Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
По расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин
для студентов специальности
«Бурение нефтяных и газовых скважин»
К курсовому и дипломному проектированию
Уфа 2006
Печатается по решению Методического Совета Уфимского государственного нефтяного технического университета
Методическое пособие по расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин составлено в соответствии «Инструкции по расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин» введенного с 01.01.98г. взамен РД 39-0147014-502-85 и предназначена для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения специальности 0909. Рекомендуется использовать при разработке курсового проекта по курсу «Технология бурения глубоких скважин», а также при составлении дипломного проекта по специальности 0909.
Составители:
Рецензенты:
ã Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2006
Введение
Методическое пособие по расчету бурильной колонны расчетные схемы, методы определения основных расчетных нагрузок и напряжений, условия и нормы прочности для бурильных колонн при бурении с использованием забойных двигателей и роторным способом вертикальных, наклонно-направленных и, частично горизонтальных скважин в обычных и осложненных условиях, на суше и на море, со стандартных оснований и с плавучих средств стальными, в том числе импортными, и алюминиевыми бурильными трубами. Методика направлена на проведение проектировочного расчета оптимальных конструкций бурильных колонн для проводки скважины, основными свойствами которых являются минимальная масса комплекта, максимальное использование труб низких групп прочности и необходимость минимальной замены труб при переходе от одной технологической операции к другой.
Приведена методика проверочного расчета бурильной колонны. Даны примеры расчета. Приводится справочный материал по геометрическим, массовым (весовым) и прочностным характеристикам всех видов бурильных труб.
Методическое пособие выполнено на основе «Инструкции по расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин» введенного с 01.01.98 г. взамен РД 39-0147014-502-85. Настоящая инструкция одобрена и рекомендована к применению на территории Российской Федерации и стран СНГ решением конференции Ассоциации буровых подрядчиков.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящее пособие предназначено для выполнения проектировочного и проверочного расчетов бурильных колонн, как для всего цикла строительства скважины, так и для отдельных технологических операций, выполняемых с использованием бурильных труб.
1.2. Пособие обеспечивает проведение расчетов в следующей области исходных данных:
Скважины – нефтяные, газовые, геологоразведочные.
Месторождения – на суше и в прибрежном шельфе (бурение производится стационарными и плавучими буровыми установками).
Профиль скважины – вертикальный, наклонно направленный.
Технологические операции – бурение, отбор керна, расширка, проработка, калибровка ствола скважины, спуск частей обсадных колонн на бурильных трубах, разбуривание цементных мостов (в том числе внутри эксплуатационной колонны).
Способы бурения – роторный, с использованием забойных двигателей (в том числе электробуров), совмещенный.
Бурильные трубы – стальные, в том числе импортные, и из алюминиевых сплавов.
1.3. Основные положения пособия (нормативные значения коэффициентов запаса прочности, нагрузки на долото и др.) находятся в соответствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности», М., 1993 г., утвержденными Гостехнадзором России 14.12.92 и Постановлением Госгортехнадзора России №22 от 06.06.96 о дополнениях и изменениях указанных Правил.
1.4. Формулы пособия обязательно следует применять с теми разномерностями параметров, которые указываются в подформульных расшифровках обозначений.
1.5. В пособии не рассматриваются особенности расчета, обусловленные возможным контактом бурильных труб с высокоагрессивной, в том числе сероводородосодержащей средой, а также особенности, связанные с воздействием на трубы высоких температур (для труб стальных – свыше 200 0С, из алюминиевых сплавов – свыше 100 0С).
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
2.1. Конструкция скважины.
2.2. Профиль наклонно направленной или горизонтальной скважины.
2.3. Интервалы проводки скважины. Для каждого из них приводятся следующие данные:
- виды технологических операций, выполняемых с использованием бурильных труб;
- способ бурения;
- диаметр долота;
- нагрузка на долото;
- тип, размеры и масса (вес) забойного двигателя;
- частота вращения бурильной колонны;
- плотность (удельный вес) бурового раствора;
- давление бурового раствора;
- наружное давление;
- перепад давления в турбобуре и долоте;
- интервалы установки и массы (веса) частей обсадных колонн, спускаемых на бурильных трубах;
- крепость разбуриваемых пород;
- коэффициенты трения колонны о стенки скважины (для наклонно направленных и горизонтальных скважин);
- условия бурения и возможные виды осложнений.
2.4. Дополнительно для скважин, бурение которых производят с плавучих средств, приводятся следующие данные:
- глубина акватории;
- наибольшее смещение судна относительно оси скважины в горизонтальной плоскости;
- наибольший угол поворота (наклона) судна относительно оси скважины;
- давление волн и течения на бурильную колонну.
2.5. Типоразмер клинового захвата.
2.6. Парк бурильных труб и УБТ – номенклатура и количество труб (с указанием типоразмеров замковых соединений), из которых можно формировать бурильные колонны.