Теоретические основы бурения
Практическая работа №4. Расчет колонны обсадных труб 13
(2 часа)
Цель работы – закрепление знаний о нагрузках, действующих на колонну обсадных труб в скважине, и получение навыков по расчёту обсадных колонн.
Врезультате выполнения работы, студент должен:
−знать методику определения напряжений в обсадных трубах, критических величин внешнего и внутреннего избыточного давления, а также допустимую глубину спуска обсадной колонны в конкретных условиях эксплуатации;
−уметь проводить расчеты колонны обсадных труб для конкретных условий эксплуатации и предусматривать меры по снижению напряжений в обсадных трубах.
Литература: [1], с. 245–288.
Входные контрольные вопросы
1.Назначение обсадных колонн. Виды обсадных труб.
2.Определение предельно допустимой глубины спуска обсадной колонны из условия прочности тела трубы.
3.Определение усилий страгивания резьбы обсадных труб.
4.Определение предельно допустимой глубины спуска обсадной колонны из условия прочности резьбы ниппельного соединения.
5.Определение предельно допустимой глубины спуска обсадной колонны из условия прочности резьбы муфтового соединения.
6.Определение предельно допустимой глубины спуска обсадной колонны из условия прочности сварного соединения.
7.Определение критического избыточного внутреннего давления.
8.Определение предельно допустимой глубины спуска
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения |
|
обсадной колонны из условия прочности при дей- |
14 |
ствии избыточного внутреннего давления. |
|
9.Определение критического сминающего давления обсадных труб.
10.Определение предельно допустимой глубины спуска обсадной колонны из условия прочности при действии сминающего давления.
Содержание работы
По данным индивидуального задания провести расчет колонны обсадных труб и определить предельно допустимую глубину спуска обсадной колонны в скважину, заполненную жидкостью:
−из условия прочности тела трубы;
−из условия прочности резьбы;
−из условия прочности сварного соединения;
−при действии избыточного внутреннего давления;
−при действии сминающего давления. Проанализировать полученные результаты и при-
нять решение о соответствии прочностных характеристик обсадных труб заданным условиям эксплуатации. В случае необходимости следует предложить пути снижения напряжений в обсадной колонне для конкретных условий применения.
На персональном компьютере провести проверочный расчет обсадной колонны, результаты которого сравнить с полученными ранее данными.
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Индивидуальные задания к практической работе №4 |
15 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность про- |
|
Плотность утя- |
|
|
||
№ |
Диаметр обсадных |
|
желенной про- |
|
|
|||
мывочной жидко- |
|
|
|
|||||
варианта |
труб, мм |
|
мывочной жидко- |
|
|
|||
сти, кг/м |
3 |
** |
|
|
|
|||
|
|
|
|
сти, кг/м3 *** |
|
|
||
1 |
146 |
1170 |
|
|
|
1850 |
|
|
2 |
127 |
1120 |
|
|
1940 |
|
|
|
3 |
108 |
1210 |
|
|
1900 |
|
|
|
4 |
89 |
1140 |
|
|
1700 |
|
|
|
5 |
73 |
1080 |
|
|
1840 |
|
|
|
6 |
57 |
1190 |
|
|
1750 |
|
|
|
7 |
168 |
1120 |
|
|
1720 |
|
|
|
8 |
194 |
1160 |
|
|
1930 |
|
|
|
9 |
219 |
1240 |
|
|
1960 |
|
|
|
10 |
245 |
1130 |
|
|
1770 |
|
|
|
11 |
273 |
1180 |
|
|
1890 |
|
|
|
12 |
324 |
1190 |
|
|
1970 |
|
|
|
13 |
146 |
1210 |
|
|
1710 |
|
|
|
14 |
127 |
1060 |
|
|
2000 |
|
|
|
15 |
108 |
1170 |
|
|
2010 |
|
|
|
16 |
89 |
1180 |
|
|
1920 |
|
|
|
17 |
73 |
1200 |
|
|
1730 |
|
|
|
18 |
57 |
1100 |
|
|
1850 |
|
|
|
19 |
168 |
1150 |
|
|
1760 |
|
|
|
20 |
194 |
1100 |
|
|
1810 |
|
|
|
21 |
219 |
1120 |
|
|
2030 |
|
|
|
22 |
245 |
1190 |
|
|
1690 |
|
|
|
23 |
273 |
1060 |
|
|
1650 |
|
|
|
24 |
324 |
1140 |
|
|
2050 |
|
|
|
25 |
340 |
1090 |
|
|
1670 |
|
|
|
**Для группы ТТР значения уменьшить на 50 кг/м3.
***Для группы ТТР значения увеличить на 100 кг/м3.
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Практическая работа №5. Изучение грузоподъемных систем буровых установок 16
(2 часа)
Цель работы – закрепление знаний о грузоподъемных системах буровых установок и получение навыков по их расчёту.
Врезультате выполнения работы, студент должен:
−знать схемы талевых систем, а также методику выбора и расчета грузоподъемных систем буровых установок;
−уметь рассчитывать усилия в канате при спускоподъёмных операциях, определять необходимое количество струн талевой системы, нагрузку на вышку (мачту), выбирать тип каната и проводить его проверочный расчет, рассчитывать график подъёма бурового снаряда.
Литература: [1], с. 200–204, 336–347.
Входные контрольные вопросы
1.Схемы талевых систем (1, 2, 3 и 4-х струнные оснастки).
2.Определение веса бурового снаряда при спуске и подъеме.
3.Определение усилий в ходовой и мертвой ветвях каната при подъеме бурового снаряда.
4.Определение усилий в ходовой и мертвой ветвях каната при спуске бурового снаряда.
5.Определение количества струн талевой системы.
6.Определение коэффициента полезного действия талевой системы.
7.Определение рабочей и максимальной нагрузки на вышку (мачту).
8.Определение суммарных напряжений в канате.
9.Определение усилий в канате с учетом статических и
динамических нагрузок.
10.Выбор каната и его проверочный расчет.
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
11.Определение количества свечей, поднимаемых на определённой скорости. 17
12.Расчёт графика подъёма бурового снаряда.
Содержание работы
По данным индивидуального задания выбрать буровую установку и определить:
−количество струн талевой системы;
−усилия в ходовом и мертвом концах каната при спуске и подъёме бурового снаряда;
−усилия в канате талевой системы с учетом динамической нагрузки и выбрать марку каната;
−действительный запас прочности для выбранного каната в заданных условиях эксплуатации;
−нагрузку на вышку (мачту);
−количество свечей, поднимаемых на разных скоростях навивки каната на барабан лебёдки;
−график подъёма бурового снаряда.
Проанализировать полученные результаты и принять решение о возможности использования выбранной мачты (вышки) и каната, поставляемого с буровой установкой, при данных условиях бурения.
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Индивидуальные задания к практической работе №5 |
18 |
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Параметр |
Группа БС |
Группа ТТР |
|
|
|
|
|
|
|
Глубина скважины, м |
355+55 Nвар |
444+44 Nвар |
|
|
Тип бурильной колонны |
|
|
|
|
1–4 варианты |
ЛБТН-42 |
СБТН-54 |
|
|
5–8 варианты |
ЛБТН-54 |
СБТН-42 |
|
|
9–12 варианты |
ЛБТН-68 |
СБТН-68 |
|
|
13–16 варианты |
СБТМ-50 |
СБТМ-63,5 |
|
|
остальные варианты |
СБТН-54 |
СБТМ-42 |
|
|
Плотность промывочной жид- |
|
|
|
|
кости, кг/м3 |
1000 |
1050 |
|
|
чётные варианты |
|
|
||
нечётные варианты |
1200 |
1150 |
|
|
Тип подшипников в шкивах |
|
|
|
|
блоков |
|
|
|
|
чётные варианты |
Качения |
Скольжения |
|
|
нечётные варианты |
Скольжения |
Качения |
|
|
Грузоподъёмность лебёдки, кН |
|
|
|
|
1–4 варианты |
15 |
10 |
|
|
5–8 варианты |
20 |
15 |
|
|
9–12 варианты |
25 |
20 |
|
|
13–16 варианты |
30 |
25 |
|
|
остальные варианты |
35 |
30 |
|
|
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Практическая работа №6. Расчет бурильной колонны при бурении нефтяных и газовых 19
скважин
(2 часа)
Цель работы – закрепление знаний об особенностях работы бурильной колонны при бурении нефтяных и газовых скважин и получение навыков по её расчёту.
Врезультате выполнения работы, студент должен:
−знать методику расчёта бурильной колонны при роторном бурении и бурении забойными двигателями;
−уметь провести расчет бурильной колонны для различных способов бурения.
Литература: [1], с. 209–242.
Входные контрольные вопросы
1.Схемы работы бурильной колонны при бурении нефтяных и газовых скважин.
2.Определение длины УБТ.
3.Определение мощности на разрушение забоя.
4.Определение мощности на вращение бурильной колонны.
5.Определение суммарных напряжений для опасных сечений бурильной колонны при роторном бурении.
6.Определение коэффициентов запаса прочности для опасных сечений бурильной колонны при роторном бурении.
7.Определение длины секций бурильных труб при бурении забойными двигателями.
Содержание работы
По данным индивидуального задания провести расчёт бурильной колонны для двух видов бурения.
Для роторного бурения определить запас прочности в верхнем сечении при заданных ниже исходных данных.
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Для бурения забойным двигателем при заданной глубине скважины и приведенных исходных данных рас- 20 считать бурильную колонну (предпочтительно – одноразмерную).
Проанализировать полученные результаты.
Индивидуальные задания к практической работе №6
Роторное бурение
|
Параметр |
Группа БС |
Группа ТТР |
|
|
|
|
|
|
|
Глубина скважины, м |
1200+120 Nвар |
1000+100 Nвар |
|
|
Диаметр долота, мм |
|
|
|
|
1-7 варианты |
244,5 |
215,9 |
|
|
8-14 варианты |
190,5 |
161 |
|
|
остальные варианты |
151 |
139,7 |
|
|
Диаметр УБТ, мм |
|
|
|
|
1-7 варианты |
203(ч)/178(н) |
178(ч)/159(н) |
|
|
8-14 варианты |
159(ч)/146(н) |
133(ч)/120(н) |
|
|
остальные варианты |
120(ч)/114(н) |
114(ч)/108(н) |
|
|
Диаметр бурильных труб, мм |
|
|
|
|
1-7 варианты |
140(ч)/127(н) |
127(ч)/114(н) |
|
|
8-14 варианты |
114(ч)/102(н) |
114(ч)/102(н) |
|
|
остальные варианты |
102(ч)/89(н) |
102(ч)/89(н) |
|
|
Толщина стенки бурильных |
|
|
|
|
труб, мм |
7(ч)/8(н) |
7 |
|
|
1-7 варианты |
|
||
|
8-14 варианты |
8(ч)/9(н) |
8 |
|
|
остальные варианты |
10(ч)/11(н) |
9 |
|
|
Перепад давления в долоте, |
|
|
|
|
МПа |
8 |
7,5 |
|
|
1-3 варианты |
|
||
|
4-6 варианты |
7 |
6,5 |
|
|
7-9 варианты |
6 |
5,5 |
|
|
10-12 варианты |
5 |
4,5 |
|
|
13-15 варианты |
4 |
3,5 |
|
|
остальные варианты |
3,5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Параметр |
Группа БС |
Группа ТТР |
21 |
|
|
|
|
Плотность промывочной |
|
|
|
жидкости, кг/м3 |
1100 |
1200 |
|
1-7 варианты |
|
||
8-14 варианты |
1200 |
1050 |
|
остальные варианты |
1250 |
1150 |
|
Осевая нагрузка, кН |
|
|
|
1-7 варианты |
270 |
220 |
|
8-14 варианты |
180 |
140 |
|
остальные варианты |
110 |
70 |
|
Частота вращения, об/мин |
|
|
|
1-5 варианты |
70 |
90 |
|
6-10 варианты |
100 |
120 |
|
11-15 варианты |
130 |
150 |
|
остальные варианты |
160 |
180 |
|
Угол наклона скважины, гра- |
|
|
|
дус |
|
|
|
1-5 варианты |
0 |
15 |
|
6-10 варианты |
10 |
25 |
|
11-15 варианты |
20 |
35 |
|
остальные варианты |
30 |
45 |
|
Предел текучести материала |
|
|
|
бурильных труб, МПа |
379 |
379 |
|
1-5 варианты |
|
||
6-10 варианты |
527 |
527 |
|
11-15 варианты |
724 |
655 |
|
остальные варианты |
724 |
655 |
|
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Бурение забойным двигателем |
22 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
Группа БС |
|
Группа ТТР |
|
|
|
|
|
|
Глубина скважины, м |
3500+100 Nвар |
3000+80 Nвар |
|
|
Масса забойного двигателя, |
|
|
|
|
кг |
3000 |
|
4000 |
|
1-7 варианты |
|
|
||
8-15 варианты |
4000 |
|
5000 |
|
остальные варианты |
5000 |
|
6000 |
|
Перепад давления в забой- |
|
|
|
|
ном двигателе, МПа |
3 |
|
4,5 |
|
1-3 варианты |
|
|
||
4-6 варианты |
4 |
|
5,5 |
|
7-9 варианты |
5 |
|
6,5 |
|
10-12 варианты |
6 |
|
5,5 |
|
13-15 варианты |
5 |
|
4,5 |
|
остальные варианты |
4 |
|
5 |
|
Диаметр УБТ, мм |
|
|
|
|
1-7 варианты |
203(ч)/178(н) |
178(ч)/159(н) |
|
|
8-14 варианты |
159(ч)/146(н) |
133(ч)/120(н) |
|
|
остальные варианты |
120(ч)/114(н) |
114(ч)/108(н) |
|
|
Диаметр бурильных труб, мм |
|
|
|
|
1-7 варианты |
140(ч)/127(н) |
127(ч)/114(н) |
|
|
8-14 варианты |
114(ч)/102(н) |
114(ч)/102(н) |
|
|
остальные варианты |
102(ч)/89(н) |
102(ч)/89(н) |
|
|
Толщина стенки нижней сек- |
|
|
|
|
ции бурильных труб, мм |
7 |
|
7 |
|
Предел текучести материала |
|
|
|
|
нижней секции бурильных |
|
|
|
|
труб, МПа |
379 |
|
379 |
|
Осевая нагрузка, кН |
|
|
|
|
1-7 варианты |
6 |
|
7 |
|
8-15 варианты |
8 |
|
11 |
|
остальные варианты |
10 |
|
9 |
|
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Лабораторная работа №1. Исследование влияния режимных параметров на затраты мощности на 23
бурение
(6 часов)
Цель работы – изучение закономерностей изменения затрат мощности на бурение геологоразведочных скважин при варьировании режимных параметров.
Литература: [1], с. 192–199.
По данным индивидуального задания к практической работе №1 на персональном компьютере определить величину затрат мощности на бурение при изменении осевой нагрузки и частоты вращения бурового снаряда (по 5 значений, указанных преподавателем).
Для полученного массива данных (по 25 значений суммарной мощности и её составляющих) в EXCEL (или другой программе по выбору студента) построить следующие графические зависимости:
1.N=f(n) при P=const (5 линий на графике);
2.N1=f(n) при P=const (5 линий на графике);
3.N2=f(n) при P=const (5 линий на графике);
4.N3=f(n) при P=const (5 линий на графике);
5.N=f(P) при n=const (5 линий на графике);
6.N2=f(P) при n=const (5 линий на графике);
7.N3=f(P) при n=const (5 линий на графике);
8.N=f(n,P) – трёхмерный график;
9.N2=f(n,P) – трёхмерный график;
10.N3=f(n,P) – трёхмерный график.
Построить круговые диаграммы, отражающие вклад каждой составляющей затрат мощности в общую сумму (5 диаграмм для всех значений n при одном значении P, заданном преподавателем).
Провести анализ полученных графиков и диаграмм, указать характер зависимости затрат мощности от варьируемых факторов.
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Лабораторная работа №2. Исследование влияния режимных параметров на прочность бурильной 24
колонны
(4 часа)
Цель работы – изучение закономерностей изменения запаса прочности в опасных сечениях бурильной колонны при варьировании параметров режимов бурения геологоразведочных скважин.
Литература: [1], с. 209–242.
По данным индивидуального задания к практической работе №1 и результатам выполнения лабораторной работы №1 на персональном компьютере определить запас прочности бурильной колонны в опасных сечениях при изменении осевой нагрузки (5 значений, указанных ранее преподавателем) и частоты вращения бурового снаряда (5 значений, указанных ранее преподавателем).
Для полученного массива данных (по 25 значений запаса прочности для каждого сечения) в EXCEL (или другой программе по выбору студента) построить следующие графические зависимости:
1.nA-A(n) при P=const (5 линий на графике);
2.nB-B=f(n) при P=const (5 линий на графике);
3.n0-0=f(n) при P=const (5 линий на графике);
4.nA-A=f(P) при n=const (5 линий на графике);
5.nB-B=f(P) при n=const (5 линий на графике);
6.n0-0=f(P) при n=const (5 линий на графике);
7.nA-A=f(n,P) – трёхмерный график;
8.nB-B=f(n,P) – трёхмерный график;
9.n0-0=f(n,P) – трёхмерный график.
Провести анализ полученных графиков, указать характер зависимости запаса прочности в каждом опасном сечении от варьируемых факторов.
Лабораторные и практические работы
Теоретические основы бурения
Лабораторная работа №3. Исследование влияния реологических параметров неньютоновских 25
промывочных жидкостей на потери давления при промывке скважины
(4 часа)
Цель работы – изучение закономерностей изменения потерь давления в бурильных трубах и кольцевом пространстве скважины при варьировании реологических параметров неньютоновских промывочных жидкостей при бурении геологоразведочных скважин.
Литература: [1], с. 464–500, [2], с. 107–120.
По данным индивидуального задания к практической работе №1 и заданному преподавателем виду промывочной жидкости на персональном компьютере определить величину потерь давления в бурильной колонне и затрубном пространстве при изменении структурной вязкости в пределах 0,005-0,025 Па с (5 значений) и динамического напряжения сдвига в пределах 2-10 Па (5 значений).
Для полученного массива данных (по 25 значений для каждых потерь давления) в EXCEL (или другой программе по выбору студента) построить следующие графические зависимости:
1.Р1=f(η) при τ0=const (5 линий на графике);
2.Р1=f(τ0) при η=const (5 линий на графике);
3.Р3=f(η) при τ0=const (5 линий на графике);
4.Р3=f(τ0) при η=const (5 линий на графике);
5.Р1=f(η,τ0) – трёхмерный график;
6.Р3=f(η,τ0) – трёхмерный график.
Провести анализ полученных графиков и указать характер зависимости потерь давления от варьируемых факторов.
Лабораторные и практические работы