Книги, научные публикации
5. ВЫБОР БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ1 Исходными данными при выборе буровой установки (БУ) являются проектная глубина и конструкция скважины [6, 7, 9, 25, 28, 30, 35].
Основные характеристики установок эксплуатационного и глу бокого разведочного бурения (по ГОСТ 16293Ц82) приведены в табл.
5.1.
Основные параметры современных БУ для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения на нефть и газ глубиной от 1500 до 5000 м по данным заводов-изготовителей приведены в табл. 5.2, для сверхглубокого разведочного и эксплуатационного бурения глубиной от 6500 до 15 000 м, выпускаемые ПО "Уралмаш", - в табл. 5.3. Техни ческие характеристики современных буровых установок Уралмаша приведены в табл. 5.4.
Параметр максимальная грузоподъемность характеризует предель но допустимое значение нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в про цессе всего цикла строительства скважины (вертикальные нагрузки от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвида ции аварий и осложнений в скважине).
Параметр рекомендуемая глубина бурения скважины в каждом кон кретном случае может отличаться от указанного значения в табл. 5.2 и 5.3 в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от типа и веса бурильных труб и компоновки бурильной колонны. Однако во всех случаях должно соблюдаться условие Gб.к max (Hрек + 0,1Hрек)300, (5.1) где Gб.к max - максимальный вес бурильной колонны;
Hрек - рекомен дуемая глубина бурения;
300 - вес 1 м бурильных труб, Н/м.
Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона.
Пример 5.1. Вычислить глубину бурения БУ5000ЭУ (Hрек = 5000 м) при весе 1 м бу рильных труб 270 и 360 Н/м.
По Р.А. Ганджумяну.
Запас грузоподъемности n = [Gкр]/Gб.к (или о.к) = 1,672,00. (5.2) Р е ш е н и е. По формуле (5.1) Gб.к max = (5000 + 500)300 = 1,65 МН.
При весе 1 м бурильных труб q = 270 Н/м данной установкой можно бурить до глу бины Hрек = 1,65106/270 6111 м.
При весе 1 м бурильных труб q = 360 Н/м Hрек = 1,65106/360 4459 м.
Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемно сти [Gкр], обусловливающей вес в воздухе наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб:
Gб.к (или Gо.к) [Gкр].
Пример 5.2. Выбрать буровую установку для бурения скважины проектной глуби ной Н = 4500 м со следующей конструкцией (табл. 5.5).
Для бурения скважины до проектной глубины применяются бурильные трубы диа метром 127 мм, УБТ длиной 150 м диаметром 178 мм (dв.у = 80 мм, qу = = 1,53 кН/м).
Район буровых работ электроэнергией не обеспечен.
Р е ш е н и е. Вес кондуктора Gк = l qк = 450825 0,4 МН.
к Вес промежуточной колонны Gп = l qп = 3500569 2 МН.
п Вес эксплуатационной колонны Gэк = 4500313 = 1,41 МН.
Вес бурильной колонны с УБТ Gб.т + Gу = lбqб + lуqу = 4350287,4 + 1501530 = 1,5 МН.
Из приведенного расчета следует, что наибольшую нагрузку БУ будет испытывать при спуске 244,5-мм промежуточной колонны.
Максимальные нагрузки с учетом расхаживания:
от веса бурильной колонны Gб.к = 1,51,25 = 1,87 МН;
от веса наиболее тяжелой обсадной колонны Gб.к = 21,15 = 2,3 МН.
Для бурения данной скважины более рационально использовать установку БУ5000ДГУ-1 с дизель-гидравлическим приводом, поскольку нагрузка (в МН) от наибо лее тяжелой обсадной колонны меньше максимальной: 2,3 < 2,5 3,2.
Т а б л и ц а 5. Основные характеристики установок эксплуатационного и глубокого разведочного Класс Параметры 1 2 3 4 Диапазон глубин 600Ц1250 1000Ц1600 1250Ц2000 1600Ц2500 2000 - бурения, м, Н Допускаемая на- 0,8 1,0 1,25 1,6 2, грузка на крюке Gкр, МН Т а б л и ц а 5. Основные технические характеристики буровых установок для эксплуатационного бурения (ГОСТ 16293Ц82) Уралмаш Уралмаш Параметры БУ-50БрД БУ-80БрД БУ-80БрЭ БУ- 125БрД 3000БД 3000БЭ Максимальная 0,7 1,4 1,2 1,7 1,7 2, грузоподъем ность, МН Рекомендуемая 1500 2800 2800 3000 3000 глубина буре ния (при массе бурильной колонны кг/м), м Максимальная 45 45 45 56 56 оснастка тале- вой системы Длина свечи, м 18 24 24 27 27 Максимальное 100 200 172 210 210 натяжение хо довой ветви та левого каната, кН Диаметр талево- 25 28 28 28 28 го каната, мм Вид привода Дизель-гидравлический Элект- Дизель- Электриче- Дизель рический ный ский пере- гидрав перемен- менного лический ного тока тока Тип привода Групповой Раздельный Групповой Мощность на 400 560 560 661 661 барабане ле бедки, кВТ Лебедка Однобара- ЛБ-20Бр У2-2-11 Однобара банная, банная шес двухскоро- тискорост стная ная Класс 6 7 8 9 10 2500Ц4000 3200Ц5000 4000Ц6500 5000Ц8000 6500Ц10 000 8000Ц12 2,5 3,2 4,0 5,0 6,5 8, и глубокого разведочного бурения на нефть и газ Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш БУ-125БрЭ 4000ДГУ 4000ЗУ 3Э-76 4Э-76 5000ДГУ 5000ЭУ 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,5 2, 4000 4000 4000 4000 4000 5000 56 56 56 56 56 67 24 27 27 27 27 27 240 250 250 273 250 250 32 32 32 32 32 32 Электриче- Дизель- Электриче- Дизельный Электриче- Дизель- Электриче ский пере- гидрав- ский пере- ский пере- гидрав- ский пере менного лический менного менного лический менного тока тока тока тока Групповой Раздельный Групповой Раздельный Группо-вой Раздель ный 716 809 809 809 809 809 Однобара- ЛБУ-1110 У2-5-5 ЛБУ- банная шес тискорост ная П р о д о л ж е н и е т а б л. 5. Уралмаш Уралмаш Параметры БУ-50БрД БУ-80БрД БУ-80БрЭ БУ-125БрД 3000БД 3000БЭ Буровой насос БРН-1 У8-6МА2 БРН-1 У86-МА Число насосов 1 2 2 2 2 Гидравличес- 185 280 330 500 500 кая мощ-ность, кВт Максимальная 34,2 34,3 34,2 51 51 34, подача насоса, л/с Ротор Р- Мощность, пе- 220 220 220 368 368 редаваемая на ротор, кВт Вертлюг БУ-75 ШВ14- - УВ-250 ШВ14-160М 160М Вышка А-образная мачтовая ВА-41-170 А-образная Полезная вы- 31,68 39,5 39,5 41 41 41, сота вышки, м Кронблок - - - УКБА-6-200 - Грузоподъем- 90 185 185 200 200 ность кронбло ка, т Талевый блок - - - УТБА-5-170 - Грузоподъем- 70 140 140 170 170 ность талевого блока, т Дизель-гене-ра- торные стан- ции:
шифр ДЭА-100 - ТН3-ДЭ-104С3 ДЭА- число 1 2 2 1 Мощность 100 1002 - 1002 100 станции, кВт Производи-тель- 5Ц7 9-10 10,5 10 10 7Ц10, ность (сум марная) ком прессорных станций, м3/мин Максимальное 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0, рабочее давле ние воздуха, МПа Средства меха- низации:
расстановка - - - АСП-3М1 Передвиж свечей свечник Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш БУ-125БрЭ 4000ДГУ 4000ЗУ 3Э-76 4Э-76 5000ДГУ 5000ЭУ У86МА 2 2 2 2 2 2 370 500 500 500 500 500 34,2 51 51 51 51 51 Р- 294 368 368 368 368 368 ШВ14-160М УВ- мачтовая ВА-41-170 ВА-45-200 Не поставляется ВА-45- 41,2 41 45 - - 45 - УКБА-6-250 УКБА-6-270 УКБА-7- 250 250 250 270 270 320 - УТБА-5-200 УТБ-5-225 УТБА-6- 200 200 200 225 225 250 ДЭА-100 АСДА-200 ТН3-ДЭ-104СЗ АСДА-200 ТН3-ДЭ 104СЗ 1 2 1 2 1 2 100 2002 100 1002 100 2002 7Ц10,5 10 10 10 10 10 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0, ной под- АСП-3М2 - - АСП-3М МПС П р о д о л ж е н и е т а б л. 5. Уралмаш Уралмаш Параметры БУ-50БрД БУ-80БрД БУ-80БрЭ БУ- 125БрД 3000БД 3000БЭ удержание Пневма- ПКР-Ш8 ПКР-560 ПКР-Ш колонны, тические пневматиче- клинья, ские клинья встроен ные в ротор свинчивание ПБК АКБ-3М АКБ-3М АКБ-3М и развинчи вание свечей регулятор РПДЭ-5 РПДЭ-3 РПДЭ-3 РПДЭ- подачи до лота раскрепле- Пневмораскрепитель (ПРС) ние замков Метод монтажа Агрегатный, мелкоблочный, круп- Крупноблочный, Агрегатный, ноблочный поагрегатный блочный, блочный Пример 5.3. Выбрать буровую установку для бурения скважины глубиной 2100 м.
После расчета бурильной колонны, выбора конструкции скважины и расчета обсад ных колонн получили: вес бурильной колонны при бурении под промежуточную и экс плуатационную обсадные колонны соответственно 0,65 и 0,85 МН;
вес промежуточной и эксплуатационной обсадных колонн соответственно 1,18 и 0,66 МН.
Р е ш е н и е. Проверяем веса по нескольким классам буровых установок (см. табл.
5.1).
1. Класс 3:
Gкр = (2000 + 0,12000)300 = 0,69 МН.
Класс 4:
Gкр = (2500 + 0,12500)300 = 0,825 МН.
Класс 5:
Gкр = (3200 + 0,13200)300 = 1,056 МН.
2. При расхаживании бурильной колонны нагрузку следует увеличить на 25 %:
рас Qб.к = 0,651,25 = 0,81 МН < [Gкр ] = 1,25 МН (см. табл. 5.1).
3. При расхаживании наиболее тяжелой промежуточной обсадной колонны нагрузку следует увеличить на 15 %:
расх Gоб.к = 1,181,15 = 1,36 МН. Это больше [Gкр ] = 1,25 МН.
Поэтому выбираем буровую установку класса 4.
4. Определим запас грузоподъемности для промежуточной обсадной колонны по формуле 5.2:
[Gкр ] 1, n = = = 1,36 < [n] = 1,672,0.
Gп.о.к 1, Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш Уралмаш БУ-125БрЭ 4000ДГУ 4000ЗУ 3Э-76 4Э-76 5000ДГУ 5000ЭУ ПКР-Ш8 ПКР-560 ПКР-560 ПКР- АКБ-3М - АКБ-3М2 - РПДЭ-3 РПДЭ-3 - - РПДЭ- Пневмораскрепитель (ПРС) мелко- Крупноблочный, мелко- Поагрегатный Крупноблочный, мелко крупно- блочный, поагрегатный блочный, поагрегатный Класс буровой установки выбран правильно.
Выбор типа и числа насосов (или компрессоров) производится на основании расчетов расхода и давления бурового раствора (или ГЖС), приведенных в разд. 7.
Техническая характеристика наиболее распространенных насосов и компрессоров приводится соответственно в табл. 5.6 и 5.7.
Подача насоса (компрессора) или группы насосов (компрессоров) должна быть равна или больше расчетной.
Полезная (гидравлическая) мощность насосов, необходимая для бурения каждого интервала скважины (в Вт), определяется из выраже ния Nн = Qнi Pнi, (5.3) где Qнi - подача насосов, м3/с;
Pнi - давление насосов, МПа.
Мощность приводного двигателя (в кВт) Nо = Nн/н.а, (5.4) где н.а - общий КПД насосного агрегата от двигателя до нагнетатель ной линии, н.а = огм, (5.5) Т а б л и ц а 5. Основные параметры буровых установок для сверхглубокого бурения Буровые установки Параметры БУ6500ДГ БУ6500Э БУ8000ДЭ БУ8000ЭП БУ Максимальная грузоподъемность, МН 3,2 3,2 4,0 4,0 4, Рекомендуемая глубина бурения (при массе 6500 6500 8000 8000 15 000 (трубы из бурильной колонны 30 кг/м), м легкого сплава) Диаметр талевого каната, мм 35 35 38 38 Максимальное натяжение ходовой ветви 340 340 420 420 талевого каната, кН Вид привода Дизель- Электрический Дизель-электри- Электрический постоянного тока гидравлический переменного тока ческий постоянного тока Тип привода Групповой Раздельный Лебедка ЛБУ-1700 ЛБУ-1700Д У2-300 У2-300 ЛБУ- Буровой насос У8-7-МА2 УНБ- Ротор Р-560 У7-760 УР- Вертлюг УВ-320 УВ- Вышка ВА-45-320 ВА-58-300 ВБА-58- Кронблок УКБА-7-400 У3-300 УКБА-7- Талевый блок УТБА-6-320 У4-300 УТБА-6- Средства механизации:
расстановка свечей АСП-3М5 - АСП-5 - АСП- удерживания колонны (пневматические ПКР-560 ПКР-300 - ПКР-300М клинья) свинчивания и развинчивания свечей АКБ-3М АКБ-3М2 - АКБ-3М регулятор подачи долота РПДЭ3 - - РПДЭ-3- Примечание. 1. Максимальная оснастка талевой системы 67. 2. Длина свечи 36 м. 3. Число насосов - три. 4. Дизель-генераторная станция АСДА-200 мощностью 200 кВт.
Т а б л и ц а 5. Технические характеристики буровых установок БУ 3200/ ЭУК-2М2 БУ 3200/200 БУ 3200/ БУ БУ БУ 2500/160 БУ 3200/200 ДГУ-1М ЭУ-1М БУ 4500/ Параметры 3200/200 5000/ ДПБМ ЭУК-М2У БУ 3200/200 БУ 3200/200 ЭКБМ ЭУК 3 МА ДГУ-1Т БУ 3200/200 ДГУ-1У ЭУ-1У ЭУК-2М2Я 1600 2000 2000 2000 2000 2700 Допускаемая нагрузка на крюке, кН Условная глубина бурения, м 2500 3200 3200 3200 3200 4500 Скорость подъема крюка при расха- 0,15 0,20,05 0,2 0,20,05 0,20,05 01,6 0, живании колонн, м/с Скорость подъема элеватора (без на- 1,5 1,5 1,63 1,5 1,5 1,6 1, грузки), м/с, не менее Расчетная мощность на входном валу 550 670 670 670 660 900 подъемного агрегата, кВТ Диаметр отверстия в столе ротора, мм, 520 700 700 700 700 700 не менее Расчетная мощность привода ротора, 300 370 370 280 370 370 кВТ, не более Мощность бурового насоса, кВт 600 950 950 950 950 1180 Высота основания (отметка пола бу- 6,6 7,2 7,2 6,0 6,0 9,89 8, ровой), м, не менее Тип привода Дизель-гид- Электрический Электриче- Дизель-гид- Электриче- Электриче- Дизель равлический переменного ский по- равлический ский пере- ский посто- гидравли тока стоянного менного тока янного тока ческий тока П р о д о л ж е н и е т а б л. 5. БУ 5000/ БУ БУ 5000/320 ЭР-0 БУ 6500/450 БУ 5000/450 БУ 6500/450 БУ 8000/ Параметры 5000/ ЭУК-Я БУ 5000/320 ЭР ЭР-Т ДГ ЭР ДГУ- ЭР Допускаемая нагрузка на крюке, кН 3200 3200 3200 4500 4500 4500 Условная глубина бурения, м 5000 5000 5000 6500 5000 6500 Скорость подъема крюка при расха- 0,18 0,10,25 0,10,25 0,10,2 0,10,25 0,10,3 0,10, живании колонн, м/с Скорость подъема элеватора (без на- 1,6 1,6 1,6 1,74 1,5 1,5 1, грузки), м/с, не менее Расчетная мощность на входном валу 1100 1100 1100 1475 1100 1250 подъемного агрегата, кВТ Диаметр отверстия в столе ротора, мм, 700 700 700 700 700 700 не менее Расчетная мощность привода ротора, 370 370 370 440 440 440 кВТ, не более Мощность бурового насоса, кВт 950 950 950 950 1180 950 Высота основания (отметка пола буро- 8,0 9,6 8,0 8,0 8,0 8,0 10, вой), м, не менее Тип привода Дизель- Электрический постоянного тока Дизель-гид- Электриче гидравли- равлический ский посто ческий янного тока Т а б л и ц а 5. Наименование обсад- Толщина сте- Глубина спус- Вес 1 м колон Диаметр dк, мм ной колонны нок, мм ка, м ны q, Н/м Кондуктор 351 10 450 Промежуточная 244,5 10 3500 Эксплуатационная 146 8, 9 и 10 4500 Усредненный вес 1 м обсадной колонны.
Т а б л и ц а 5. Основные параметры буровых насосов Параметры БРН-1 У8-6МА2 У8-7МА2 УНБ- Мощность, кВт приводная 367 585 825 гидравлическая 294 500 700 Максимальное число двойных 72 65 65 ходов поршня в 1 мин Ход поршня, мм 300 400 400 Давление, МПа/подача, л/с, при диаметре втулок, мм:
130 19,6/15,0 25,0/18,9 - - 140 14,6/17,8 22,3/22,7 32,0/22,3 - 150 14,1/20,8 19,0/26,7 27,2/26,3 40,0/26, 160 12,3/24,0 16,3/31,0 23,4/30,5 35,0/31, 170 10,8/27,2 14,3/35,5 20,4/35,0 30,5/35, 180 9,6/31,0 12,5/40,4 18,0/39,8 26,5/40, 190 - 11,1/45,5 15,9/44,8 23,6/45, 200 - 10,0/50,9 14,2/50,2 21,0/51, Частота вращения приводного 310 325 332 вала, мин - Габариты, мм:
длина 3969 3020 3340 ширина 2630 5100 5610 высота 2702 3300 3380 Масса, т 14,76 26,73 33,7 47, где о = 0,980,96 - коэффициент объемной подачи для исправного насоса;
г = 0,970,98 - гидравлический КПД, оценивающий потери мощности в каналах входного и выходного коллектора, гидравличе ской коробке и клапанах;
м = 0,800,87 - механический КПД насоса при работе на полезной мощности.
Пример 5.4. Выбрать тип и количество буровых насосов для бурения различных ин тервалов скважины глубиной Н = 3300 м для условий, приведенных в табл. 5.8.
Бурильные ТБПВ диаметром 127 мм с толщиной стенки 9 мм;
УБТ диаметром dу = 75 мм и длиной lу = 180 м.
Р е ш е н и е. По формуле (5.3) полезная мощность насосов, необходимая для про качки бурового раствора при бурении:
Т а б л и ц а 5. Основные параметры компрессоров Максимальное Подача Q, Мощность на Изготовитель Шифр давление р, м3/мин валу N, кВт МПа Россия КС-20/45 20 4,5 КС-16/100 16 10,0 КПУ-16/100 16 10,0 КПУ-16/250 16 25,0 УКП-80 8 8,0 СД-15/25 15 25,0 Италия 4НО/2а-М 18 8,0 Австрия VBC-3438W3 40 4,0 Румыния МС-10 10 0,7 77 - ЕС-10 10 0,7 1V15/7 15 0,7 2V30/7 30 0,7 3V45/7 45 0,7 XOB 17Ц21 10,0 163 52 3,0 В стандартных условиях.
Т а б л и ц а 5. Давление бурово Наименование Диаметр Глубина Диаметр го насоса в нагне обсадной колон- обсадной Q, м3/с спуска, м долота, мм тательной линии, ны колонны, мм МПа Кондуктор 323,9 420 444,5 0,058 16, Промежуточная 244,5 2100 295,3 0,04 17, Открытый ствол - - 215,9 0,025 16, под кондуктор Nн.к = 0,05816106 = 928103 = 928 кВт;
под промежуточную колонну Nн.п.к = 0,0417,8106 = 712 кВт;
открытого ствола Nн.о.с = 0,02516,5106 = 412,5 кВт.
Для заданных условий из табл. 5.6 можно выбрать насос У8-7МА2 полезной мощно стью 750 кВт и приводной 900 кВт.
При бурении под кондуктор полезная мощность, развиваемая двумя насосами, Nн = 2Nн(к) = 2750 = 1500 кВт, запас полезной мощности насосов 1500 - 928 = 572 кВт.
Для бурения второго интервала скважины требуется полезная мощность 712 кВт, вслед ствие чего этот интервал можно бурить и одним насосом с запасом мощности 750 - 712 = 38 кВт.
Мощность двигателя привода насоса определяется из выражения (5.4) Nо = 750/0,8 - 937,5 кВт, где н.а = 0,970,970,85 0,8.
Основные параметры ротора (проходное отверстие в столе, до пускаемая статистическая нагрузка, частота вращения его и мощность) выбираются в соответствии с требованиями, предъявляемыми техно логией бурения. Основные характеристики роторов приведены в табл.
5.9.
Диаметр проходного отверстия ротора должен быть достаточным для спуска долот и обсадных труб, используемых при бурении и креп лении скважин Dп.о = Dд.н +, где Dд.н - диаметр долота при бурении под направление, мм;
- диа Т а б л и ц а 5. Техническая характеристика роторов ВЗБТ Уралмашзавод Параметры Р-460 Р-560 Р-560 Р-700 Р-950 Р- Допускаемая нагрузка на стол, МН:
статическая 2,7 3,0 4,0 5,0 6,3 8, при частоте вращения 1,2 1,78 1,78 2,3 3,2 3, 100 об/мин Наибольшая частота враще- 300 350 250 250 250 ния стола, об/мин Диаметр отверстия в столе, 460 560 560 700 950 мм Условный диапазон 600 - 1600 - 2500 - 3200 - 4000 - 6500 - глубин бурения, м 1250 2500 4000 5000 8000 Статическая грузоподъем- 2,58 4,10 8,42 9,00 9,67 12, ность подшипника основной опоры, МН Передаточное отношение 3,15 2,7 3,61 3,13 3,81 3, конической пары Максимальная мощность, 200 280 370 370 500 кВт Габариты, м:
длина 1,94 2,31 2,31 2,27 2,42 2, ширина 1,18 1,35 1,62 1,54 1,85 2, высота - 0,75 0,75 0,68 0,75 0, Масса, т 3,1 5,7 5,8 4,8 7,0 10, Вместимость масляной ван- - - 22 55 55 ны, л метральный зазор, необходимый для свободного прохода долота, мм, = 3050 мм.
Допускаемая статистическая нагрузка на стол ротора должна быть дос таточной для удержания в неподвижном состоянии наиболее тяжелой обсадной колонны, но одновременно не превышать статической грузо подъемности подшипника главной опоры стола ротора:
Мmax Gдоп Gо, (5.6) где Мmax - вес наиболее тяжелой обсадной колонны, кН;
Gдоп - до пускаемая статическая нагрузка на стол ротора;
Gо - статическая гру зоподъемность подшипника основной опоры стола ротора.
Наибольшая частота вращения стола ротора ограничивается крити ческой для шарошечных долот nmax 250 минЦ1, а наименьшая nmin = 1550 минЦ1 используется при бурении глубокозалегающих абразив ных и весьма твердых пород, забуривании и калибровке ствола сква жины, для периодического проворачивания бурильной колонны с це лью устранения прихватов, а также при бурении забойными двигате лями при ловильных работах.
Мощность ротора должна быть достаточной для вращения буриль ной колонны, долота и разрушения горной породы:
Nр = (Nх.в + Nд)/р, (5.7) где Nх.в и Nд - мощность, затрачиваемая соответственно на холостое вращение труб и разрушение пород, кВт (формулы для расчета Nх.в и Nд приведены в разд. 8);
р - КПД ротора, р = = 0,900,95.
Пример 5.5. Определить мощность ротора при бурении скважины 393,7-мм долотом в породах средней твердости для следующих условий: длина бурильной колонны м;
диаметр бурильных труб d = 140 мм;
частота вращения n = = 120 минЦ1;
удельный вес бурового раствора = 1,410 Н/м3.
Р е ш е н и е. По формуле (8.26) мощность на холостое вращение бурильной колон ны Nх.в = 13,510Ц818000,1421201,50,39370,51,4104 = 55,2 кВт.
Мощность на разрушение породы (по формуле 8.27) Nд = 2,310Ц7,7120393,70,42001,3 = 14,6 кВт.
По формуле (5.7) Nр = (55,2 + 14,6)/0,90 = 77,5 кВт.
Основные параметры вышек буровых установок, кронблоков, талевых блоков, крюков, крюкоблоков приведены в табл. 5.10 и 5.11.
При выборе основных параметров вертлюга необходимо учиты вать следующее: допускаемая статическая нагрузка вертлюга Т а б л и ц а 5. Основные параметры вышек буровых установок А-образные Башенные Параметры БУ-80БрД БУ-125БрД БУ-50БрД ВА-41170 ВА-45200 ВА-45250 ВА-45320 ВБА-58-300 ВБА- БУ-80БрЭ БУ-125БрЭ Максимальная на- 900 1850 2500 2150 2500 3100 3900 4800 грузка на вышку, кН Полезная высота 31,68 39,5 41,2 41 45 45 45 58 вышки, м Расстояние между 5,5 7,2 8,5 9,2 10,3 10,3 10,3 16,5 14, опорами, м Полезная площадь 2 2,5 8 5 8 8 8 12 подсвечников, м Масса, т 12,62 19,3 25,6 33,19 33,14 30,70 44,10 - - Т а б л и ц а 5. Основные параметры кронблоков, талевых блоков, крюков и крюкоблоков Грузоподъемность, Число канатных Оборудование Масса, т МН шкивов Кронблоки БУ-50БрД 0,9 5 1, БУ-80БрД 1,85 5 2, БУ-80БрЭ БУ-125БрД 2,5 6 3, БУ-125БрЭ УКБА-6-200 2,0 6 2, УКБА-6-250 2,5 6 5, УКБА-6-270 2,7 6 3, УКБА-6-320 3,2 7 6, УКБА-7-400-1 4,0 7 7, У-300 3,0 7 8, УКБА-7-500 5,0 7 11, Талевые блоки БУ-50БрД 0,7 4 2, БУ-80БрД 1,4 4 4, БУ-80БрЭ БУ-125БрД 2,0 5 5, БУ-125БрЭ УТБА-5-170 1,7 5 4, УТБА-5-200 2,0 5 7, УТБА-5-225 2,25 5 3, УТБА-5-250 2,50 6 6, У4-300 3,0 6 10, УТБА-6-320 3,2 6 9, УТБА-6-400 4,0 6 12, Крюки БУ-50БрД 1,1 - 0, БУ-80БрД 1,4 - 1, БУ-80БрЭ БУ-125БрД 2,0 - 2, БУ-125БрЭ УК-225 2,25 - 2, УК-300 3,0 - 4, Крюкоблоки КБ-125 1,25 - 3, КБ-200 2,0 - 6, Для буровых установок сверхглубокого бурения (БУ8000ДЭ и БУ8000ЭП).
должна быть не менее допускаемой нагрузки на крюке БУ;
макси мальное давление прокачиваемого бурового раствора (табл. 5.12) должно быть не менее наибольшего давления насосов, используемых в БУ соответствующего класса.
Т а б л и ц а 5. Основные параметры вертлюгов Параметры БУ-75 ШВ-14-160М УВ-250 УВ-320 УВ- Статическая грузоподъем- 1,0 1,6 2,5 3,2 4, ность, МН Диаметр проходного отвер- 100 100 75 75 стия в стволе, мм Максимально допустимое 15 20 25 32 давление бурового раствора в стволе, МПа Максимальная частота вра- 170 250 200 200 щения, мин - Габариты, мм:
высота с переводником - 3040 2850 3000 ширина по оси пальцев - 1016 1090 1200 штропа Масса, т - 2,100 2,300 2,980 3, Т а б л и ц а 5. Комплектность основных технических средств циркуляционных систем буровых установок Уралмаш 3Д- БУ-50БрД Уралмаш 3000БД, 3000БЭ;
Оборудование 4Э-76;
Уралмаш БУ-80БрД БУ-125БрД, БУ-125БрЭ;
5000ДГУ, БУ-80БрЭ Уралмаш 4000ДГУ, 4000ЭУ 5000ЭУ Блок приготовления бу ровых растворов:
БПР-40 - 2 БПР-70 - 1 Емкость с полезным объ- емом, м3:
30 3 5 40 - 4 50 - - Перемешиватели:
4УПГ 6 10 ПЛ1, ПЛ2 5 7 Вибросито ВС-1 1 2 Пескоотделители 1 1 Илоотделители 1 1 Дегазатор 1 1 Емкость с перемешива- - 1 телем для приготовле-ния химреагентов Блок хранения химреаген- 1 1 тов БХР с дозатором Рис. 5.1. Схемы оборудования для герметизации устья скважин:
а - двухпревенторная с двумя линиями манифольда;
б, в, г - трехпревенторная соответ ственно с двумя, тремя и четырьмя линиями манифольда;
1 - установка гидравлического управления;
2 - разъемный желоб;
3 - фланцевая катушка;
4, 5 - универсальный и плашечный превенторы;
6 - гидроприводная прямоточная задвижка;
7 - быстродейст вующий (на открытие) клапан;
8 - напорная труба;
9 - фланец под манометр;
10 - запорное устройство и разделитель к манометру;
11 - прямоточная задвижка;
12 - трой ник;
13 - быстроразъемная полумуфта;
14 - крестовина;
15, 16 - быстросъемный и регулируемый дроссели;
17 - отбойная камера-дегазатор;
18 - устьевая крестовина;
19 - колонная головка;
I, II, III - линии соответственно глушения, дросселирования и резерв ная Комплектность основных технических средств циркуляционных систем буровых установок приведена в табл. 5.13.
Противовыбросовое оборудование устья скважины выбирается исходя из следующих условий:
рпрв > (ру)max;
(5.8) dп.о(прв) > D, где рпрв - рабочее давление превенторов (табл. 5.14);
(ру)max - макси мально ожидаемое давление на устье скважины при газонефтеводо проявлении;
dп.о(прв) - диаметр проходного отверстия в превенторе;
D - диаметр долота, которым предстоит бурить ствол скважины после ус тановки этого оборудования, с учетом наибольшего наружного диа Т а б л и ц а 5. Основные технические характеристики превенторов Давление, МПа Диаметр Плашки сменные Тип превенто- проходного Шифр превентора под трубы диамет рабо- проб ра отверстия, ром, мм чее ное мм Плашечный ППГ-156320 156 32 64 60;
63,5;
73;
89;
102;
ППГ-156320Хл 32 64 60;
63,5;
ППГ-203320Бр 203 89;
102;
114;
ППГ-203500Бр 50 75 102;
114;
124;
127;
ППГ-203700Бр 70 105 140;
146;
168;
ППГ-307200 307 20 ППГ-307200Хл 32 64 194;
197;
203;
ППГ-307320 ППГ-350350 350 35 70 114;
127;
146;
168;
178;
194;
197;
203;
219;
245;
ППГ-406125 406 12,5 25 127;
140;
146;
168;
178;
194;
197;
203;
219;
245;
ППГ-520140 520 14 21 114;
146;
168;
178;
194;
203;
219;
245;
273;
299;
324;
340;
351;
377;
407;
Универсаль- ПУГ-230320Бр 230 32 64 60;
63,5;
73;
89;
ный 114;
127;
141;
146;
168;
178;
Вращающийся ПВ-230320Бр-1 230 32 64 114;
89;
метра обсадной колонны, которой нужно крепить пробуренный интер вал.
ГОСТ 13862Ц80 предусматривает четыре типовых схемы оборудо вания устья скважин с числом плашечных превенторов от одного до четырех при бурении на суше.
В зависимости от ожидаемой интенсивности нефтегазопроявлений в скважине рекомендуются схемы монтажа оборудования для гермети зации устья скважины, представленные на рис. 5.1.
В морских скважинах с устьем на дне моря устанавливают три плашечных превентора, а иногда и четыре, а над ними - универсаль ный превентор. В морских установках монтируют иногда два универ сальных превентора, при бурении под давлением над этим превенто ром располагают вращающийся превентор.