Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

"УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

КАФЕДРА НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН

Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой

работы для студентов специальности 130504

«Бурение нефтяных и газовых скважин»

УФА 2005

Изложены методики статистической подготовки результатов механических испытаний горных пород заданного интервала бурения для последующих технологических расчетов, которые включают обоснование типа и класса вооружения, выбора типов опоры и системы промывки долота, диапазонов осевой нагрузки на него по областями разрушения породы и расчет гидромониторной системы промывки.

Руководство предназначено для студентов специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин» и может быть полезным инженерам, занимающимся вопросами технологии бурения скважин.

Составители: Попов А.Н., проф., д-р техн. наук

Трушкин Б.Н., доц., канд. техн. наук

Рецензент Матюшин П.Н., доц., канд. техн. наук

© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2005

1. Общая характеристика работы

Целью курсовой работы является приобретение практических навыков в решении конкретных задач технологии бурения скважин с использованием показателей механических свойств горных пород.

В работе должны быть решены следующие задачи:

1. определение статистических характеристик показателей механических свойств горных пород;

2. оценка однородности горных пород заданного интервала бурения;

3. выбор шарошечных долот;

4. расчет областей разрушения горных пород и осевых нагрузок на долота;

5. расчет долговечности стального фрезерованного вооружения долота при абразивном изнашивании и уточнение класса основного долота;

6. выбор диаметра насадок для гидромониторного долота;

7. обобщение результатов расчета для заданного интервала бурения.

Исходные данные, приведенные в задании:

интервал бурения;

частота вращения долота – n_д, об/мин;

диаметр долота ( скважины) – D, мм;

литология интервала;

ожидаемые колебания давления бурового раствора в скважине - p, МПа;

относительное пластовое давление – p (отношение измеренного пластового давления к давлению столба воды на той же глубине);

плотность горных пород - , г/см³.

Таблица задания содержит показатели механических свойств горных пород в виде вариационных рядов по глубине бурения интервала:

_сж – предел прочности породы при одноосном сжатии;

р₀ - предел текучести горной породы по штампу;

р_ш - твердость горной породы по штампу;

• - коэффициент Пуассона;

C - модуль деформации (упругости) породы при вдавливании;

а₂₁ и а₂₅ – показатели абразивности горной породы по отношению к закален-

ной стали, измеренные во второй области изнашивания;

т – коэффициент пористости.

Курсовая работа выполняется по индивидуальному заданию и представляет собой технический проект с логически связанными между собой частями. Каждая часть должна заканчиваться выводом в виде подведения итогов расчета.

Оформление работы должно соответствовать требованиям, предъявляемым к техническим расчетам.

2

2. Проверка крайних значений вариационных рядов на малую вероятность и однородности заданного интервала бурения

2.1. Подготовка данных к проверке интервала бурения на однородность

В задании приведены показатели механических свойств горной породы интервала, измеренные на образцах, представляющих случайную равномерно распределенную по глубине выборку. Заданный интервал бурения может быть неоднородным с точки зрения статистики, т.е. выборочные значения того или иного показателя механических свойств породы принадлежат к разным совокупностям случайной величины.

В предстоящей работе проверку однородности интервала провести методом сравнения средних значений случайных величин отдельных частей интервала, выделенных графически по гистограммам распределения показателей свойств горной породы по глубине z. В основе метода сравнения средних лежит гипотеза о том, что математическое ожидание разности средних арифметических значений сравниваемых вариационных рядов равно нулю (нуль-гипотеза).

Проверку гипотезы об однородности интервала бурения провести по показателю свойств, имеющему наибольший относительный размах варьирования R_o:

_Ropш = , R_opо = , (2.1)

где х_тах и х_тin - максимальное и минимальное значения показателя свойств породы.

Ограниченный объем выборки позволяет разделить интервал бурения только на две части. Для определения границы между частями построить гистограмму распределения показателя, имеющего наибольшее значение R_o. Граница между интервалами будет находиться там, где наблюдается наиболее резкое изменение показателя свойств или существенно изменяется его варьирование. Значения показателя свойств горной породы, соответствующие выделенным интервалам, образуют два вариационных ряда. Дополнительное условие – в выделенном интервале не должно быть меньше трех строк, т.к. статистика не рассматривает вариационные ряды с числом членов меньше трех.