Реферат по ННБ Айтбаев Б.Т. Реферат по дисциплине "Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин" Направление
 Скачать 451.77 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН Филиал РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина в г. Ташкент Реферат по дисциплине “Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин” Направление: Нефтегазовое дело Профиль: Бурение нефтяных и газовых скважин Выполнил: студент группы УРБ-19-01 Айтбаев Б.Т. Принял: Окюлов И.Г. Ташкент ─ 2022 Содержание реферата: 1. Базовые понятия о ЛБТ. Преимущества и недостатки ЛБТ. 2. Преимущества алюминиевых бурильных труб в сравнении со стальными бурильными трубами. 3. Легкосплавные бурильные трубы повышенной надежности (ЛБПТН). 4. Сравнение механических свойств материалов стальных и алюминиевых бурильных труб . Тема: «Сравнительный анализ эффективности применения алюминиевых труб и стальных бурильных труб при бурении горизонтальных скважин» Легкосплавные (алюминиевые) бурильные трубы ЛБТ (АБТ) сборной конструкции применяют при бурении с использованием гидравлических забойных двигателей. ЛБТ изготавливают из алюминиевых сплавов Д-16Т и 1953Т1 (сплав Al – Cu – Mg). Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ) применяются в структурном, разведочном и эксплуатационном бурении, а также при капитальном ремонте скважин. Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ), предназначенные для турбинного и роторного бурения, изготовляют из алюминиевого сплава с внутрь высаженными концами. На ЛБТ навинчиваются замки облегченной конструкции. Преимущества ЛБТ: – низкая плотность и масса погонного метра; – высокая прочность; – диамагнитность. Недостатки ЛБТ: – снижение прочности при t > 150 0 C; – нельзя эксплуатировать в щелочной среде при РН>10 ; – высокая цена. Преимущества алюминиевых бурильных труб в сравнении со стальными бурильными трубами: – снижение требуемой грузоподъемности буровой установки; – снижение стоимости строительства скважины; – коррозионная стойкость при бурении в условиях высокого содержания сероводорода и углекислого газа; – немагнитные свойства; – снижение гидравлических потерь в бурильных трубах при циркуляции промывочной жидкости; – снижение сил сопротивления перемещению и вращению бурильной колонны в процессе бурения; – ЛБТ снижать интенсивность вибраций бурильной колонны; – ЛБТ легко разбуриваются с целью ликвидации последствий прихватов бурильной колонны. Подробное рассмотрение преимуществ алюминиевых труб начнем с обсуждения преимуществ алюминиевых бурильных труб в сравнении со стальными бурильными трубами. Основные преимущества алюминиевых бурильных труб указаны на данном слайде. Снижение стоимости строительства достигается за счет снижения затрат: – на спуско–подъемные операции; – на эксплуатацию буровой установки в следствие снижения её грузоподъемности; – на ремонт грузоподъемного оборудования буровой установки в следствие уменьшения его износа; – на транспортировку бурильных труб от баз снабжения до буровой. Основным преимуществом ЛБТ является их небольшая масса, так как плотность алюминиевых сплавов примерно в 2,8 раза меньше плотности стали. Несмотря на то, что ЛБТ легче стальных труб более чем в 2 раза, они допускают практически такие же нагрузки, как и стальные трубы. За счет значительного облегчения бурильной колонны ЛБТ позволяют увеличить глубину бурения действующими современными буровыми установками на 30-50% и резко снизить время на спускоподъемные операции. Нагрузка от массы колонны ЛБТ дополнительно существенно снижается за счет большей плавучести алюминиевых сплавов в промывочных жидкостях по сравнению со сталью. Например, плавучесть для стали в типичном буровом растворе равна 0,85, а для алюминиевого сплава 0,66, т. е. масса колонны ЛБТ в растворе составляет всего 66% от ее массы в воздухе. Значительное снижение массы бурильной колонны уменьшает затраты электроэнергии и износ бурового оборудования при спускоподъемных операциях. Снижение массы труб обеспечивает экономию транспортных средств на их перевозку примерно в 2 раза по сравнению с перевозкой стальных труб. Гладкая внутренняя поверхность труб из алюминиевых сплавов обладает низким гидравлическим коэффициентом трения. За счет снижения массы ЛБТ можно увеличить их диаметр, что в сочетании с коэффициентом трения уменьшит на 10-15% гидравлические сопротивления при прокачивании промывочной жидкости. Это, в свою очередь, приводит к снижению давления на насосах и повышению мощности забойного двигателя турбобура. Нанесение покрытий на внутреннюю поверхность ЛБТ способствует дополнительному снижению гидравлических потерь. Трубы из алюминиевых сплавов в меньшей степени, чем стальные, подвержены коррозии в глинистом растворе, содержащем сероводород. Отмечается, что стальные замки, соединяющие ЛБТ, в присутствии сероводорода также более стойки, чем в колонне стальных труб, так как в этом случае алюминиевый сплав, очевидно, обеспечивает электрохимическую защиту замков. Щелочные среды, характерные для промывочных жидкостей, при ограниченной концентрации водородных ионов (рН=10-11) не вызывают коррозии ЛБТ в практически опасных пределах. Благодаря тому, что алюминиевые сплавы обладают по сравнению со сталью меньшим модулем упругости, при бурении ЛБТ можно допустить в 2 раза большее искривление ствола скважины, чем при бурении стальными трубами. Бурение роторным способом наклонно направленных скважин с помощью ЛБТ проходит значительно легче, требует меньших крутящих усилий для вращения бурильной колонны, меньшей затраты мощности и не вызывает осложнений. Опыт показывает, что физический износ тела ЛБТ не превышает износа стальных труб, а износ замковых деталей при трении их о стенки искривленной скважины у труб из алюминиевых сплавов значительно ниже, чем у стальных труб. Наконец аварии при бурении с помощью ЛБТ случаются в 10 реже, чем при бурении стальными трубами, а исход их более благоприятен, так как облегчаются ловильные работы. К недостаткам бурильных труб из алюминиевых сплавов следует отнести более высокую стоимость по сравнению со стальными трубами. По данным, стоимость ЛБТ выше стоимости стальных труб марки Е в 7 раз по массе и в 2,5 раза по метражу. ЛБТ, выпускаемые фирмой «Рейнольдс металс», дороже стальных в 1,53 раза. Низкая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов в сильно щелочных и кислых средах, усиление коррозии при контакте со сталью и недостаточно высокая прочность при повышенной температуре также снижают достоинства ЛБТ. Тем не менее большинство специалистов-нефтяников считает, что бурильные трубы из алюминиевых сплавов весьма перспективны, так как широкое их применение дает большой экономический эффект. Стоимость бурения при применении ЛБТ снижается примерно на 50%. Стальные бурильные трубы Условия работы труб в процессе бурения характеризуются высокими статическими и динамическими нагрузками в агрессивной среде промывочной жидкости. Малый вес. Масса алюминиевой трубы в три раза меньше стальной трубы. При поступательных работах, подъеме инструмента легкость трубы уменьшает изнашиваемость всей буровой установки, так как основные эксплуатационные ресурсы установки тратятся на преодоление веса и силы сопротивления. Также меньший вес позволяет существенно увеличить частоту вращения и глубину бурения. Предел прочности у алюминия в сравнении со сталью больше в 1,5-2 раза. А вот модуль упругости в 3 раза ниже, что помогает при буровых работах на сложных участках с перегибами положения ствола, что в итоге улучшает профиль скважины. В алюминиевых бурильных рубах в 1,5 раза выше, чем в стальной бурильной трубе виброгасящие свойства, правильный подбор позволяет избежать резонанса в системе. Алюминий проявляет повышенную стойкость в агрессивной среде, сплав неподвержен коррозии при буровых работах в морской воде, в среде с повышенным составом сероводорода, диоксида углерода. Трубы ЛБТ, ЛБТПН не требуют дополнительной защиты, что значительно удешевляет установку БК. Немагнитность алюминия равна дорогостоящему соединению никеля с медью или составу никель-кобальт-молибден. Так как при корректировке профиля скважины требуются исследования магнитными методами, качество немагнитности крайне необходимо в буровой установке. Помимо обычных ЛБТ применяются бурильные трубы из алюминия повышенной надежности (ЛБТПН). Также бурильные трубы классифицируются по типу соединения: с наружной/внутренней высадкой законцовок, ниппельного, замково-муфтового соединения – отсюда различное обозначение легкосплавных бурильных труб: ЛБТ, АБТ, ЛБТН, ЛБТП, ЛБТВК и т.д. Легкосплавные бурильные трубы повышенной надежности (ЛБПТН) Утолщенные легкосплавные трубы ЛБТПН-У предназначены для работы между обычными трубами ЛБТПН и стальными УБТ для ЛБТПН с протекторным утолщением Утолщенные легкосплавные безмуфтовые бурильные трубы (УЛБТ) Легкосплавные спиральные бурильные трубы (ЛБПТН-С) обеспечения плавного перехода по жесткости от УБТ к обычным ЛБТПН. УЛБТ предназначены для работы в качестве корпусов телеметрических систем при бурении горизонтальных скважин. ЛБТПН-С предназначены для улучшения очистки ствола горизонтальной скважины от шлама в процессе бурения. Важно отметить, что несмотря на сложную форму спиральной поверхности этой трубы для изготовления спирали не требуется механическая обработка. Спираль получается в процессе прессования трубы. Сравнение механических свойств материалов стальных и алюминиевых бурильных труб Материал Плотность г/см 3 Предел текучести MPa Модуль продольно й упругости MPa х 1000 Модуль сдвига MPa х 1000 Сталь группы прочности М 7.85 720 210 79 Алюминиевые сплавы 2.78 480 71 27 Прежде чем перейти к обсуждению результатов расчетов бурильной колонны на примере бурения горизонтальной скважины рассмотрим основные механические свойства материалов бурильной колонны. Как видно из таблицы, плотность алюминиевых сплавов почти в три раза ниже чем у стали тогда как предел текучести алюминиевых сплавов только в два меньше чем у стали. В связи с этим принципиально важно отметить следующее. 1. В условиях бурения механические напряжения, действующие в бурильной колонне определяются силами сопротивления перемещению бурильной колонны по стволу скважины и её вращению в процессе бурения. В свою очередь, эти силы сопротивления определяются собственным весом бурильной колонны. 2. Безопасность эксплуатации бурильной колонны принято характеризовать величиной коэффициента запаса прочности равного отношению предела текучести материала бурильной колонны к величине максимальных механических напряжений, действующих в бурильной колонне в процессе бурения. Сравнительные прочностные расчеты стальных и алюминиевых бурильных колонн в сопоставимых условиях бурения показывают, что при таком соотношении значений плотностей материалов стальных и алюминиевых труб и значений их пределов текучести величина коэффициента запаса прочности бурильной колонны из алюминиевых бурильных труб не меньше, а в ряде случаев больше чем значение коэффициента запаса прочности для стальной бурильной колонны. |