Тема 10 : Выбор бурового оборудования.

Практическое занятие № 18 Выбор буровой установки

Выбор типа и числа буровых насосов

Цель работы: выбор и расчет основных узлов буровой установки

Исходный материал: ГТН. исходные донные.

Ход выполнения работы:

1.Краткое объяснение преподавателем элементов конструкции

буровой установки.

2.Самостоятельное чтение теоретического материала 18

3.Самостоятельное проведение расчета и выбора буровой установки

и типа буровых насосов..

Теоретический материал 18

Исходными данными при выборе буровой установки (БУ) является

проектная глубина и конструкция скважины.

Основные характеристики установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения (по ГОСТ 16293–82) приведены в табл.1

Основные параметры современных БУ для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения на нефть и газ глубиной от 1500 до 5000м по данным заводов-изготовителей приведены в табл. 2, для сверхглубокого разведочного и эксплуатационного бурения глубиной от 6500 до 15 000 м, выпускаемые ПО "Уралмаш", – в табл. 3. Технические характеристики современных буровых установок Уралмаша приведены в табл. 4.

Параметр максимальная грузоподъемность (допустима нагрузка на крюке) - Gкр характеризует предельно допустимое значение нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в процессе всего цикла строительства скважины (вертикальные нагрузки от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвидации аварий и осложнений в скважине).

Параметр рекомендуемая глубина бурения - Н_рек скважины в каждом конкретном случае может отличаться от указанного значения в табл. 2 и 3 в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от типа и веса бурильных труб и компоновки бурильной колонны. Однако во всех случаях должно соблюдаться условие:

(1)

где G_{б.к max} - максимальный вес бурильной колонны;

Н_рек - рекомендуемая глубина бурения;

300 – вес 1 м бурильных труб, Н/м.

Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона.

Задание 2. Выбрать буровую установку для бурения скважины проектной глубиной Н = 4500 м со следующей конструкцией (табл. 10).

Таблица 10.

Наименование обсадной колонны	Диаметр dк, мм	Толщина стенок, мм	Глубина спуска, м	Вес 1 м колонны q, Н/м
Кондуктор Промежуточная Эксплуатационная	351 244,5 146	10 10 8,9 и 10	450 3500 4500	825 569 313*
*Усредненный вес 1 м обсадной колонны.

Для бурения скважины до проектной глубины применяются бурильные трубы диаметром 127 мм, УБТ длиной 150 м диаметром 178 мм (d_в.у=80 мм, q_у⁼1,53 кН/м). Район буровых работ электроэнергией не обеспечен.

Р е ш е н и е. Вес кондуктора

Вес промежуточной колонны

Вес эксплуатационной колонны

Вес бурильной колонны с УБТ

Из приведенного расчета следует, что наибольшую нагрузку БУ будет испытывать при спуске 244,5 мм промежуточной колонны.

Максимальные нагрузки с учетом расхаживания:

от веса бурильной колонны

от веса наиболее тяжелой обсадной колонны

Для бурения данной скважины более рационально использовать установку

БУ5000ДГУ-1 с дизель-гидравлическим приводом, поскольку нагрузка (в МН) от наиболее тяжелой обсадной колонны меньше максимальной: 2,3<2,5≤3,2.

Пример 3. Выбрать буровую установку для бурения скважины глубиной 2100 м. После расчета бурильной колонны, выбора конструкции скважины и расчета обсадных колонн получили: вес бурильной колонны при бурении под промежуточную и эксплуатационную обсадные колонны соответственно 0,65 и 0,85 МН; вес промежуточной и эксплуатационной обсадных колонн соответственно 1,18 и 0,66 МН.

Р е ш е н и е. Проверяем вес по нескольким классам буровых установок (см. табл. 1).

1. Класс 3:

Класс 4:

Класс 5:

2. При расхаживании бурильной колонны нагрузку следует увеличить на 25%:

(см. табл. 1).

3. При расхаживании наиболее тяжелой промежуточной обсадной колонны нагрузку следует увеличить на 15%:

Это больше

Поэтому выбираем буровую установку класса 4.

4. Определим запас грузоподъемности для промежуточной обсадной колонны по формуле 2:

Класс буровой установки выбран правильно.

Таблица 1.

Основные характеристики установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения

Параметры	Класс
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Диапазон глубин бурения, м, Н Допускаемая нагрузка на крюке Gкр, МН	600-1250 0,8	1000-1600 1,0	1250-2000 1,25	1600-2500 1,6	2000-3200 2,0	2500-4000 2,5	3200-5000 3,2	4000-6500 4,0	5000-8000 5,0	6500-10000 6,5	8000-12500 8,0

Выбор типа и числа насосов (или компрессоров) производится на основании расчетов расхода и давления бурового раствора (или ГЖС), приведенных в разд. 9.

Техническая характеристика наиболее распространенных насосов и компрессоров приводится соответственно в табл. 6 и 7.

Подача насоса (компрессора) или группы насосов (компрессоров) должна быть равна или больше расчетной.

Полезная (гидравлическая) мощность насосов, необходимая для бурения каждого интервала скважины (в Вт), определяется из выражения

(10.3)

где Q_нi – подача насосов, м³/с;

P_нi – давление насосов, МПа.

Мощность приводного двигателя (в кВт)

(10.4)

где – общий КПД насосного агрегата от двигателя до нагнетательной линии,

где

– коэффициент объемной подачи для исправного насоса;

–гидравлический КПД, оценивающий потери мощности в каналах входного и выходного коллектора, гидравлической коробке и клапанах;

–механический КПД насоса при работе на полезной мощности.

Пример 10.4. Выбрать тип и количество буровых насосов для бурения различных интервалов скважины глубиной Н= 3300 м для условий, приведенных в табл. 10.8.

Бурильные ТБПВ диаметром 127 мм с толщиной стенки 9 мм; УБТ диаметром d_у=75 мм и длиной l_у=180 м.

Р е ш е н и е. По формуле (10.3) полезная мощность насосов, необходимая для прокачки бурового раствора при бурении:

Под кондуктор

Под промежуточную колонну

Открытого ствола

Для заданных условий из табл. 10.6 можно выбрать насос У8-7МА2 полезной мощностью 750 кВт и приводной 900 кВт.

При бурении под кондуктор полезная мощность, развиваемая двумя насосами,

Запас полезной мощности

1500-928 = 572 кВт

Для бурения второго интервала скважины требуется полезная мощность 712 кВт, вследствие чего этот интервал можно бурить и одним насосом с запасом мощности

750 – 712 = 38 кВт.

Мощность двигателя привода насоса определяется из выражения (10.4)

Nо = 750/0,8 = 937,5 кВт,

где

Таблица 10.6.

Основные параметры буровых насосов

Параметры	БРН-1	У8-6МА2	У8-7МА2	УНБ-1250
Мощность, кВт приводная гидравлическая Максимальное число двойных ходов поршня в 1 мин Ход поршня, мм Давление, МПа/подача, л/с, при диаметре втулок, мм: 130 140 150 160 170 180 190 200 Частота вращения приводного вала, мин Габариты, мм длина ширина высота Масса, т	367 294 72 300 19,6/15,0 14,6/17,8 14,1/20,8 12,3/34,0 10,8/27,2 9,6/31,0 - - 310 3969 2630 2702 14,76	585 500 65 400 25,0/18,9 22,3/22,7 19,0/26,7 16,3/31,0 14,3/35,5 12,5/40,4 11,1/45,5 10,0/50,9 325 1020 5100 3300 26,73	825 700 65 400 - 32,0/22,3 27,2/26,3 23,4/30,5 20,4/35,0 18,0/39,8 15,9/44,8 14,2/50,2 332 3340 5610 3380 33,7	1250 1060 60 450 - - 40,0/26,7 35,0/31,1 30,5/35,7 26,5/40,7 23,6/45,5 21,0/51,4 265 3890 6740 3400 47,2

Контрольные вопросы.

1.Назовити исходные данные при выборе буровой установки.

2. Что характеризует максимальная грузоподъемность буровой установки.

3. По какому параметру выбирается буровая установка.

4. На основании каких параметров производится выбор типа числа насосов.

1 Исходные данные для проектирования

№ п/п	Исходные данные	Расшифровка	Единицы измерения		Интервалы, м
					от		до
	Месторождение	Ромашкинское
	Площадь	Альметьевская
	Цель бурения	Эксплуатация
	Проектная глубина по вертикали	Н	м		0
	Диаметр эксплуатационной колонны	Dэ.к.	м
	Характеристика геологического разреза	Литолого-стратиграфическая характеристика разреза, Физико-механические свойства пород, Возможные осложнения
	Интервал кровли продуктивного горизонта по вертикали	Нк		м		-
	Способ вскрытия продуктивного пласта					Роторным способом или ГЗД
	Пластовые давления по разрезу	Рпл		МПа		-
	Давления гидроразрыва	Ргр		МПа		-
	Вид профиля					Наклонно-направленный
	Альтитуда	Аlt		м
	Смещение	А		м
	Азимут бурения	Аз		Град
	Радиус круга	R		м

Диаметр эксплуатационной колонны задается заказчиком с учетом ожидаемого дебита добывающей скважины и габаритных размеров скважинного оборудования, которое планируется применить на позд­ней стадии разработки. Если проектом не предусматривается обору­дование скважины эксплуатационной колонной, то конечный диаметр открытого ствола скважины определяется по условию беспрепятствен­ного прохождения инструментов и приборов, которые намечается ис­пользовать в конечном интервале.

ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИИ СКВАЖИНЫ.

Месторождение Ромашкинское

Площадь

1 Альметьевская. 16. Щегурчинская

2 Акташская. 17.Екатериненская.

3 С. Альметьевская. 18.Соколинская.

4 Сарапалинская. 19.Архангельская.

5 Минибаевская. 20.Тавельская.

6 Н. Елховская. 21.Зюзеевская.

7 Березовская. 22.Тюгеевская.

8 Бухарайская. 23.Летнее.

9 Абдрахмановская. 24.Кузайкинская.

10 Зай-Каратаевская. 25.Алькеевская.

11 Дачное. 26.Ашальчинская.

12 Нагорное. 27.Н Шешминская.

13 Федотовская. 28. Бавлинская.

14 Онбийская. 29.Т Кандызкая.

15 Урмышлинская. 30. Сулинская.

Характеристика геологического разреза.