Евгений Дипломная работа (2). 1 Утверждена приказом по университету от
 Скачать 2.32 Mb.
|
Углубление скважиныВыбор способа бурения зависит от многих факторов. К основным из них можно отнести температуру на забое, глубину бурения, плотность бурового раствора, частоты вращения породоразрущающего инструмента (ПРИ) [2]. Интервалы под направление и кондуктор будут буриться шарошечным долотом роторным способом. Интервал бурения под эксплуатационную колонну сложен в основном твердыми и крепкими высокоабразивными горными породами. Для бурения этих интервалов будет использоваться шарошечное долото совместно с винтовым забойным двигателем. Исходя из рассмотренных выше факторов, можно сделать выбор способа бурения для каждого интервала. Запроектированные способы бурения приведены в таблице 2.2. Таблица 2.2 – Способы бурения по интервалам скважины
На первом этапе выбора ПРИ необходимо провести разделение горных пород геологического разреза на пачки по буримости. Общепризнанными характеристиками отдельной пачки являются следующие: твердость и абразивность пород пачки существенно не отличаются; толщина пачки не должна быть меньше проходки на долото; пачка разбуривается долотами одного типоразмера; пачка непрерывна. Для разделения горных пород разреза на пачки воспользуемся способом последовательных разбиений, по стратиграфическим подразделениям [2]. Разрез подразделяется на стратиграфические пачки, и для каждой из них определяется средневзвешенное значение категории твердости 𝐻̅ и абразивности 𝐴̅ пород по формулам 2.5 и 2.6: 𝑛 𝐻̅ = ∑ 𝐻𝑖 ∙ 𝑚𝑖/𝑀, 𝑖=1 (2.5) 𝑛 𝐴̅ = ∑ 𝐴𝑖 ∙ 𝑚𝑖 /𝑀, (2.6) 𝑖=1 где 𝐻𝑖 и 𝐴𝑖 – категории твердости и абразивности породы 𝑖-й разновидности; 𝑚𝑖 – толщина 𝑖-го прослоя породы, м; 𝑀 – толщина выделенной пачки пород, м. Определяем средневзвешенное значение категории твердости 𝐻̅ и абразивности 𝐴̅ пород по формулам 2.5 и 2.6. 1 пачка. Интервал 0–20 м: 𝐻̅1 = 1 ∙ (10 − 0) + 4 ∙ (20 − 10)/20 = 2,5; 𝐴1 = 3 ∙ (10 − 0) + 10 ∙ (20 − 10)/20 = 6,5. 2 пачка. Интервал 20–900 м: 𝐻̅2 = 6,9; 𝐴2̅ = 8. 3 пачка. Интервал 900–2653 м: 𝐻̅3 = 6,3; 𝐴̅3 = 5,8. Для разбуривания всех интервалов будут применяться долота производства компании «Волгабурмаш». Интервал бурения под направление сложен мягкими и средними абразивными порода для его бурения будет применяться трехшарошечное долото 393,7 (15 1/2) GRD111, данное долото имеет твердосплавное вставное вооружения это позволит обеспечить максимальную механическую скорость бурения. Интервалы бурения под кондуктор и эксплуатационную колонну сложены преимущественно крепкими абразивными породами для их бурения будут применятся трехшарошечные долота 295,3 (11 5/8) MTRP117 и 215,9 (8 1/2) MTRP627, данные долота имеют твердосплавное вставное вооружения это позволит обеспечить максимальную механическую скорость бурения. Для интервала отбора керна будет применяться бурильная головка PDC 215,9/80 (8 1/2 /3 1/8) CB813HA, выбор обусловлен рентабельностью применения лопастных долот и предусматривает задачу максимального сохранения целостности керна, что не позволят шарошечные бурголовки, которые в процессе бурения вызывают значительные вибрации в КНБК, что негативно повлияет на вынос керна. Выбранный породоразрушающий инструмент представлен в таблице 2.3. Таблица 2.3 – Выбор породоразрушающего инструмента
При расчете осевой нагрузки на долото используют следующие методы: аналитический расчет на основе качественных показателей механический свойств горной породы и характеристик шарошечных долот, применения базовых зависимостей долговечности долота и механической скорости бурения от основных параметров бурения; статистический анализ отработки долот в аналогичных геолого- технических условиях; расчет из условия допустимой нагрузки на долото. Наиболее правильной считается последовательность, когда используются аналитический и статистический методы расчета осевой нагрузки. После расчетов большее из полученных значений сравнивается с допустимой нагрузкой по паспорту долота. Если расчетная нагрузка больше паспортного значения, то принимается последнее. При обратной ситуации – принимается расчетная величина [2, 4]. Аналитический расчет осевой нагрузки 𝐺1 для шарошечных долот, при которой обеспечивается объемное разрушение породы, ведется по формуле 2.7: 𝐺1 = 𝛼 ∙ 𝑃ш ∙ 𝐹 , (2.7)  103где 𝛼 – коэффициент забойных условий, 𝛼 = 0,33–0,59, в проектировочных условиях 𝛼 =1; 𝑃ш – средневзвешенная твердость горных пород по штампу для данной пачки пород по буримости, кгс/см2; 𝐹 – опорная площадь рабочей поверхности долота, см2. Опорная площадь рабочей поверхности долота для новых шарошечных долот рассчитывается по формуле 2.8:  𝐹 = 𝐷д ∙ 𝜂 ∙ 𝛿, (2.8)2 где 𝐷д – диаметр долота, см; 𝜂 – коэффициент перекрытия – отношение длины образующей шарошки к суммарной длине зубьев, контактирующих с породой, для современных долот 𝜂 = 0,7– 1,7, в расчетах можно принять 𝜂 = 1; 𝛿 – начальное притупление зубьев, см, 𝛿 = 1– 4 мм, в расчетах принимается среднее значение 𝛿 = 1,5 мм. Расчет для интервала 0–20 м (направление):  𝐹 = 39,37 ∙ 1 ∙ 0,15 = 2,95 см2;2 1 ∙ 2550 ∙ 2,95  𝐺1 = 103 = 7,5 кН.Расчет для интервала 20–900 м (кондуктор): 𝐹 = 29,53 ∙ 1 ∙ 0,15 = 2,21 см2;2 1 ∙ 20394 ∙ 2,21  𝐺1 = 103 = 45 кН.Расчет для интервала 900–2653 м (эксплуатационная колонна): 𝐹 = 21,59 ∙ 1 ∙ 0,15 = 1,62 см2;2 1 ∙ 20394 ∙ 1,62 𝐺1 = 103 = 33 кН.Расчет для интервала 2653–2665 м (эксплуатационная колонна, отбор керна):  𝐹 = 21,59 − 8 ∙ 1 ∙ 0,15 = 1 см2;2 1 ∙ 20394 ∙ 1  𝐺1 = 103 = 20,4 кН.Расчет для интервала 2665–2690 м (эксплуатационная колонна): 𝐹 = 21,59 ∙ 1 ∙ 0,15 = 1,62 см2;2 1 ∙ 71380 ∙ 1,62 𝐺1 = 103 = 115,6 кН.При статистическом расчете осевой нагрузки 𝐺2 используется формула 2.9: 𝐺2 = 𝑞 ∙ 𝐷д, (2.9) где 𝑞 – удельная нагрузка на один миллиметр диаметра долота, кН/мм; 𝐷д – диаметр долота в мм. Расчет для интервала 0–20 м (направление): 𝐺2 = 0,2 ∙ 393,7 = 78,8 кН. Расчет для интервала 20–900 м (кондуктор): 𝐺2 = 0,6 ∙ 295,3 = 177 кН. Расчет для интервала 900–2653 м (эксплуатационная колонна): 𝐺2 = 0.7 ∙ 215,9 = 151 кН. Расчет для интервала 2653–2665 м (эксплуатационная колонна, отбор керна): 𝐺2 = 0,6 ∙ (215,9 − 80) = 82 кН. Расчет для интервала 2665–2690 м (эксплуатационная колонна): 𝐺2 = 1,2 ∙ 215,9 = 259 кН. Допустимая в процессе бурения осевая нагрузка на долото 𝐺3 не должна превышать 80 % от предельной 𝐺пред, указанной в технической характеристике (паспорте) долота, рассчитывается по формуле 2.10: 𝐺3 = 0,8 ∙ 𝐺пред. (2.10) Расчет для интервала 0–20 м (направление): 𝐺3 = 0,8 ∙ 412 = 329,6 кН. Расчет для интервала 20–900 м (кондуктор): 𝐺3 = 0,8 ∙ 471 = 376,8 кН. Расчет для интервала 900–2653 м (эксплуатационная колонна): 𝐺3 = 0,8 ∙ 255 = 204 кН. Расчет для интервала 2653–2665 м (эксплуатационная колонна, отбор керна): 𝐺3 = 0,8 ∙ 176 = 140,8 кН. Расчет для интервала 2665–2690 м (эксплуатационная колонна): 𝐺3 = 0,8 ∙ 255 = 204 кН. Для всех интервалов бурения выбираются нагрузки согласно аналитическому расчету 𝐺1, статистическому анализу 𝐺2 и из условия допустимой нагрузки на долото 𝐺3. По результатам расчета выбирается 𝐺проект. В таблице 2.4 приведены результаты проектирования осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Таблица 2.4 – Расчет осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||