Технология бурения (гидромеханика)

1-Современное состояние нефтяной и газовой промышленности страны.

2-Понятие о скважине и ее элементы

Скважина- цилиндрическая горная выработка, вертикальная или наклонная. Диаметр намного меньше ее длины. Сооружается без доступа внутрь человека

Элементы: Устье, обсадная колонна, стенка скв., забой , ось.

Конструкция: кол-во обадных колонн, их длины, диаметры(Д), димаетры долот(d) для разбуривания соотв. интервалов(L), местоположение интервалов(H) цементирования.

3-Классификация скв.

По назначению:

- картировочные (изучение коренных пород, скрытыми под

наносами) to ; h=hmax ; при tк нужна мощные насосы, ↑перепад давлений,

нельзя применять колонковые долота и спуск приборов в скв.

Резьбы:

- треугольная коническая

- ТБН/ТБВ; Δ1:16; правая/левая

- коническая трапецеидальная

- ТБНК/ТБВК; Δ1:32; правая

37. Условия работы БК в скв. при различных способах бурения

основные факторы, влияющие на работу БК

- нагрузки и напряжения действующие на разл. эл-ты БК

- места концентрации напряжения

- коррозионное воздействие ПЖ на БК

- износ пов-ти БТ из-за трения о стенки скв. и воздействия

абразивных частиц в ПЖ

- возникновение колебательных процессов в БК

типы нагрузок по хар-ру:

- статические

- динамические (инерционные) (при СПО)

- переменные нагрузки и напряжения

- сила веса, выталкивающая сила

нагрузки зависят от:

- способа/режима бурения, глубина скв, траектория кривизны,

состояние ствола скв, геолог. усл., мощность БУ, бригады

силы и нагрузки при бурении разными способами:

- растягивающие силы веса

- реакция забоя, сжимающая нижн. часть БК

- силы трения о стенки скв. при: бурении, СПО,

ликвидации прихватов/затяжек

роторный способ:

- момент, вращающий БК

- изгиб. напряжения

- знакопеременные напр. (искривление ствола скв)

буерние ЗД

- дополн. напр. раст., вызванные перепадом давления в

турбобуре

- реактивный момент двигателя, передав. на БК

- постоянные изгиб. напр. уа искр. участках скв.

РИСУНКИ

38. Понятие устойчивости БК. Факторы, вызывающие потерю устойчивости. Формула Эйлера

Устойчивость – форма оси колонны.

Если ось БК прямолинейна и не касается стенок скв, то БК обладает устойчивостью; Если ось изгибается и БК касается стенок скв., то БК теряет свою устойчивость.

Следствия:

- отклонение от вертикали

- потери на трении, ↑износ БК

- осыпь/обвал стенок скв. =< затяжки/прихват БК

причины:

- большая осевая нагрузка (Pд>Pкрит) Pкрит=2(Ejg2)3/2

колонна принимает вид спирально-винтовой нити с

переменным шагом

- в роторном бурении:

- центробежные силы инерции

- наличие эксцентриситета

меры по предупреждению:

- установка центраторов

- выбор параметров режима бурения

39. Длина полуволны изогнутой оси БК (Формула Саркисова)

z – расст. от нейтр. сечения

Е – модуль Юнга

J – момент инерции площади поперечного сечения

Q – масса одного погонного метра

“+” – для растянутой части БК (выше нейтр. сечения)

“-“ – для сжатой части БК (ниже нейтр. сечения)

40. Напряжение изгиба в БТ (в искрив. скв. и при потере устойчивости в скв.)

под действием силы собств. веса (ЗД)

P – нагрузка на долото (вес сжатой части)

R – усл. рабиус скв.

Wизг – момент сопротивления площадки попер. стенке БК

Изгиб

РИСУНОК

Дуга AB – σр>0; дуга A’B’ - σр= σсж=0; дуга A”B” – σсж>0

σи= σр(AB)=EεAB; εAB – относит. удлинение БК по дуге AB

напряжения от продольного изгиба при вращении БК

РИСУНОК

41. Формы вращения БК в скв.

В реальных усл., точное совпадения оси скв. с осью БК не бывает. В вертикальной скв. – если БК сохраняет свою устойчивость, то наиболее вероятно вращение вокруг оси скв. С ↑нагрузки, ↑Pприж, ↑вероятность вращения БК вокруг своей оси.

факторы:

- режим бурения; глубина скв.; искривленность.; соосность

ротора, ведущей трубы и направления; кривизна труб; коэф.

трения; нагрузки на долото

- вокруг оси скв.

- k=1; ωт=0; ωс=ω

- чистое качение (обратная прецессия)

- k=0; VA=0; ωc=-dωт/D

- вокруг оси скв. и оси БК

- 0 Dубт=(0.65-0.75)Dд

45. Проектирование КНБК при расчете на прочность

выбор типа УБТ

- от способа бурения

- забойный – горячекатанные УБТ (↓стоимость, ↓качество)

- роторный – УБТС

выбор диаметров и числа ступеней УБТ

- в зависимости от Dд

- если Dд Dубт=(0.75-0.85)Dд

- если Dд>295.3мм => Dубт=(0.65-0.75)Dд

если dбт/Dубт>=0.75, то 1 ступень, иначе включаем дополнительную, пока не будет правдой

Dубт(N+1)=0.75

Выбор длины ступеней УБТ

- L1=λLубт(общ)

- λ=0.7-0.8 – для нормальных условий

- λ>=0.4 – для осложненных условий

n – число ступеней

α – убол между вертикалью и осью УБТ

ρст – 7850[кг/м3]

при n=1

при n=2 L2=Lубт-L1

при n=3 L2=L3=(Lубт-L1)/2

Общий вес

Qубт=g(GЗД+q1L1+ q2L2+ q3L3)

Общая длина

Lубт=L1+L2+L3+LЗД

46. Расчет БК при бурении ЗД вертик. скв.

заданы:

- констр. долота, d долота, режим бурения, траектория скв.

определить:

- кол-во/длину/прочностные хар-ки секций БК.

Исходное положения для расчета:

- БК в скв.; ЗД работает; долото не касается забоя.

Расчет ведется на стат. растяж. с учетом сил: веса, выталкивающих, растягивающих, трения

Определение растягивающей нагрузки:

сечение А-А

PAAp=1.1[gq(1)l(1)(1-(pпж/рст))+Qнк+Qубт+Qзд]+Fнк(ΔPзд+ΔPд]

сечение В-В

PBBp= PAAp+1.1gq(2)l(2)(1-(pпж/рст))

если L>lзд+lубт+lнк+l(1), то расчитываем следующую секцию

иначе уточняем l(1); l(1)уточ=L-(lзд+lубт+lнк)

47. Расчет БК при бурении ЗД прямолинейно-наклонного участка наклонно-направленной скв

РИСУНОК

Qпрод=Qcosα; Qнорм=Qsinα; Fтр=μQн=μQsinα;(μ~0.3);

Pпрод=Qпрод+Fтр=Q(sinα+μsinα)

LI>=Lзд+Lубт+Lнк+lI1+…+l1n

Если нет, то lIny=LI-(Lзд+Lубт+Lнк+lI1+…+l1(n-1))

48. Расчет БК при бурении ЗД искривленного участка наклонно-направленной скв.

Pи=FIIтр+QIIпроек

QIIпроек=|gqIIoR(sinαк-sinαн)|

Pи=μ|±2gqIIoR2(sinαк-sinαн)-gqIIoR2sinαкΔα±PнΔα|+|gqIIoR2(sinαк-sinαн)|

Δα=αк-αн

Если αк>αн, то cosαк “+”

“-Pн“ – при наборе кривизны

“+Pн” – при сбросе кривизны

считается, что на участке БК состоит из одной секции

LII=πR2α/180=0.1745R2α

49. Особенности расчета БК при бурении скв. роторным способом

этапы:

- статический расчет, когда не учитываются знакопеременные

циклические напряжения, а учитываются постоянные

напряжения изгиба и кручения

- на достаточную прочность или выносливость

статический расчет

для вертикальных скв

;

Kз=1,4 – при норм. усл.

Kз=1,45 – при осложн. усл.

для наклонных участков

; ;

50. Расчет БК на усталостную прочность (выносливость)

расчет на усталостную прочность

max амплитуда циклического напр., при которой БК может выдержать >106 циклов нагружений, определяется по рез-ам натурных-стендовых испытаний [σ-1]

Расчет сводится к определению фактического коэф-та запаса прочности, применительно к знакопеременным изгибающим напряжениям БК и его сравнению с приятым коэф. запаса Кз=1.5

σ-1 – усталостная прочность; σв – временная прочность на раст.