под направление:

Для бурения под кондуктор:

Для бурения под промежуточную колонну:

Для бурения под эксплуатационную колонну:

Скорость подъема и спускаю

Скорость подъема ограничивается мощностью подъемного агрегата и нагрузкой на крюке.

,

где Q_КР - нагрузка на крюке;

V_n - скорость подъема (V_MIN =0,5 м/с).

Из минимальной скорости подъема и максимальной нагрузки на крюке вычисляем мощность подъемного агрегата:

Максимальная скорость подъема V_п - 2,5 м/с, скорость спуска V_с - 3 м/с.

Ограничения скорости обусловлены опасностью гидроразрыва пласта при спуске и выброса при подъеме.

При бурении промежуточной колонны скорость подъема не выше 0,5 м/с, так как там находится зона осложнений (обрушения пород).

Лабораторная работа №8. - Расчет показателей процесса бурения.

Механическая скорость бурения.

,м/ч

где К_С - коэффициент сопротивления (14-25);

Р_ОС - осевая нагрузка, Н;

D_д - диаметр долота, м;

п - частота вращения, об/мин;

р_Ш - твердость по штампу, Па.

Для бурения под направление:

Для бурения под кондуктор:

Для бурения под промежуточную колонну:

Для бурения под эксплуатационную колонну:

Проходка на долото.

Бурение ведем шарошечными долотами.

При бурении под направление проходка на долото составит 40 м.

При бурении под кондуктор проходка на долото составит 150 м.

При бурении под промежуточную колонну проходка на долото составит 150 м.

При бурении под эксплуатационную колонну проходка на долото составит 100 м.

Затраты времени на проходку скважины.

,

где t_ЧБ - время чистого бурения;

t_СП - время спуска-подъема;

t_ПЗР - время на подготовительно-заключительные работы;

t_КР - время крепления скважины.

Также при вычислении затрат времени на проходку скважины могут учитываться время на проработку ствола скважины и время ликвидации аварий.

,

где Н_i - длина интервала;

V_Mi - механическая скорость бурения в интервале.

,

где n_ОК - количество обсадных труб;

t_СП1 - время спуска обсадной трубы (t_СП1 =5мин).

,

где l_ОК - длина обсадной трубы (l_ОК =12 м);

L_i - длина спуска обсадных труб в интервале.

Спуск-подъем бурильных труб.

,

где п_СВ - количество свечей;

t₁ - время спуска-подъема одной свечи;

п_СП - количество спусков-подъемов;

t₂ - время на подготовку к спуску-подъему (t₂ =10 мин.);

t_Н - время наращивания.

,

где L_i , L_{i +1} - длина интервала;

h_Pi -проходка за рейс.

где l_СВ - длина свечи.

,

где t_ПС - время подъема свечи (27 сек);

t_СС - время спуска свечи (18 сек);

t_ПЭ - время подъема элеватора (11 сек);

t_СЭ - время спуска элеватора (9 сек);

t_СВ - время свинчивания (20 сек);

t_РАЗВ - время развинчивания (20 сек);

t_ЗС - время защелкивания элеватора (3 сек);

t_ОС - время освобождения элеватора (3 сек);

t_УКЛСВ - время укладки свечи (10 сек);

t_ИЗВСВ - время извлечения свечи (10 сек).

,

где L_CK - длина скважины;

l_БТ - длина трубы (l_БТ =9 м);

t₃ - время наращивания (t₃ =5 мин).

Расчет энергозатрат на бурение.

,

где N_i - затраты мощности на бурение на i-ом интервале;

t_{ЧБ i} - время чистого бурения на i-ом интервале.

Удельные энергозатраты.

,

где V- объем скважины (V=134 м³ ).

,

где N_{СП i} - затраты мощности на спуск-подъем на i-ом интервале;

t_{П i} - время подъема на i-ом интервале.

Удельные энергозатраты.

,

Выбор шарошечных долот и переводников.

Для бурения под направление:

Долото: 393,7 М-ГВУ, т=120 кг. (3-хшарошечное долото с боковой промывкой, подшипниками качения и одним или более упорными подшипниками скольжения и герметизацией опоры).

Переводники муфтовые: с БТ на УБТ - М-122/201, с УБТ на долото М-201/117.

Для бурения под кондуктор:

Долото: 311 СЗ-ГАУ, т=93 кг. (3-хшарошечное долото с боковой промывкой, упорными подшипниками скольжения).

Переводники муфтовые: с БТ на УБТ - М-122/185, с УБТ на долото М-185/152.

Для бурения под промежуточную колонну:

Долото: 244,5 С-ЦВ, т=39,2 кг. (3-хшарошечное долото с центральной промывкой, подшипниками качения и одним или более упорными подшипниками скольжения или без упорных подшипников скольжения).

Переводники переходные: с БТ на УБТ - П-122/147, с УБТ на долото П-147/121.

Для бурения под эксплуатационную колонну:

Долото: 158,7 Т-ЦВ, т=12,5 кг. (3-хшарошечное долото с центральной промывкой, подшипниками качения и одним или более упорными подшипниками скольжения или без упорных подшипников скольжения).

Переводники переходные: с БТ на УБТ - П-122/102, с УБТ на долото П-102/88.

П-122/102 - переводник переходный, 122 - замковая резьба муфты, 102 - замковая резьба ниппеля.

Таблица 8 - Компоновка бурильной колонны (рисунок 3).

Список использованной литературы:

1. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. Под ред. А.М. Гусмана и К.П. Порожского: Научное издание. Екатеринбург: УГГГА, 2002.

2. Практическое руководство по технологии бурения скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Мессер А.Г., Соловьев Н.В. Справочное пособие. Недра, 2001.

3. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. М: 2001.