Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

НЕФТЯНОЙ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
24.01.2021
Размер:
998.5 Кб
Скачать

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

 

 

 

 

1.7

10

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

(33)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где: dВ – внутренний диаметр труб.скважины секции,м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 10

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

( Д

 

 

d

 

)

3

( Д

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

н

 

с

н

(34)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где: Дс – диаметр скважины с учетом увеличения,м

 

 

 

 

 

 

Дс

Д

Д

1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

(35)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где: ДД – диаметр долота, м. интервал 1830-2560 м:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 10

6

4

10

6

2 10

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36л \ с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТН

 

 

 

3[1188(0.36

1.247) 1230 0.580]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 1.7 10

8

 

407 1.7 10

8

 

1416

1.7 10

8

 

 

4

 

 

 

l b

 

 

 

 

 

 

 

 

1.247м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

i

i

 

 

 

 

 

0.15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1086

 

 

 

 

 

 

0.125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

407 2.6 10

8

 

 

l

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

2

 

j

 

 

(0.225 0.178)

(0.225

0.178)

 

(0.225 0.127)

(0.225

127)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1446 2.6 10

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.580м

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0.225 0.147)

3

(0.225 0.147)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты расчетов сведены в таблицу 21. Расход промывочной жидкости при нормальных условиях бурения должен соответствовать выражению.

QТН > Q > Qmin (36)

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Таблица 21 - Расход промывочной жидкости по интервалам

Интервал, м

QТН, л\с

Q, л\с

Qmin, л\с

 

 

 

 

0-50

52,0

42,0

 

 

 

 

 

0-715

40,0

55,0

52,0

 

 

 

 

715-1830

36,0

32,0

20,0

 

 

 

 

1830-2560

36,0

32,0

19,0

 

 

 

 

2.4.3 Расчет частоты вращения долота

Частота вращения долота определяется при выполнении условия обеспечения необходимого времени контакта вооружения долота с забоем \9\:

 

G

Д

С К

ВД

n

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е F R

 

 

 

sin

 

Д

к

 

 

 

 

 

 

(37)

где: n

 

- частота вращения долота, об\мин;

 

GД – динамическая составляющая осевой нагрузки на долото.Н;

С =5100 м\с – скорость звука в материале вала забойного двигателя;

КВД – коэффициент, учитывающий мгновенную задержку частоты вращения вала забойного двигателя при вдавливании зуба шарошки долота в породу;

Е = 2,1 1011 – модуль упругости материала, н\м2;

F – площадь поперечного сечения вала турбобура, м2; RД –радиус долота. м;

к - время контакта, млс;

β- угол между осью долота и осью шарошки.

G

0,25 G

(38)

СТ

СТ

 

где: GСТ – статическая составляющая осевой нагрузки на долото, Н.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

GСТ

0,25 G

(39)

 

 

интервал 0-716м:

G

 

0,85 67 10

3

57кН

СТ

 

 

 

 

 

G

 

0,25 57 10

3

14кН

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14 10

3

5100 4

 

n

11

 

 

 

480об \ мин

11

 

 

 

4

 

 

 

2,1 10

65

10

0,1477 3,0 sin 60

 

 

 

 

 

 

 

Расчет остальных интервалов аналогичен. Результаты расчета представлены в таблице 22.

Таблица 22 - Частота вращения долота

Интервал, м

0-600

600-1830

1830-2560

Е. Н\м2

2.1 1011

2.1 1011

2.1 1011

F, м2

65 10 4

45 10

4

 

45 10

4

 

КВД

4

1

1

 

к

 

3,0

4,0

5,0

GСТ,Кн

 

GД, Кн

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

об\мин

57

 

14

 

480

46

 

12

 

300

170

 

43

 

420

 

 

 

 

 

 

2.4.4 Обоснование максимальной величины давлений на выкиде

буровых насосов

Максимальная величина давления на выкиде буровых насосов является одним из главных параметров, который определяет работу гидравлического забойного двигателя и оказывает существенное влияние на темп углубления скважины.

Расчет производится по методике (9)

P

 

G GВР Gn

0,5Р

 

 

 

max

 

 

Т

 

 

 

Fр

(40)

 

 

 

 

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

где: Рmax - максимальная величина давления на выкиде буровых насосов,

мПа;

G –осевая нагрузка на долото, ;

GВР – вес вращающихся элементов забойного двигателя, Н;

Fр – площадь поперечного сечения турбинок;

РТ- перепад давления в турбобуре, мПа;

GП- осевая нагрузка на пяту забойного двигателя, меняется в зависимости от твердости пород, GП=+30кН:

Fp 0.785 dcp2 (41)

где: d– средний диаметр турбинок, Н;

GВР 0,4 G3 b (42)

где: G3 – вес забойного двигателя, Н; b – 0,85 – архимедова сила.

интервал 0-715м:

F

0,785 0,023 17,67 10

3

м

2

 

 

р

 

 

 

 

G

0,4 20,2 103 0,85 75кН

 

 

Вр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67 10

3

7.5 10

3

20 10

3

 

 

P

 

 

 

0.5 4.5 10

6

8МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

max

 

 

 

17.67 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

интервал 715-1830м: Fр 0,785 0,015 12,01 10 3 м2

G

0,4 47,9 103 0,85 16,0кН

 

 

Вр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54 10

3

16,0

10

3

 

30 10

3

 

 

P

 

 

 

0.5 3,9 10

6

8МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

12,1

103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

интервал 1830-2560м:

F

0,785 0,015 12,01 10

3

м

2

 

 

р

 

 

 

 

GВр 0,4 47,9 103 0,85 16,0кН

Pmax 200 103 16,0 103 30 103 0.5 3,9 106 20МПа 12,01 103

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

2.5 Обоснование. Выбор и расчет компоновок бурильной колонны

Определяем длину УБТ требуемую для создания нагрузки и придания жесткости КНБК.

 

 

 

с Т

(

 

 

 

)

УБТ

2

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где с- скорость звука в материале труб;

Т- период продольных вибраций долота;

- расстояние от забоя до УБТ;

 

2

- расстояние от забоя до осевой опоры ГЗД.

 

 

 

Для создания осевой нагрузки применяем УБТС-2. В интервале 0-715 м

длину УБТС-2 203х61,5 принимаем 12м, а в интервале 715-1830м и 18302560м длину УБТС –2 178х49 принимаем 12м \1\.

Длину секции ПК 127х9 определяем по формуле:

l

 

 

1,18 (G

 

G ) b

 

УБТ

3

 

 

 

 

ПК

 

g

 

b

 

 

 

ПК

(43)

где: lПК – длина секции ПК (ТБПВ), м;

G – осевая нагрузка на долото, Н; GУБТ- вес УБТ; GУБТ- =1530 н\м-178 мм;

GУБТ=2105 н\м – 203мм:

G3 – вес забойного двигателя, Н;

gПК – вес труб ПК 127х9; gПК=305 н\м

b – коэффициент учитывающий архимедову силу

b1 ПК

(44)

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

где: - плотность материала труб, ПК =7850кг\м3

Длину секции ЛБТ 147х11 Д16Т находим по формуле \10\.

lЛБТ lк (lУБТ lПК l3 l1 ) (45)

где: lЛБТ – длина секции ЛБТ Д16Т, м; lк – длина бурильной колонны. м; lУБТ – длина труб УБТ, м;

l3 – длина забойного двигателя, м;

l3 – длина инструмента от забоя до верхней осевой опоры забойного двигателя, м;

Производим расчет по формулам (2.43-2.45):

b

 

1

1188

0.85

 

 

 

 

 

ПК

7850

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

интервал 0-715 м:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.18 67 10

3

(25260

20

10

3

) 0.85

 

l

 

 

 

 

 

133м

ПК

 

 

 

 

305 0.85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длину секций труб ПК принимаем равным lПК=144м или 6 секций.

интервал 7151830 м:

 

 

 

1.18 54 10

3

(18360 40 10

3

) 0.85

 

l

 

 

 

 

75м

ПК

 

 

 

305 0.85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимально необходимую длину секций труб ТБПВ принимаем

равным lПК=96 м или 4 свечи.

 

 

 

интервал 1830-2560 м:

 

 

 

 

 

 

1.18 200 10

3

(18360 13.500) 0.85

 

l

 

 

 

606м

ПК

 

 

 

305 0.85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для бурения интервала на эксплуатационную колонну длину секций труб ПК принимаем равным lПК=600м или 26 секций.

При расчете длин секций ЛБТ принимаются во внимание удлинение ствола скважины из-за профиля скважины.

Интервал 0-715 м:

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

l

ЛБТ

715 (12 144 8,3 1,2)

434м

 

 

 

Длину секций ЛБТ принимаем равным lЛБТ=456м или 19 свечей.

Интервал 715-1830 м:

l ЛБТ 1830 (12 715 25.7 1,2) 1050м

Длину секций ЛБТ принимаем равным lЛБТ=1000м или 40 свечей.

Интервал 1830-2560 м:

l ЛБТ l ЛБТ

2560 (12 715 7.7 1,2) 2725 (12 715 7.7 1,2)

1824м 2000м

по стволу скважин:

Длину секций ЛБТ принимаем равным lЛБТ=2000м или 80 свечей.

Расчёт колонны на прочность проводим для турбинного бурения по методике

/5/. Определяем растягивающие напряжения

 

р.

в верхнем сечении

 

 

 

 

колонны при наиболее тяжелых условиях, когда колонна поднимается из

искривлённой части скважины с большей скоростью при циркулирующей жидкости по формуле:

 

 

 

 

д

G

q

 

 

q

 

 

b

q

 

 

b

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

F

 

зд УБТ

 

УБТ

ПК

 

ПК

 

ЛБТ

 

АБТ

A

в

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

G

, (46)

где

буровыми

 

д

=1,3-коэффициент

 

 

 

насосами /5/.

динамичности при СПО с включенными

FГЛ

Fв

4,7

12,

10 3 м2.

-

 

 

27 10

3

 

 

площадь поперечного сечения типа ЛБТ.

м

2

- площадь поперечного канала труб /6/.

 

G

3

 

40 10 . .

- силы трения колонны о стенки скважины /5/.

ТР

 

 

 

После расчёта необходимо проверить выполняется ли следующее условие:

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з (47)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

=274 МПа.-предел текучести сплава Д16-Т из которого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изготовлен ЛБТ.

 

з

=1,3- коэффициент запаса прочности /6/.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если приведённое условие не выполняется , то необходимо перекомпоновка и соответственно перерасчёт колонны на прочность.

Расчеты приведены в таблице 23.

Таблица 23 - Прочность бурильной колонны

Fтл, м2

0,0047

F

м

2

 

в.

 

 

0,01227

b

Д16Т

 

 

 

0,86

b

СМ ПК

 

 

 

0,85

 

а

 

 

108

 

а.

274

 

 

 

 

 

 

. а

 

 

 

182,7

 

Таким образом, исходя из расчётов можно сделать вывод, что бурильная колонна которую мы подобрали, устраивает нас и по компоновке, и по растягивающему напряжению в данных геологических условиях.

2.6 Выбор забойных двигателей по интервалам

Используя данные о величинах статической части осевой нагрузки и об удельном моменте на долото рассчитывается вращательный момент на долоте и находится необходимая величина оптимального вращательного момента на валу турбобура по формулам :

M

В

M

У

G M

о

M

П

 

 

е

 

(46)

где: МВ- вращающий момент на валу турбобура Нм;

МУ - удельный момент на долоте, Нм\кН;

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

M

 

 

 

R

 

10

3

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

гл

 

Н

 

(47)

 

 

 

 

 

где:

 

гл

0,4........0,1

- коэффициент трения вооружения

 

 

 

 

 

 

горную породу (0,4- для мягких пород; 0,1- для твердых пород);

Rм – мгновенный радиус вращения долота,м

долота о

R

Н

 

Gе

Gc

0.65 R

Д

(48)

 

 

 

ститическая составляющая осевой нагрузки, кН;

0.8G

(49)

 

М0 – момент на трение долота о стенки скважины, Нм;

M

0

550 Д

Д

 

 

(50)

МП

M

П

 

момент на сопротивление в пяте турбобура Нм

G

Д

 

Н

 

n

 

 

 

 

 

(51)

где: GП – осевая нагрузка на пяту забойного двигателя, меняется от твердости горных пород;

GП= (+30-(-30)), кН;

μн –коэффициент сопротивления в осевой опоре турбобура; μ=0,1; τП – средний радиус трения в пяте, н.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

 

 

 

(

3

 

 

 

 

 

 

ь

 

 

 

 

 

 

 

П

 

3(

2

 

 

 

 

ь

 

 

 

 

 

3 в 2 ь

) )

(52)

где: τн, τв – соответственно наружный и внутренний радиус пяты,м.

Интервал 0-715 м:

R

 

0,65 0,2953 0,5 0,096м

н

 

 

 

 

М

 

 

 

3

у

0,40 0,096 10 38,4Нм \ кН

 

 

 

 

 

G

 

 

0,80 67 10

3

54.0кН

с

 

 

 

 

 

 

 

М 0

550 0,2953 162.4Нм

G

П

20кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

)

 

 

 

 

2(0,092

0,070

0,0817м

П

3(0,092

2

0,070

2

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МП 20 103 0,1 0,0817 163,4Нм

МВ 38,4 54,0 162,4 163,4 2399,4Нм

Интервал 715-1630 м:

R

н

0,65 0,2159 0,5 0,07м

 

 

 

 

 

 

 

 

М

 

0,20 0,07

10

3

14,0Нм \ кН

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

0,80 54 10

3

43,2кН

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М 0 550 0,2159 118,8Нм

GП 30кН

П

2(0,0753 0,0623 )

0,0685м

 

3(0,0752 0,0622 )

 

 

 

 

 

М

 

30 10

3

0,1 0,0685

205,5Нм

П

 

 

 

 

 

 

 

М В 14,0 43,2 118,8 205,5 929,1Нм

Интервал 1830-2560м: