Расчеты. 3. технология бурения профиль горизонтальной скважины

• Название: 3. технология бурения профиль горизонтальной скважины
• Дата: 13.02.2023
• Размер: 0.55 Mb.
• Имя файла: Расчеты.docx
• Тип: Документы; #934383
• страница: 3 из 3

Выбор бурильной колонны, компоновки ее низа, расчет бурильной колонны

Данные к расчету:

Н = 2628м – проектная глубина скважины по инструменту.

Д = 215,9мм – диаметр долота.

_б.р. = 1,05г/см³ – плотность бурового раствора.

Тип труб – ТБВК.
Ход расчета:

Диаметр труб и типы элементов бурильной колонны выбираем в зависимости от диаметра предыдущей обсадной колонны и способа бурения по таблице 31 (1). Принимаем ТБВК – 140.

Длины элементов бурильной колонны:

а) L_т = 6,0м – длина ВЗД7LZ120х7-VI-K(1’30).

б) L_убт = 50м – длина УБТ-178

в) L_б.т. = Н-L_т-L_убт = 2628-6,0-50 = 2572м – длина труб ТБВК.

Принимаем трубы из стали «Д» с толщиной стенки 8мм по ГОСТ631-75. Итак, принята типы элементов БК:

ТБВК14082572м

УБТ-17850

ВЗД 7LZ120х7-VI-K(1’30)6,0м

Допускаемая глубина спуска колонны, составленной из труб ТБВК1408, определяем по формуле

(2.23)

где Q_р – допустимая растягивающая нагрузка для труб

нижней секции



где _р – предел текучести материала труб, мПа,

F_тр = 33,110^-4м² – площадь сечения трубы.

n = 1,3 – коэффициент запаса прочности для нормальных

условий.

k = 1,15 – коэффициент, учитывающий влияния трения, сил

текучести и сопротивлению движения жидкости.

F_к = 120,110^-4м² площадь проходного канала.

G =1,5т=0.01471 МН(меганьютон) – вес забойного двигателя.

_м = 7,85г/см³ – плотность материала труб.

Q_бт = 3110^-5МН – приведенный вес 1 п. м труб, таблица 24

_п = 6,5МПа – перепад давления на долоте и взд.

Q_УБТ= L_УБТq_б.т = 500,00156 = 0,078мН – вес УБТ.





L_дол=2599>L=2628м, что достаточно.

Таким образом буровая колонна будет состоять из одной секции.
Таблица 3.6. - Результаты расчетов

Интервал бурения, м		Бурильные трубы
от	до	d,мм	, мм	сталь	тип
0	2628	140	8	Д	ТБВК

3. Выбор забойных двигателей

При бурении скважины на пашийскрий горизонт получили распространение два способа бурения: роторный ивинтовыми забойными двигателями.

На основании данных, полученных при опытном бурении, сравнивают опыты бурения и выявляют наиболее эффективный способ для конкретных геолого-технических условий.

В качестве критерия оценки эффективности способа бурения целесообразно применять стоимость затрат на 1 м проходки, не исключая возможность использования таких критериев, как проходка за рейс, рейсовая и коммерческая скорости бурения.

Способы бурения выбирают исходя из опыта бурения скважин на данной площади и обосновав этот выбор теоретически в зависимости от установленной оптимальной частоты вращения долота.

Диаметр ВЗД следует выбрать по диаметру долота (скважины) а тип ВЗД - по глубине интервала бурения.

Следует обращать внимание на современные типы ВЗД. Если скважина наклонно-направленная, необходимо выделить интервал набора угла кривизны с указанием типа забойного двигателя или отклонителя.
Таблица 3.6. - Выбор способа бурения, забойных двигателей

Интервал		Способ бурения	Забойные двигатели
От	До		Тип	Диаметр, мм	Вес, т	Длина, м
0	40	Роторный
65	100	Роторный+ВЗД	5LZ203x7.0(0°00)	203,0	2,5	9,0
100	251	Роторный+ВЗД	3LZ244х7-VI-K(1’30)	244,0	3,0	10,1
251	2553	Роторный+ВЗД	7LZ178х7.0-VI(1’44)	178.0	2,0	8,6
2090	2421	Роторный+ВЗД	7LZ178х7.0-VI(1’44)	178.0	2,0	8,6
2421	2628	Роторный+ВЗД	7LZ120х7-VI-K(1’30).	120	1,5	6,0

3. Расчет обсадных колонн на прочность

Данные к расчёту:

L = 2421м – длина эксплуатационной колонны.

d = 144мм – диаметр эксплуатационной колонны.

Н_ц = 2421м – высота подъема цементного раствора за колонной.

_ц.р. = 1,16г/см³ – плотность цементного раствора.

_б.р. = 1,19г/см³ – плотность бурового раствора.

_ж = 0,87г/см³ – плотность жидкости в колонне.

_ож= 1,0г/см³ – плотность опрессовочной жидкости

L_эо = 120м – зона эксплуатационного объекта (перфорации).

К = 0,25 – коэффициент разгрузки цементного кольца.

е = 0,01 – овальность труб.

Рекомендуемые запасы прочности при расчете:

а)на наружное избыточное давление

n_кр =1,0-1,3 - для эксплуатационного объекта

n_кр = 1 – для остальной части колонны.

б) На внутреннее избыточное давление:

n_вн = 1,15 – для труб диаметром 116мм;

n_вн = 1,52 – свыше 219мм.

в) На страгиваниеn_стр = 1,3, определяется по таблице 107,1

Ход расчета

Определяем расчетную схему колонны по формуле

h = L – H_ц =2421-2421=0 м

, (2.13)



т.к. h = 0м


1 - наружное избыточное 2 - внутреннее избыточное

давление давление
Рисунок 3.3 - Расчетная схема цементирования

Наружные избыточные давления на стадии окончания эксплуатации в характерных точках:

а) Z = 0; Р_ниz = 0,01ρ_рZ = 0.

б) Z = L; Р_ниl = 0,01[(_цр - _в)L + ρвН](1 - К) = 0,01[(1,16-1)2628+11803](1 – 0,25) = 30,77 МПа

Внутреннее избыточное давление. Они максимальны в период ввода скважины в эксплуатацию:

а) Z = 0; Рвиz=1,1(Рпл-0,01L_в)=1,1(26,7-0,0127051)=-2,32 МПа.

Принимаем: Роп=10 МПа из таблицы 108(1), т.к. Роп>1,1Ру=>Рвуz=Роп=10МПа

б) Z = L; P_виz={Роп-0,01[(ρ_цр- ρ_о.ж)L]}(1-к)={10-0,01[(1,16-1)2705]}(1-0,25)=-15,5МПа

Построим эпюру зависимостей:

Р_ниz = (L)

Р_виz = (L)



Рисунок 3.4- Эпюра зависимости
Производим выбор секций обсадных колонн снизу вверх:

Определяем значение n_КР Р_ниz=1,1530,77=35,4МПа. По таблице 109(1) находим, что давление соответствует трубе из стали группы прочности «Д» с толщиной стенки 10мм, для которых Р_КР=37,3 МПа (1-ая секция труб). Для 2-ой секции выбираем трубы той же группы прочности с толщиной стенки 9мм, для которых по таблице 109 Р_КР=31,8 МПа. Эти трубы могут быть установлены на глубине с давлением Р_ниz=31,8/1,15=27,65 МПа. По эпюре это давление соответствует глубине l_ДОП1=2450м.

Длина 1-ой секции (б=10мм). l₁=L-l_ДОП1=2705-2450=255м. Вес одного погонного метра по таблице 113 q₁=343Н. Вес секции: Q₁=q₁l₁=343255=87,5кН

Для 3-ей секции берём трубы с б=8мм, для которых Р_КР=26,2 МПа. По эпюре данное давление соответствует глубине l_ДОП2=2300м

Длина 2-ой секции (б=9мм). l₂ =l_ДОП1-l_ДОП2=2450-2300=150м

Вес одного погонного метра по таблице 113 q₂=312Н

Вес секции: Q₂ =q₂l₂=312150=46,8кН

Для 4-ой секции берём трубы с б=7мм, для которых Р_КР=20,5 МПа. По эпюре данное давление соответствует глубине l_ДОП3=1628м

Длина 3-ей секции (б=8мм). L₃=l_ДОП2-l_ДОП3=2300-1750=550м

Вес одного погонного метра по таблице 113 q₃=248Н

Вес секции: Q₃=q₃l₃=248550=136,4кН

Определяем длину 4-ой секции (б=7мм), взяв за основу расчета на растяжение для этих труб Р_СТР=710кН и q₄=248Н из таблицы 111(1)

Определяем по формуле

=

Вес одного погонного метра по таблице 113 q₄=248Н

Вес секции: Q₄=q₄l₄=2481398=347кН

Общий вес 4-х секций: Q₁+Q₂+Q₃+Q₄=87,5+46,8+136,4+347=0,618MН

Осевая нагрузка, при которой напряжение в теле трубы достигает 0,5

G_T по таблице110(1) составляет 0,57MН (б=7мм).

Определяем расстояние расчётного сечения трубы от устья скважины l₀=L-l₁-l₂-l₃-((0,57-Q₁-Q₂-Q₃)/q₄)=2705-255-150-550-((0,57-0,0875- 0,0468-0,1364)/ 24810^-6=543м

По эпюре находим что на глубине 543м Р_НИZ=6,2МПа

Определяем коэффициент запаса прочности на критическое давление n_КР=20,5/6,2=3,30>1,15

Пятую секцию составляем из труб с б=8мм. Для этих труб Р_СТР=0,84МН; q₅=280Н. Длина 5-ой секции из расчета на растяжение:



Принимаем l₅=352м.

Q₅=q₅l₅=280352=0.098МН

Так как Р_ВД=36,4 МПа, коэффициент запаса прочности для труб 5-ой секции также достаточен.

Общий вес колонны Q=0,716
Таблица 3.7. - Результаты расчетов

№ секции снизу вверх	Интервал		Толщина стенки, мм	Длина секции, м	Сталь	Вес
	от	до				1м секции, Н		Секции, МН
1	2450	2628	10	255	Д	343		0,0875
2	2300	2450	9	150	Д	312		0,0468
3	1750	2300	8	550	Д	280		0,1364
4	352	1750	7	1398	Д	248		0,347
5	0	352	8	352	Д	280		0,098
Итого							0,716