Техника технология и технические средства применяемые при реконстру

Q > K 0 Q0,

Q>Kb • QB,

где Q0 - вес бурильной колонны с хвостовиком в воздухе, кН;

6 б - вес бурильной колонны в воздухе, кН; К0 и Кь - коэффициенты запаса прочности для обсадной

и бурильной колонн соответственно.

Выбор бурового оборудования осуществляется по наи­ большему ближайшему значению допускаемой нагрузки на крюке в соответствии с нагрузкой, указанной в технической характеристике.

Рациональные значения коэффициента Къ определяют показатели долговечности оборудования спускоподьемного механизма, а коэффициента К0 - надежность работы обору­ дования при спуске обсадных колонн и при ликвидации раз­ личного рода осложнений.

Для определения коэффициента К0 запаса прочности по обсадной колонне используется формула

К0= а + Ь(пз - а);

а = 1 -— ,

обсадной колонны; ^ стр - страгивающая осевая нагрузка, определяемая как

нагрузка, при которой в наиболее опасном сечении резьбово­ го соединения обсадной колонны напряжения достигают предела текучести;

71

а - коэффициент, учитывающий облегчение веса ко­ лонны при ее погружении в жидкость (буровой раствор);

Уж,Уст-удельный вес бурового раствора и материала труб;

b - коэффициент;

Рн.ст - страгивающая нагрузка в нижнем сечении; Рв.ст - страгивающая нагрузка в верхнем сечении. Значения коэффициента К0приведены в табл. 3.

Таблица 3

Значения коэффициента К0

Значения коэффициентов К0 и ЛТБ целесообразно прини­ мать следующими [2]:

К0 = 1,25; >1,75-2,0.

Втом случае, если для вырезания «окна» в обсадной ко­ лонне и бурения БС используется различное буровое обору­ дование, то расчет по допускаемой нагрузке на крюке для каждой технологической операции проводится отдельно.

9.1.2. Выбор бурового насосного комплекса

Буровой насосный комплекс включает буровой насос с приводом, компенсаторы на входе и выходе, всасывающую

а также при выполнении вспомогательных работ, связанных

72

с функционированием бурового насоса, Таким образом, яв­ ляясь в определенной степени независимыми, системы вса­ сывания и нагнетания замыкаются на буровом насосе, что определяет необходимость их совместного выбора.

Широкое применение буровых трехцилиндровых насо­ сов одностороннего действия («триплекс») обеспечивается в силу устойчивых гидравлических характеристик и эксплуа­ тационных преимуществ по сравнению с двухцилиндровыми насосами двойного действия («дуплекс»). Одновременно с этим осуществлено внедрение тиристорного электропри­ вода, обеспечивающего регулирование подачи насосов. Сни­ жение частоты хода поршня по сравнению с номинальным значением приводит к снижению расхода сменных деталей и узлов и к увеличению долговечности насоса. Такая воз­ можность обеспечивается за счет регулируемого привода и не может быть реализована при синхронном электроприво­ де. Дизельный привод также обладает невысокими регулиро­ вочными свойствами, а дизель-гидравлический привод имеет высокие регулирующие свойства, но при этом имеет место недоиспользование установленной мощности привода.

Выбор насосной системы определяется следующими факторами:

-технологическими режимами работы забойного дви­ гателя и телеметрической системы с гидравлическим кана­ лом связи;

-потерями давления в нагнетательном коллекторе на­ соса и трением в механических элементах;

-потерями давления во всасывающем тракте насоса;

-видом привода, определяющего регулирующие свой­ ства, т.е. возможностью изменения и выбора подачи бурово­ го раствора.

Указанные факторы являются исходными:

-для выбора типоразмера бурового насоса и вида его привода;

73

-определения рациональных параметров и режимов эксплуатация всасывающих систем буровых насосов.

Потеря давления во всасывающей и нагнетательной сис­ темах бурового насоса определяется:

-потерями давления на преодоление инерции прокачи­ ваемого раствора (инерционные потери давления);

-потерями давления на преодоление трения и различ­ ного рода сопротивлений в гидравлическом тракте;

-потерями давления на преодоление упругости паров прокачиваемой жидкости.

Выбор рациональных режимов нагружения бурового на­ соса в комплекте буровой установки (подъемного агрегата)

взависимости от параметров всасывающей системы опреде­ ляется:

-давлением и подачей буровых насосов;

-плотностью и температурой бурового раствора. Рациональные режимы нагружения буровых насосов ус­

танавливаются на основе сравнительного анализа системы таким образом, чтобы исключить отставание поступающего

вцилиндры бурового раствора от поршня при его движении

вцикле всасывания. При движении раствора из заборной ем­ кости к поверхности поршня постоянно действуют факторы, препятствующие этому процессу: скорость потока, силы тре­ ния и сопротивления, упругость паров прокачиваемой жид­ кости и ее инерция.

Скорости поршня, влияющие на гидравлические потери давления, также достаточно высоки. Значения скорости и ус­

корения поршня и раствора достигают высоких значений в насосах «триплекс», имеющих повышенную частоту хода поршня по сравнению с насосами «дуплекс» (в 2-2,5 раза выше).

Паспортная мощность буровых трехцилиндровых насо­ сов одностороннего действия реализуется на высоких скоро­ стях, что приводит к существенным потерям давления на

74

преодоление инерции прокачиваемого раствора и к увели­ ченному расходу сменных деталей и уплотнительных уст­ ройств гидравлической части насоса.

Гидравлическая мощность бурового насоса определяет­ ся из выражения

к = е„ • рт

где Nr - гидравлическая мощность бурового насоса, Вт; <2 „ - подача насоса, м3/с; Р„ - давление жидкости на выходе из насоса, МПа.

Мощность, потребляемая буровым насосом, определяет­ ся по формуле

где N„ - мощность, потребляемая буровым насосом, Вт; т|н - общий КПД насосного агрегата.

Для проведения практических расчетов т)„ принимается равным 0,8.

Насосная система должна иметь резервный буровой на­ сос для проведения промывки БС с повышенным расходом промывочной жидкости.

Рекомендации для выбора режима загрузки буровых насосов

Для обеспечения заданной изготовителем долговечности силовых элементов насоса коэффициент загрузки по давле­ нию рекомендуется принимать: для насосов «дуплекс» - 0,64-0,70; для насосов «триплекс» - 0,81.

Скоростной режим бурового насоса определяется в ос­ новном требованиями рациональной долговечности сменных деталей (узлов) гидравлической части насоса, а также пара­ метрами и режимами нагружения всасывающей системы на­ соса, при этом коэффициент скорости (частоты хода поршня) рекомендуется принимать: для насосов «дуплекс» - 0,8- 1,0; для насосов «триплекс» - 0,4-06.

75

В целом загрузку бурового насоса по мощности при его длительной работе рекомендуется принимать: для насосов «дуплекс» - 0,5-0,7; для насосов «триплекс» - 0,4-0,5.

9.2. Оснащенность буровых установок (подъемных агрегатов)

Буровая установка (подъемный агрегат) должна быть укомплектована:

-ограничителем высоты подъема талевого блока;

-ограничителем допускаемой нагрузки на крюке;

-блокирующими устройствами по отключению приво­ да буровых насосов при превышении давления в нагнета­ тельном трубопроводе на 10-15 % выше максимального ра­ бочего давления насосов для соответствующей цилиндровой втулки;

-станцией (приборами) контроля параметров бурения;

-приемным мостом с горизонтальным участком длиной не менее 10 м, шириной не менее 2 м и стеллажами;

-механизмами для приготовления, обработки, утяжеле­ ния, очистки, дегазации и перемешивания бурового раствора, сбора шлама и отработанной промывочной жидкости при безамбарном бурении;

-устройством для осушки воздуха, подаваемого в пнев­ мосистему управления буровой установки (подъемный агрегат);

-успокоителем ходового конца талевого каната;

-приспособлением (поясом) для А-образных мачт и вы­ шек с открытой передней гранью, предотвращающим паде­ ние устанавливаемых (установленных) за палец свечей;

-приемными емкостями с общим объемом не менее

40 м3;

-градуированной мерной емкостью с уровнемером для контролируемого долива скважины.

76

Резервный запас бурового раствора должен находиться на скважине или на растворном узле.

Буровые установки (подъемные агрегаты), в том числе импортные, должны быть выполнены во взрывозащищенном варианте.

Буровые установки (подъемные агрегаты) должны ос­ нащаться верхним приводом при бурении горизонтального участка бокового ствола скважины длиной более 300 м в сква­ жинах глубиной по вертикали более 3000 м.

Верхний силовой привод должен быть совместим со средствами механизации спуско-подъемных операций.

Элементы верхнего привода (направляющие балки, мо­ дуль исполнительных механизмов и т.д.) не должны созда­ вать помех для ведения других технологических операций.

Грузоподъемность верхнего привода должна соответст­ вовать грузоподъемности буровой установки.

Конструкция верхнего привода должна предусматривать наличие системы противофонтанной арматуры, датчиков по­ ложения исполнительных механизмов, скорости вращения стволовой части и момента вращения.

В состав наземного оборудования буровых установок должны входить блоки очистки и приготовления бурового раствора отечественного или импортного производства.

Блок очистки и приготовления бурового раствора ком­ плектуется:

-линейным виброситом;

-пескоотделителем;

-илоотделителем;

-центрифугой в случае применения телесистемы с гид­ равлическим каналом связи;

-приемной воронкой.

Пропускная способность блока - 22 л/с. Объем емко­ стей - 22-35 м3. Высота устья скважины - 1,8-2,0 м.

77

Блок очистки и приготовления бурового раствора может оснащаться дополнительной приемной емкостью объемом до 6 м3 и высотой 0,8- 1,5 м с бессальниковым насосом.

Возможно применение автономных мобильных насос­ ных установок с системой очистки бурового раствора, кото­ рая предназначена для подачи бурового раствора под дав­ лением в скважину с целью привода забойного двигателя и обеспечения циркуляции, а также для очистки раствора от выбуренной породы в процессе бурения.

Данная установка применима для работы телесистем с кабельным каналом связи и с электромагнитным каналом связи.

Для работы телесистем с гидравлическим каналом связи буровые насосы должны иметь компенсаторы, эффективно снижающие уровень насосных помех.

9.3. Оборудование устья скважины

скважины должно быть оборудовано противовыбросовым оборудованием. Устье скважины вместе с ПВО должно быть опрессовано на давление, превышающее на 10 % максималь­ но возможное пластовое давление во вскрытом стратиграфи­ ческом разрезе, но не выше давления опрессовки эксплуата­ ционной колонны.

Выбор оборудования устанавливается проектом приме­ нительно к характеру и видам планируемых работ по рекон­ струкции скважины с учетом обеспечения безопасности в процессе проходки нового ствола (ПБ 08-624-03) [34].

При проведении работ по ремонту скважины путем бу­ рения БС с возможным газонефтепроявлением устье на пери­ од ремонта должно быть оснащено противовыбросовым обо­ рудованием. Схема установки и обвязки противовыбросового оборудования разрабатывается организацией-подрядчиком

78

и согласовывается с территориальными органами Ростехнад­ зора и противофонтанной службой. После установки проти­ вовыбросового оборудования скважина опрессовывается на максимально ожидаемое давление, но не выше давления оп­ рессовки эксплуатационной колонны.

Ремонт скважины путем бурения БС, где исключена возможность газонефтепроявления (месторождение на позд­ ней стадии разработки, аномально низкие пластовые давле­ ния на нефтяных месторождениях с незначительным газовым фактором и др.), разрешается проводить без превенторной установки. Типовая схема оборудования устья таких скважин (подвесной фланец с прикрепленным уплотнительным коль­ цом с задвижкой и патрубком или другие варианты) должна быть согласована с территориальными органами Ростехнад­ зора и противофонтанной службой.

9.4. Схема размещения наземного оборудования

Строительство БС начинается с подготовки рабочей площадки и фундаментов для расстановки буровой установ­ ки (подъемного агрегата). Площадка подсыпается песком и выравнивается. Соседние скважины останавливаются и на­ крываются специальными защитными экранами (от попада­ ния грязи и падения на них мелких предметов). Если работам мешают станки-качалки или кабельная эстакада, то они де­ монтируются.

Примерная схема расположения комплекта оборудова­ ния 100-тонного подъемного агрегата и элементов очистки бурового раствора приведена на рис. 17.

Конкретная расстановка комплекта оборудования зави­ сит от расположения на территории кустовой площадки обо­ рудования по добыче нефти, ЛЭП и других коммуникаций.

Основные требования, предъявляемые к комплекту бу­ рового оборудования:

79

-грузоподъемность подъемника не менее 100 т, высота мачты 34 м;

-буровой насос производительностью не менее 18 л/с при давлении 10,0-12,0 МПа;

-система очистки не менее трех ступеней, позволяю­

щая удалять частицы выбуренной породы диаметром до 2 0 мкм (в циркуляционной системе необходима установка магнитных ловителей стружки);

Рис. 17. Примерная схема расположения комплекта оборудования 100-тонного агрегата при бурении боковых стволов: 1 - прием­ ный мост; 2 - стеллажи для труб; 3 - рабочая площадка; 4 - мо­ бильный подъемник; 5 - желоб сливной; 6, 7 - ранее пробуренные скважины; 8 - оттяжки ветровые; 9 - выкидные линии ПВО; 10 - блок дросселирования ПВО; 11 - пост фиксации плашек ППГ; 12 - пульт гидроуправления ПВО; 13 - блок очистки и дегазации; 14 - бункер-шламоприемник; 15 - блок емкостной; 16 - насосный блок; / 7 - дизель-энергоблок; 18 - водокомпрессорный блок; 19-

площадка ГСМ

80