Главная страница
Навигация по странице:

  • «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Филиал ТИУ в г. Сургуте Кафедра: «Нефтегазовое дело»НАКЛОННО НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ

  • К.А. Муравьёв

  • ПАРАМЕТРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН И ВПИСЫВАЕМОСТЬ КНБК Цель работы

  • Исходные данные

  • Таблица 1

  • Таблица 2

  • 2. Расчет нагрузок на забое наклонно-направленной скважины

  • Рисунок 1 – Нагрузки, действующие на колонну на интервале набора угла

  • Рисунок 2 – Нагрузки, действующие на колонну на интервале снижения угла

  • Таблица 3

  • 3. Расчет нагрузок на крюке при спускоподъемных операциях

  • 4. Расчет сил сопротивления при осевом перемещении колонны

  • Таблица 4

  • 5. Оценка вписываемости КНБК в профиль скважины

  • 6. Указания к выполнению контрольной работы

  • Приложение 1

  • Вариант 1 2 3 4

  • НАКЛОННО НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ

    		•

    МУ Практика. MU_ПР КР направленное бурение. Методические указания к практическим занятиям и контрольным работам для студентов направления 21. 03. 01 Нефтегазовое дело


    Скачать 0.61 Mb.
    НазваниеМетодические указания к практическим занятиям и контрольным работам для студентов направления 21. 03. 01 Нефтегазовое дело
    АнкорМУ Практика
    Дата05.05.2023
    Размер0.61 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаMU_ПР КР направленное бурение.docx
    ТипМетодические указания
    #1110241

    МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

    РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

    «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

    Филиал ТИУ в г. Сургуте


    Кафедра: «Нефтегазовое дело»
    НАКЛОННО НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ

    Методические указания к практическим занятиям и контрольным работам

    для студентов направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело»

    Профиль: Бурение нефтяных и газовых скважин

    всех форм обучения
    Составитель

    К.А. Муравьёв,

    доцент


    Тюмень

    ТИУ

    2018
    Наклонно направленное бурение: методические указания к практическим занятиям и контрольным работам для обучающихся направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль Бурение нефтяных и газовых скважин / сост. К. А. Муравьев; Тюменский индустриальный университет. – Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2018. – 35 с.
    Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Нефтегазовое дело» «30» августа 2018 года, протокол № 1.
    Аннотация
    Методические указания к практическим занятиям и контрольным работам для студентов направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело» всех форм обучения по дисциплине «Наклонно направленное бурение».

    Приведены основные технологические расчеты по наклонно-направленному бурению, даны задания для самостоятельного решения. Приведены критерии оценки работы обучающихся.

    СОДЕРЖАНИЕ


    ПАРАМЕТРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН И ВПИСЫВАЕМОСТЬ КНБК……..

    4

    1.
    Расчет профиля скважины с горизонтальным участком ствола..
    4

    2.
    Расчет нагрузок на забое наклонно-направленной скважины ....
    6

    3.
    Расчет нагрузок на крюке при спускоподъемных операциях….
    10

    4.
    Расчет сил сопротивления при осевом перемещении колонны……………………………………………………………

    11

    5.
    Оценка вписываемости КНБК в профиль скважины……….......
    12

    6.
    Указания к выполнению контрольной работы………………….
    14

    Литература……………………………………………………………….

    Приложение 1……………………………………………………………
    15

    16


    ПАРАМЕТРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН И ВПИСЫВАЕМОСТЬ КНБК
    Цель работы: определение параметров проектирования наклонно направленных скважин.

    Задачи:

    1. Расчет профиля скважины с горизонтальным участком ствола.

    2. Расчет нагрузок на забое скважины.

    3. Расчет нагрузки на крюке при спускоподъемных операциях.

    4. Оценка взаимодействия бурильной колонны со стенками скважины.

    5. Оценка вписываемости КНБК в профиль скважины.

    Исходные данные: исходные данные берутся из приложения 1.
    1. Расчет профиля скважины с горизонтальным участком ствола

    Методика расчета профиля скважины с горизонтальным участком ствола приведена в таблице 1.

    Исходные данные для расчета могут быть взять из курса практических работ. Пример оформления результатов расчета приведен в таблице 2.

    Таблица 1

    Методика расчета скважины с горизонтальным участком ствола
    Исходные данные: H – глубина скважины по вертикали, А – отход скважины, h1 – глубина вертикального участка скважины, LГ – длина интервала бурения по пласту, i1 – интенсивность искривления на участке набора зенитного угла, i2 – интенсивность искривления на участке добора зенитного угла, α2 – зенитный угол при входе в продуктивный пласт.

    Интервалы: вертикальный, набора зенитного угла, стабилизации, падения зенитного угла, вертикального входа в пласт.

    Радиус кривизны на первом участке набора зенитного угла


    где i – интенсивность искривления, град/м.

    Зенитный угол в конце участка набора угла




    AТВП – величина отхода в точке входа в пласт

    Глубина участка набора угла


    Длина по стволу участка набора угла


    Отход на участке набора угла


    Глубина участка стабилизации


    Длина по стволу участка стабилизации


    Отход на участке стабилизации


    Глубина участка набора угла при входе в пласт


    Длина по стволу участка набора угла при входе в пласт


    Отход на участке набора угла при входе в пласт



    Таблица 2

    Результаты расчета профиля скважины

    Тип профиля
    Трехинтервальный (вертикальный участок, участок набора угла, участок стабилизации)

    Исходные данные для расчета
    Радиус кривизны – 573 м , глубина скважины по вертикали – 3200 м и т.д.

    № интервала
    Длина по вертикали
    Отход
    Зенитный угол
    Длина по стволу

    от
    до
    всего
    от
    до
    всего
    в начале
    в конце
    от
    до
    всего

    …
    …
    …
    …
    …
    …
    …
    …
    …
    …
    …
    …


    2. Расчет нагрузок на забое наклонно-направленной скважины

    Согласно методике, предложенной в [1] произвести расчет нагрузок на забое наклонно-направленной скважины для рассчитанного профиля. Для этого необходимо разбить профиль на интервалы.

    В предложенном варианте рассматривается 5 интервальный профиль наклонно-направленной скважины с горизонтальным участком ствола, который состоит из следующих интервалов: вертикальный, набора зенитного угла, стабилизации, добора зенитного угла, стабилизации (горизонтальный участок).

    Предполагается, что нагрузка на забой создается за счет веса инструмента. Вес инструмента в рамках лабораторной работы рассчитывается как произведение средневзвешенного веса погонного метра колонны бурильных труб на длину интервала. Кроме того, на искривленных и наклонно-направленных интервалах часть веса колонны снижается за счет ее разгрузки на стенки скважины.

    Для расчетов используется следующая методика.

    Нагрузка на забое в конце вертикального участка ствола:

    (1)

    где G – осевая нагрузка, кг;

    Q – вес колонны бурильных труб на интервале, кг;

    ρбр – плотность бурового раствора, кг/м3;

    ρбт – плотность материала бурильных труб, кг/м3.

    (2)

    где q - средневзвешенный вес погонного метра колонны бурильных труб на интервале, кг/м;

    l – длина интервала, м.

    (3)

    qi – вес погонного метра элемента колонны бурильных труб, кг/м; li – длина элемента колонны бурильных труб; l – общая длина .

    Нагрузка на интервале набора угла:



    Рисунок 1 – Нагрузки, действующие на колонну на интервале набора угла
    (4)

    где Pн – нагрузка от колонны бурильных труб на вышележащем интервале, кН;

    μ – коэффициент трения;

    R – радиус кривизны интервала;

    θ2 – зенитный угол в конце интервала;

    θ1 – зенитный угол в начале интервала;

    γ – угол трения.

    (5)

    Нагрузка на интервале снижения угла:



    Рисунок 2 – Нагрузки, действующие на колонну на интервале снижения угла
    (6)

    Нагрузка на тангенциальном участке ствола:



    (7)

    где l – длина интервала;

    θ – зенитный угол на интервале.

    Необходимо рассчитать нагрузку на забое в конце каждого из интервалов рассчитанного профиля и результаты внести в таблицу 3.
    Таблица 3

    Результаты расчета нагрузок на забое скважины

    Интервал
    Границы интервала по вертикали
    Границы интервала по стволу
    Величина нагрузки

    Вертикальный









    Набор угла









    Стабилизация









    Добор угла









    Горизонтальный участок (стабилизация)










    3. Расчет нагрузок на крюке при спускоподъемных операциях

    Усилие для подъема колонны бурильных труб на вертикальном участке ствола:

    (8)

    где Q – вес колонны бурильных труб на интервале, кг;

    ρбр – плотность бурового раствора, кг/м3;

    ρбт – плотность материала бурильных труб, кг/м3.

    Усилие для подъема колонны бурильных труб на участке набора зенитного угла:

    (9)

    где Pк – усилие для подъема колонны бурильных труб на вышележащем интервале, кН;

    ϕ – угол охвата.

    Усилие для подъема колонны бурильных труб на участке снижения зенитного угла:

    (10)

    Усилие для подъема колонны бурильных труб на участке стабилизации зенитного угла:

    (11)

    Необходимо рассчитать усилие для подъема колонны бурильных труб на каждом из интервалов рассчитанного профиля и результаты внести в таблицу 3.

    Таблица 3

    Усилие подъема колонны бурильных труб

    Интервал
    Границы интервала по вертикали
    Границы интервала по стволу
    Величина усилия

    Вертикальный









    Набор угла









    Стабилизация









    Добор угла









    Горизонтальный участок (стабилизация)










    4. Расчет сил сопротивления при осевом перемещении колонны

    Силы сопротивления при движении колонны вверх:

    (12)

    Силы сопротивления при движении колонны вниз:

    (13)

    B – прирост нагрузки от веса колонны на интервале, кН;

    (14)

    θс – средний зенитный угол на интервале.

    Q – нагрузка от веса бурильных труб на вышележащем интервале;

    ϕ – сумма приращений искривления на участках интервала ствола (суммарный угол охвата криволинейного ствола бурильной колонной);

    f – коэффициент сопротивления.

    , (15)

    f0 – адгезионное сопротивление.

    Необходимо рассчитать силы сопротивления перемещения колонне бурильных труб на каждом из интервалов рассчитанного профиля и результаты внести в таблицу 4.

    Таблица 4

    Силы сопротивления перемещению колонны бурильных труб

    Интервал
    Границы интервала по вертикали
    Границы интервала по стволу
    Силы сопротивления

    Перемещение вверх
    Перемещение вниз

    Вертикальный












    Набор угла












    Стабилизация












    Добор угла












    Горизонтальный участок (стабилизация)













    5. Оценка вписываемости КНБК в профиль скважины

    Расчет минимального радиуса кривизны для вписываемости забойного двигателя при турбинном бурении

    (16)

    Lзд – длина забойного двигателя, м;

    Dд – диаметр долота, м;

    dзд – диаметр забойного двигателя, м;

    k – коэффициент устойчивости ствола скважины (для мягких пород равный 0, для твердых пород – 3-6).

    Расчет минимального радиуса кривизны для вписываемости КНБК при роторном бурении

    (17)

    l – длина бурильной трубы, м;

    Dд – диаметр долота, м;

    dбт – диаметр бурильной трубы, м;

    β – угол отклонения оси бурильной трубы от оси скважины (обычно составляет 0,3-0,5о).

    Расчет минимального радиуса кривизны искривления обсадных труб

    (18)

    E – модуль продольной упругости – 2,1*106 кгс/см2;

    dн – диаметр обсадной трубы, м;

    [σиз*1] – допустимое напряжение от изгиба при статических нагрузках (для стали марки Д равно 2000 кгс/см2).

    Расчет минимального радиуса кривизны искривления бурильных труб.

    При работе в верхней части скважины:

    (19)

    dн – диаметр бурильной трубы, м;

    F – площадь поперечного сечения бурильной трубы, см2;

    σт – предел текучести (для расчетов принимается 3600 кгс/см2);

    P – максимальная растягивающая нагрузка, действующая на колонну в точке изгиба ствола, кгс.

    При работе в нижней части скважины:

    (20)

    dн – диаметр бурильной трубы, м;

    F – площадь поперечного сечения бурильной трубы, см2;

    σр – напряжение растяжения (для расчетов принимается 1400 кгс/см2);

    αк – коэффициент концентрации местных напряжений (для расчетов принимается равным 1).

    При допустимом давлении замков на стенки скважины (при длине свечи 25 м):

    (21)

    ТД – допустимая сила прижатия замка к стенке скважины, кН (для мягких пород – 10 кН; для средних пород – 20-30 кН, для твердых и крепких пород – 40-50 кН);

    P – осевое усилие на колонну, кН.

    Необходимо рассчитать минимальные радиусы участков кривизны для рассчитанного профиля и результаты внести в таблицу 4.

    Таблица 4

    Минимальные радиусы кривизны

    Интервал
    Набор угла
    Добор угла

    R для вписываемости забойного двигателя






    R для вписываемости при роторном бурении






    R для вписываемости обсадных труб






    R для вписываемости бурильных труб в верхней части скважины






    R для вписываемости бурильных труб в нижней части скважины






    R при допустимом давлении замков на стенки скважины







    6. Указания к выполнению контрольной работы
    Выполнение контрольной работы осуществляется в соответствии с индивидуальным вариантом задания. Вариант определяется по порядковому номеру в списке обучающихся группы. Исходные данные для каждого варианта указаны в Приложении 1.

    Самостоятельное выполнение контрольной работы состоит из следующих этапов:

    - получение задания на контрольную работу;

    - изучение настоящего учебно-методического указания;

    - изучение литературы;

    - краткое изложение теории по заданным темам;

    - проведение необходимых расчетов;

    - анализ результатов расчетов;

    - оформление контрольной работы;

    - защита работы.

    Контрольная работа оформляется в письменном или печатном виде и сдается преподавателю.

    Литература

    1. Калинин А.Г., Кульчицкий В.В. Естественное и искусственное искривление скважин: Учебное пособие для вузов. – Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика»; Институт компьютерных исследований, 2006. – 640 с.


    Приложение 1

    Исходные данные

    Вариант
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15

    H, м
    2500
    2550
    2600
    2650
    2700
    2750
    2800
    2850
    2900
    2950
    3000
    3050
    3100
    3150
    3200

    A, м
    800
    775
    750
    725
    700
    675
    650
    625
    600
    575
    550
    525
    500
    475
    450

    h1, м
    100
    120
    140
    160
    180
    200
    220
    240
    260
    280
    300
    320
    340
    360
    380

    LГ, м
    300
    280
    260
    240
    220
    200
    300
    280
    260
    240
    220
    200
    300
    280
    260

    i1, град/10 м
    1
    1,1
    1,2
    1,3
    1,2
    1,1
    1
    1,1
    1,2
    1,3
    1,2
    1,1
    1
    1,1
    1,2

    i2, град/10 м
    0,2
    0,3
    0,4
    0,5
    0,2
    0,3
    0,4
    0,5
    0,2
    0,3
    0,4
    0,5
    0,2
    0,3
    0,4

    α2, град
    80
    81
    82
    83
    84
    85
    86
    87
    88
    87
    86
    85
    84
    83
    82

    ρбр, кг/м3
    1110
    1111
    1112
    1113
    1114
    1115
    1116
    1117
    1118
    1119
    1120
    1119
    1118
    1117
    1116

    ρст, кг/м3
    7850

    dокн, мм
    146
    168
    146
    168
    146
    168
    146
    168
    146
    168
    146
    168
    146
    168
    146

    μ
    0,1
    0,11
    0,12
    0,13
    0,14
    0,1
    0,11
    0,12
    0,13
    0,14
    0,1
    0,11
    0,12
    0,13
    0,14

    φ
    30
    32
    34
    36
    38
    40
    42
    44
    46
    48
    50
    52
    54
    56
    58

    fо
    0,1
    0,12
    0,14
    0,16
    0,18
    0,2
    0,1
    0,12
    0,14
    0,16
    0,18
    0,2
    0,1
    0,12
    0,14

    Тип ГП
    М
    С
    Т
    К
    М
    С
    Т
    К
    М
    С
    Т
    К
    М
    С
    Т

    G, т
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    6
    7
    8
    9

    Dд, мм
    190,5
    215,9
    220,5
    190,5
    215,9
    220,5
    190,5
    215,9
    220,5
    190,5
    215,9
    220,5
    190,5
    215,9
    220,5

    Dзд, мм
    172
    195
    195
    172
    195
    195
    172
    195
    195
    172
    195
    195
    172
    195
    195

    Lзд, мм
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    14
    13
    11
    12
    10
    9
    10
    11

    dбтн, мм
    127

    qсрвз, кг/м
    32
    34
    36
    38
    36
    34
    32
    30
    28
    30
    32
    34
    36
    34
    32

    δбт, мм
    8,1
    8,3
    8,5
    8,7
    8,9
    9,1
    8,1
    8,3
    8,5
    8,7
    8,9
    9,1
    8,1
    8,3
    8,5


    Учебное издание


    НАКЛОННО НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ

    Методические указания к практическим занятиям и контрольным работам

    Составитель

    МУРАВЬЁВ Константин Александрович

    В авторской редакции

    Подписано в печать ___.___.2018. Формат 60х90 1/16. Печ. л. 1,5

    Тираж _____ экз. Заказ № ______.

    Библиотечно-издательский комплекс

    федерального государственного бюджетного образовательного

    учреждения высшего образования

    «Тюменский индустриальный университет».

    625000, Тюмень, ул. Володарского, 38.
    Типография библиотечно-издательского комплекса.

    625039, Тюмень, ул. Киевская, 52.

    написать администратору сайта