Бурение эксплуатационной скважины на нефть на Западно–Камынском месторождении
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
? на выносливость, а потом на статическую прочность.
Исходные данные:
Глубина скважины 3000 м, бурильные трубы стальные марки Д, наружный диаметр dн=127 мм, толщина стенки 7 мм, длина одной секции 8 м, общая длина всех труб 2846 м.
) Расчет на выносливость:
а) Переменные напряжения изгиба
(30)
где Е - модуль упругости материала бурильных труб, J - осевой момент изгиба, f - стрела прогиба, L0 - длина половины волны в результате потери устойчивости КБТ при вращении в нулевом сечении над УБТ, Wизг - момент сопротивления высаженного конца в основной плоскости резьбы (в справочнике по диаметру бурильной трубы).
(31)
где D и d- наружный и внутренний диаметр трубы соответственно.
где Dскв - диаметр скважины, Dскв = 1,1Dд, где Dд - диаметр долота, dз - диаметр замка.
Длина полуволны определяется для сечения непосредственно над УБТ:
(32)
где ? - угловая скорость вращения бурильных труб, m1 - масса 1 м бурильных труб [кг].
(33)
где n - частота вращения долота.
(34)
где Dнк и dвк - наружный и внутренний диаметры высаженного конца, м.
б) Вычисление коэффициента запаса прочности на выносливость:
(35)
где (s-1)Д - предел прочности трубы в [Па], ? - коэффициент понижения предела прочности за счет нарезки резьбы (? = 0,6).
, что допустимо.
) Расчет на статическую прочность.
а) Нормальное растягивающее напряжение в поперечном сечении m-ной секции бурильной колонны:
(36)
где k - коэффициент дополнительных сопротивлений (k = 1,15), m - порядковый номер секции колонны БТ, Qdi - вес i-ой секции бурильных труб в Н, Qубт - вес УБТ в Н, ?Р - перепад давления на долоте в Па (0,1 0,35), Fк - площадь поперечного сечения канала трубы в м2 (Fк = 0,785d2), F - площадь поперечного сечения тела трубы в м2 (F=0.785(D2-d2)).
Вес колонны бурильных труб:
(37)
где qбт7 - вес 1 м гладкой трубы в кг (qбт7 = 20,7), lбт - длина БТ в м.
МПа
б) Касательные напряжения для труб m-ой секции:
(38)
где Мкр - крутящий момент в Нм, Wкр - полярный момент в м3.
(39)
где Nвi - мощность, затрачиваемая на вращение i-го участка колонны в кВт, Nд - мощность, затрачиваемая на вращение долота в кВт, n - частота вращения снаряда.
(40)
где Li - длина i-ой секции в м, Di - наружный диаметр i-ой секции в м, Dд - диаметр долота в м, ?р - плотность промывочной жидкости [г/см3]
кВт
(41)
где С - коэффициент учитывающий крепость горных пород (для пород средней твердости =0,69) , Рд - осевая нагрузка в кН
Нм
(42)
МПа
в) Коэффициент запаса прочности при совместном действии нормального и касательного напряжений:
(43)
где sт - предел текучести материала труб
, что удовлетворяет условию.
Общий вес бурильной колонны с УБТ составил:
Qкбт =2846 м 0,207 кН/м + 215 кН = 819 кН = 0,804 МН.
На основании полученных результатов выбрана буровая установка Уралмаш 3000БЭ (с максимальной грузоподъемностью 1,7 МН, оснасткой талевой системы 56, лебедкой У2-2-11, электрическим приводом переменного тока и двумя буровыми насосами БРН-1) и ротор Р-460.
Гидравлическая программа промывки скважины
Исходные данные:
Глубина скважины Н = 3000 м, диаметр долота D = 215,9 мм, диаметр УБТ dубт = 178 мм, внутренний диаметр УБТ d0убт = 90 мм, длина УБТ 154 м, диаметр БТ dбт = 127 мм, внутренний диаметр БТ d0бт = 113 мм, бурение ведется роторным способом, установлено два насоса БРН-1 с коэффициентом наполнения hн = 0,85.
Напорная линия включает следующие элементы: стояк диаметром 0,141 мм, буровой шланг с внутренним диаметром 0,1 м, вертлюг с условным диаметром проходного сечения 0,103 м, ведущую трубу с диаметром проходного сечения 0,1 м. Максимально допустимое рабочее давление напорной линии 19,6 МПа.
Плотность бурового раствора ?=1050 кг/м3, реологические свойства раствора: ?0=2.5Па, h=0,014 Пас. Давление гидроразрыва на глубине 3000 м ргр=30,2МПа.
Расчетные формулы:
) Определение расхода промывочной жидкости:
(44)
где ? - скорость восходящего потока промывочной жидкости в м/с, Dскв и d - диаметр скважины и наружный диаметр эксплуатационной колонны, соответственно.
) Режим течение промывочной жидкости:
Определяется скоростью потока, плотностью и реологическими характеристиками жидкостей, а также размерами канала. Область существования ламинарного режима течения воды и других вязких жидкостей определяется условием:
(45)
где Re - критерий Рейнольдса.
При промывке скважины водой критерий Рейнольдса рассчитывается по формулам:
для бурильных (утяжеленных) труб:
(46)
где Q - объемный расход бурового раствора в м3/с, ? - плотность промывочной жидкости, d0 - внутренний диаметр бурильных (утяжеленных) труб в м, m - динамический коэффициент вязкости в Пас.
для кольцевого пространства:
(47)
где D - диаметр скважины в м, d - внешний диаметр бурильных (утяжеленных) труб в м.
Если критерий Рейнольдса больше его критического значения Re > Reкр, то режим течения будет турбулентным, если меньше критического - ламинарный.
В случае если при промывке скважины используют вязкопластичную промывочную жидкость, в формулах (53) и (54) величину m следует заменить на пластическую вязкость h и определить режим течения промывочной жидкости.
При промывке скважин вязкопластичными буровыми