Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт геологии и нефтегазодобычи

Кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Технология бурения нефтяных и газовых скважин

Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» для студентов специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин» направления «Нефтегазовое дело» всех форм обучения

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА ТУРБИННОГО БУРЕНИЯ,

ВЫБОР ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тюмень

ТюмГНГУ

2012

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составители:	Кулябин Г.А. - доктор технических наук, профессор
	Долгушин Владимир Вениаминович - доктор технических наук
	Баширов Ильдар Ильзурович - инженер
	Семененко А.Ф. – ассистент
	Семененко Т.М. - нормоконтролер

© Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

	Введение……………………………………………………….......	4
1	Цель выполнения заданий………………………………………...	6
2	Проектирование параметров режима бурения и выбор турбобура…………………………………………………………………	6
2.1	Определение осевой нагрузки на долото………………………...	6
2.2	Аналитический метод расчета G предусматривающий объемное разрушение пород на забое скважины………………..	6
2.3	Проектирование частоты вращения долота для реализации объемного разрушения пород на забое скважины………………	8
2.4	Проектирование расхода промывочной жидкости (подачи буровых насосов) при нормальных условиях бурения скважины...	10
2.5	Порядок выполнения заданий по п.п. 2 – 4………………………	12
2.6	Выбор турбобура (ГЗД)…………………………………………...	13
2.7	Построение характеристики турбобура………………………….	15
	Литература …………………………………………………………	19

Введение

Повышение эффективности и качества строительства скважин в разных геолого-технических условиях, а, следовательно, и снижение стоимости строительства скважин в значительной степени зависят от правильности проектирования параметров режима бурения, выбора гидравлического забойного двигателя и построения его технологической характеристики.

До сих пор имелись существенные недостатки в методах проектирования параметров режима углубления скважин. Не предлагалось приемлемого определения способов бурения, как способов реализации формируемой на устье скважины и расходуемой на ее забое мощности. В результате эффективность способов бурения в конкретных условиях часто оценивалась бурением неоправданно большого количества скважин. Многие расчеты в технологии бурения еще производятся в статике, тогда как подведенная к забою мощность реализуется в течение части периода осевых зубцовых вибраций долота.

В данной работе по возможности устранены недостатки в расчетных методах, связанных с углублением скважин. Это позволяет повысить качество проектов на их проводку и уровень управления процессом углубления скважин; избежать в технологии углубления скважин типичных ошибок, связанных с работой бурового машинного агрегата.

Так при аналитическом методе проектирования режима углубления скважин учитываются те параметры и исходные данные, которые определяют энергетику разрушения пород на их забое и эффективную работу планируемого привода долота. Такой подход позволил усовершенствовать проектирование компоновки бурильной колонны, выбора модели забойного двигателя и диаметра струйных насадок долот без предварительного расчета потерь напора в гидравлическом тракте скважины. Ниже предложен один из вариантов построения технической характеристики турбобура, которая дает возможность правильно оценивать работу машинного агрегата и повысить эффективность его применения.

Разработанная с применением системно-аналитического подхода и закономерности реализации энергии в динамических системах методика построения моделей характеристик забойных двигателей для проводки скважин применима ко всем системам, в которых энергия передается от источника к потребителю, в частности, к системам, определяющим процессы углубления скважины, конструирования и эксплуатации забойных двигателей.

Из анализа процедуры научных исследований следуют выводы о том, что при таких работах часто не применяется системность. Кроме этого, для участвующих нередко в исследованиях инженерных работников необходимы определенные навыки в исследовательских работах, в частности, при составлении моделей. В связи с изложенным, приведем некоторую информацию о системности в исследованиях с моделированием процессов или конструктивных решений.

Понятие «системный подход» вносит мало информации в методологию системного моделирования, а исследования часто носят «систематизированный» характер с возможными несколькими вариантами решений в соответствии с большими возможностями математики, тогда как в природе обилие вариантов при конкретном решении задач ограничено. Поэтому исследования эффективней начинать с природных готовых моделей, так как в природе из тысячи вариантов решений остаются лучшие модели, при сохранении непрерывного движения и возможности улучшения качества моделей и их адекватности. Причем человек, как часть природы, может быстрей изменять протекание процессов с соблюдением ее законов, подсказанных нам Кельвином, Лобачевским, Эйлером, Паскалем и др. Очевидны также возможности человека в постоянном совершенствовании моделей, так как законченных решений о явлениях природы еще очень мало. В данных методических указаниях приведены одни из более совершенных методов определения G_3, Q, Р_mах, Р_дт и построения части модели характеристики турбобура – М_в=f(n).

Во многих случаях мы совершаем ошибки, пользуясь результатами каких-либо процессов, событий, так как интерес к исследованиям часто обусловлен результирующими событиями. Обычно такие исследования длительны и часто не удается завершить работу в определенном и закопченном виде. Такой путь исследований не только длителен, но и порождает большое количество разных мнений при решении отдельных задач, особенно когда специалисты отдельных «поднаук» спорят на разных «языках».

В настоящее время методологии системного моделирования в законченном виде нет, но можно принять основные положения системно-аналитической методики научных и практических работ, с учетом иерархичности в определенном объеме систем, целостности такого объема, коммуникативности и структуризации систем.

Согласно нашему предложению необходимо ввести понятие «степень динамичности» исследуемых объектов, процессов, событий и др., при обоснованной возможности решения некоторых задач в статистике. Перед проектированием режима бурения необходимо выбрать модели долот. При выборе модели долот следует учитывать последние достижения в их конструкциях. Например, более эффективными считаются долота, у которых имеется центральная насадка либо две боковые, максимально приближенные к забою, насадки с виброструей промывочной жидкости, но в любом случае промывочные узлы долот не должны препятствовать хорошему выносу шлама из-под долота или способствовать размыву стенок скважины. Решающее значение для разрушения пород имеют форма породоразрушающей вершины зуба (резца), шаг зубьев (связанный с их высотой), их прочность и расстояние между венцами шарошек [1].

Основными параметрами режима бурения являются осевая нагрузка на долото, расход промывочной жидкости и ее свойства, а также частота вращения долота. При турбинном бурении, когда частота вращения долота зависит от крутящего момента М_в на валу ГЗД, а крутящий момент, в свою очередь зависит от расхода промывочной жидкости, давления на выкиде буровых насосов Р_mах и осевой нагрузки на долото, к параметрам режима бурения необходимо отнести также М_в и Р_mах