ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра бурения скважин
ОТЧЕТ
по зачетной лабораторной работе
Выбор способа бурения и обоснование типов забойных двигателей Вариант 8
Выполнил студент
Группы 2Б781 Ковалёв А.С.
Проверил: Башкиров И.А.
Томск 2012 г.
Задание
1. Произвести выбор способа бурения скважины, запроектированной в лабораторной работе №1.
2. Обосновать и выбрать забойные двигатели для бурения скважины под кондуктор, под эксплуатационную колонну и в интервале отбора керна.
№ |
Бурение под кондуктор |
Бурение под эксплуатационную колонну |
Бурение в интервале отбора керна |
|||||||
G0, кН |
Q, л/с |
ρр, кг/м3 |
G0, кН |
Q, л/с |
ρр, кг/м3 |
G0, кН |
Q, л/с |
ρр, кг/м3 |
||
8 |
50 |
31 |
1140 |
70 |
38 |
1120 |
28 |
25 |
1120 |
|
1. Выбор способа бурения.
Исходные данные:
Глубина бурения 3100 м,
Неустойчивые породы 0-500 м,
Забойная температура 80 оС,
Профиль ствола вертикальный
Диаметр долота >190 мм,
Плотность бурового раствора <1100 кг/м3.
Решение:
На основании исходных данных, для проводки проектируемой скважины подходящими являются бурение электробуром и гидравлическим забойным двигателем. Это позволяет добиться простоты конструкции скважины за счет того, что колонна бурильных труб не вращается, исключается возможность нежелательных осыпей и обвалов стенок скважины, так как бурение в интервалах от 0 до 400 метров идет по неустойчивым породам. В Западной Сибири бурение электробурами не применяется по определенным причинам, а бурение гидравлическими забойными двигателями развито широко и в этой области накоплен немалый опыт, для бурения скважины в данном случае выбираем гидравлический забойный двигатель.
2. Выбор и обоснование забойных двигателей.
Шифр забойных двигателей |
Наружный диаметр корпуса |
Количество ступеней турбины |
Расход жидкости (вода), л/с |
Перепад давления, МПа |
Момент на валу двигателя, Н∙ м |
Частота вращ. вала в рабочем режиме, об/мин |
Мощность, кВт |
К.П.Д. |
Масса, кг |
Длина, мм |
||||||||||||
Турбобуры с решетками гидроторможения |
|
|||||||||||||||||||||
А9ГТШ2 |
240 |
66 |
35 |
7,6 |
2950 |
245 |
73,5 |
0,29 |
— |
— |
|
|||||||||||
а) Для бурения под кондуктор
Исходные данные:
Дд – диаметр долота 295,3 м,
Gо – осевая нагрузка 50 кН,
Q – расход бурового раствора 31 л3/с,
ρр – плотность бурового раствора 1140 кг/м3,
ρв – плотность воды = 1000 кг/м3.
Решение:
1. Диаметр забойного двигателя для бурения скважины под кондуктор по формуле:
Дзд = 0,8 · Дд.
Дзд = 0,8 · 0,2953 = 0,236 м
Принимаем диаметр забойного двигателя 240 мм и из таблицы выбираем турбобур с решетками гидроторможения А9ГТШ2.
2. Находим величину крутящего момента, необходимого для разрушения забоя:
К = 1, Дд=0,2953
Мо = 500 · Дд,
Мо = 500*0,2953=147,6
Муд = К · 120 · Dд
Муд=1*120*0,2953=35,4
М = Мо + Муд · Gо
М = 147,6+35,4*50=1979,6Н · м
3.Необходем крутящий момент на валу забойного двигателя. Из таблицы находим номинальный крутящий момент на валу двигателя А9ГТШ2, равный 2950 Н · м и номинальный расход промывочной жидкости (вода) – 35 л3/с или 0,045 м3/с. Тогда
Мзд = 2 · 2950 ((1130 · 0,0292)/(1000 · 0,0352))=5276 Н · м
4. Проверяем условие Мзд > М:
5276 Н · м >> 1209 Н · м,
Из неравенства видно, что турбобур подобран верно.
б) Выбор забойного двигателя для бурения под эксплуатационную колонну.
Шифр забойных двигателей |
Наружный диаметр корпуса |
Количество ступеней турбины |
Расход жидкости (вода), л/с |
Перепад давления, МПа |
Момент на валу двигателя, Н∙ м |
Частота вращ. вала в рабочем режиме, об/мин |
Мощность, кВт |
К.П.Д. |
Масса, кг |
Длина, мм |
Турбобуры многосекиионные серии ТС |
||||||||||
ТС5Е-172 ЗТСШ1-172 ЗТСШ-195 ЗТСШ1-195 ЗТСШ1-195 ГЛ 3TCШ1-195П ЗТСШ-240 ЗТСШ1-240 |
172 172 195 195 195 195 240 240 |
239 336 285 306 318 306 318 315 |
20 20 22 30 40 40 32 32 |
4,0 6,0 5,0 3,5 3,0 3,5 5,0 5,6 |
800 1000 1300 1300 1750 2040 2500 2700 |
500 505 485 400 355 400 420 445 |
41,2 51,5 64,7 53,7 63,2 83,8 107,3 122,7 |
0,53 0,44 0,60 0,52 0,55 0,61 0,65 0,70 |
2150 4490 4165 4850 4355 — 5980 — |
15340 25800 23550 25905 25905 — 23550 — |
Исходные данные:
Дд – диаметр долота 215,9 м,
Gо – осевая нагрузка 70 кН,
Q – расход бурового раствора 38 л/с,
ρр – плотность бурового раствора 1120 кг/м3,
ρв – плотность воды = 1000 кг/м3.
Решение:
Дзд = 0,9 · Дд
Дзд = 0,9 · 0,2159 = 0,1943 м.
Принимаем диаметр 195 мм и из таблицы выбираем турбобур трехсекционный 3ТСШ1-195 ГЛ.
2. По формуле находим величину крутящего момента, необходимого для разрушения забоя:
К = 1, Дд=0,2159
Мо = 500 · Дд,
Мо = 500*0,2159=107,9
Муд = К · 120 · Dд
Муд=1*120*0,2159=25,9
М = Мо + Муд · Gо
М = 107,9+25,9*70=1920,9 Н · м
3. По таблице находим номинальный момент на валу двигателя 3ТСШ1-195 ГЛ равный 1750 Н · м и номинальный расход промывочной жидкости (вода) – 40 л/с или 0,040 м3/с. Тогда:
Мзд =2 · 1750 · ((1140 · 0,0382)/(1000 · 0,0402)) = 3538 Н · м
4. Проверяем условие (1):
3538 Н · м > 1920,9 Н · м,
следовательно, выбранный турбобур 3ТСШ1-195 ГЛ подходит для принятых условий бурения.
в) Выбор забойного двигателя для бурения с отбором керна в интервале нефтегазопроявлений.
Шифр забойных двигателей |
Наружный диаметр корпуса |
Количество ступеней турбины |
Расход жидкости (вода), л/с |
Перепад давления, МПа |
Момент на валу двигателя, Н∙ м |
Частота вращ. вала в рабочем режиме, об/мин |
Мощность, кВт |
К.П.Д. |
Масса, кг |
Длина, мм |
Винтовые забойные двигатели |
||||||||||
Д-1-54 Д-85 Д2-172М Д1-195 |
54 85 172 195 |
— — — — |
3 4,8 23 25 |
3,5 5,6 4,5 4,0 |
80 715 2900 4500 |
500 133 115 90 |
4,1 9,7 34,5 41,1 |
0,73 0,37 0,34 0,42 |
40 110 770 1080 |
2530 3230 5830 6375 |
В интервале 2900-3100 м, характеризующемся газонефтепроявлениями, предусматривается бурение с отбором керна, т.е. будут применяться бурголовки, диаметр которых равен 212,7 мм. В связи с тем что, при бурении с отбором керна применяется спецрежим, а именно бурение на пониженных оборотах и с осевой нагрузкой 30 кН, переходим на работу винтовым забойным двигателем Д1-195.
Исходные данные:
Дд – диаметр долота 212,7 м,
Gо – осевая нагрузка 30 кН,
Q – расход бурового раствора 25 м3/с,
ρр – плотность бурового раствора 1120 кг/м3,
ρв – плотность воды = 1000 кг/м3.
Решение:
М = 500 · 0,2127 + 1,5 · 120 · 0,2127 · 30 = 1255 Н · м
3. По таблице находим номинальный момент на валу двигателя Д1-195 равный 4500 Н · м и номинальный расход промывочной жидкости (вода) – 25 л/с или 0,025 м3/с. Тогда:
Мзд =2 · 4500 · ((1140 · 0,0252)/(1000 · 0,0252)) = 10260 Н · м
4. Проверяем условие (1):
10260 · м > 1255 Н · м,
Выбранный винтовой забойный двигатель соответствует по мощности и крутящему моменту назначенному спецрежиму бурения.