расчет бурильной колоны. Расчет бурильной установки Вариант 359. Исходные данные Первая цифра

• Название: Исходные данные Первая цифра
• Анкор: расчет бурильной колоны
• Дата: 08.04.2022
• Размер: 239.95 Kb.
• Имя файла: Расчет бурильной установки Вариант 359.docx
• Тип: Документы; #453939

Исходные данные

Первая цифра варианта.

Показатели	3
1. Нс, м 2. Тип долота 3. dд, мм 4.k5	1800 л 14 1,04

Вторая цифра варианта.

Показатели	5
1. Dок, мм	168,3
2. δ, мм	12,1
3. Тип БТ 4. Группа прочности стали БТ	с К

Третья цифра варианта.

Показатели	9
1. uв, м/с	2,6
2. ρпл.ж, кг/м3 3. Группа прочности стали ОК 4. ρпж, кг/м3	875 л 1095

Расчетная схема: 1- цементный камень; 2 - обсадная колонна; 3- бурильные трубы; 4- утяжеленные бурильные трубы; 5- забойный двигатель; 6- породоразрушающпй инструмент; 7- цементный «стакан»

Задание 1. Расчет бурильной колонны

Расчет бурильной колонны включает:

1) выбор компоновки;

2) расчет на прочность.

1.1. Диаметр долота определяется из выражения

,

где k₁ - зазор между обсадной колонной и долотом (рисунок), k₁ = 2...4 мм в зависимости от диаметра долота. Примем k₁ = 3 мм.

.

Реальный диаметр долота, его шифр и другие данные выписываются из [1, с. 20] - шарошечные долота: [1, с. 35] - лопастные.

Примем двухлопастное долото 2Л-139,7 М с резьбой З-63,5 массой 4,1 кг.

1.2. Диаметр забойного двигателя (приложение 1):

,

где k₂ - зазор между обсадной колонной и забойным двигателем, k₂ = 5...20 мм. Примем k₂ = 13 мм.

.

Примем забойный двигатель Д1-127 и массой 402 кг.

1.3. Диаметр УБТ определяется из условия: ([1], с 50).

Примем .

1.4. Длина УБТ

,

где G_д - нагрузка на долото (для шарошечных долот , для ло­пастных - ; [G_д] - допускаемая нагрузка на долото из [1], с. 20 или 35 в зависимости от типа долота: [G_д] = 45 кН.

М_д - масса долота; М_зд - масса забойного двигателя; М_зд =402 кг, g - ускорение свободного падения; k₃ - коэффициент, учитывающий облегчение элементов бурильной колонны в промывочной жидкости:

,

где - плотность промывочной жидкости; - плотность материала элементов компоновки ( =7850 кг/м³ для стали, 2780 - для ЛБТ); - масса единицы длины УБТ [1]. ([1], с 50).

.

.

1.5. Количество УБТ

,

где - длина одной УБТ ([1], с.50). .

. Примем .

1.6. Уточненная длина УБТ

.

1.7. Вес УБТ

.

1.8. Диаметр бурильных труб

[1, с. 55] - стальные, [1, с. 63] - ЛБТ.

Примем .

1.9. Длина бурильных труб

,

где L_зд - длина забойного двигателя.

.

1.10. Количество бурильных труб

округляем до целого в сторону увеличения ( ), - длина одной БТ.

. Примем .

1.11. Уточнённая длина бурильных труб

.

1.12. Вес бурильных труб

,

где q_БT - масса единицы длины БТ ([1], с.55).

1.13. Растягивающие напряжения на устье

,

где k₄ - коэффициент, учитывающий инерционные силы и силы трения, k₄=1,15...1,35 в зависимости от глубины скважины, примем k₄=1,25; F₀ - площадь проходного сечения по телу (по невысаженной части) бурильной трубы; F - площадь сечения тела трубы.

,

.

- перепад давления на долоте:

,

Q - расход промывочной жидкости, определяется исходя из трех условий:

1. 
   условие очистки забоя
   

,

q - удельный расход, , примем ; F_з - площадь забоя:

.

.

2. 
   условие выноса шлама
   

,

где - скорость движения промывочной жидкости в кольцевом пространстве против бурильных труб, v_кп = 0,6... 1,0 м/с, примем ; - площадь кольцевого пространства:

.

.

3. 
   условие устойчивой работы забойного двигателя: (Q_зд) (приложение 1);
   

.

Примем наибольший из трех расходов .

f_d - площадь промывочных отверстий долота:

,

где n - количество промывочных отверстий, для долот с центральной промывкой n=5, для лопастных - по количеству лопастей, для шарошечных с боковой промывкой - по количеству шарошек; d_д - диаметр промывочного отверстия;

.

- коэффициент расхода, для гидромониторных долот = 0,8...0,9; для долот с центральной промывкой и негидромониторных - 0,4...0,6, примем .

.

- перепад давления в забойном двигателе:

,

где , , - значения перепада давления, плотности, расхода для стандартной жидкости (воды) (приложение 1).

Принимаем , .

.

.

1.2. Основное расчетное уравнение

,

где - предел текучести материала бурильных труб [1, с. 67], принимаем ; n - коэффициент запаса, в зависимости от глубины скважины n =1,15.. .1,35. Примем n =1,25.

. Условие прочности выполняется.

Задание 4. Расчет цементирования

Расчет цементирования включает:

1) выбор типа и обоснование параметров тампонажного раствора;

2) расчет объемов технологических жидкостей, массы цемента;

3) расчет количества смесительных машин (СМ) и цементировочных агрегатов (ЦА);

4) расчет времени цементирования.

В качестве тампонажного принимаем цементный раствор с относительным водосодержанием m = 0,5.

4.1. Расчет объемов технологических жидкостей, количества цемента.

4.1.1. Объем буферной жидкости

,

где D_д - диаметр долота, примененного для бурения скважины, (реальный диаметр долота выписывается из [1], с. 20 или 35); - зазор между обсадной колонной и стенками скважины (рисунок), в зависимости от диаметра скважины =20...40 мм, примем =30 мм; k₅ - коэффициент кавернозности; F_кп - площадь сечения кольцевого пространства между обсадной колонной и стенками скважины; Н_б.ж - высота столба буферной жидкости за обсадной колонной, Н_б.ж = 200м.

.

4.1.2. Объем цементного раствора

,

где h_ст - высота цементного «стакана» (рисунок), h_ст =20м. D_ВНОК – внутренний диаметр обсадной колонны; .

.

4.1.3. Количество цемента и воды

Масса цемента в единице объема цементного раствора

.

,

где - плотность цемента, ; m - водоцементное отношение, m = 0,5.

.

.

Масса цемента: .

Масса воды: .

4.1.4. Объем продавочной жидкости

.

4.2. Количество цементировочных агрегатов и смесительных машин

4.2.1. Количество ЦА

,

где - общий расход цементного раствора:

.

Q_ЦА - подача одного ЦА [1, с. 177], выбираем в соответствии с максималь­ным давлением, возникающем при цементировании:

,

где - разность гидростатических давлений в трубах и кольцевом пространстве:

,

Здесь .

, - гидродинамические потери в трубах и в КП:

при u_в <1,5 м/с;

при u_в> 1,5 м/с,

где u_в - скорость потока цементного раствора в кольцевом пространстве.

.

.

Примем .

. Примем .

4.2.2. Количество СМ:

1) по объему:

,

где - объем цемента: ,

где - насыпная плотность цемента, , - объем бункера СМ, .

. . Примем .

2) по расходу:

,

где - производительность одной смесительной машины, .

, примем .

4.3. Время цементирования:

,

где - минимальная производительность цементировочного агрегата, примем ; - время на технологические перерывы, = 10 мин.

.

Расчетное время цементирования должно соответствовать условию



где Т_н.схв - время начала схватывания тампонажного раствора, .

.

Условие выполняется.

Список использованной литературы

1. Иогансен К.В. Спутник буровика: справочник. - М.: Недра, 1990.

2. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисцип­лине «Гидроаэромеханика в бурении» /сост. Т.О. Акбулатов. - Уфа: Изд-во УГНТУ. 2007.