Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны

В данном разделе производится расчет длины, выбор диаметров и толщины стенок утяжеленных бурильных труб, стальных и легкосплавных бурильных труб, а так же производится расчет бурильной колонны на прочность. Расчет проводится поинтервально, глубины берутся по стволу.

Расчет будем вести по методике [10].

Наружный диаметр стальных труб

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru . (52)

Наружный диаметр легкосплавных бурильных труб ЛБТ

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru . (53)

Наружный диаметр утяжеленных бурильных труб УБТ

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru . (54)

Диаметр турбобура

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru . (55)

где dд - диаметр долота, м.

Пример: интервал 40 – 705 м.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м,

принимаем Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м, тип ТБПК с толщиной стенки 0,009 м.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м,

принимаем Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м., тип Д16-Т с толщиной стенки 11 мм.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м,

принимаем УБТ диаметром 0,178 м, тип УБТС с толщиной стенки 0,044 мм.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м,

принимаем диаметр турбобура равным 0,240 м.

Расчет для остальных интервалов производится по вышеупомянутой методике. Результаты расчета сводятся в таблицы 36, 37. Трубы выбираются с учетом опыта бурения на Западно-Сургутском месторождении.

Период продольных зубцовых вибраций долота с учетом деформируемости забоя

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru , (56)

где Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru - шаг зубьев на периферийном венце, м,

R- радиус долота, м,

n - частота вращения долота, необходимая для объемного разрушения породы (таблица 33), м

Е - модуль упругости, Е=2,1×10 Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru МПа,

F - площадь поперечного сечения тела динамически активного участка вала ГЗД (таблица 33), м2,

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru - угол наклона оси шарошки к оси долота, Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru ,

Кп - коэффициент, который учитывает изменение частоты вращения вала ГЗД,

Gдин - динамическая нагрузка на долото (таблица 30), кН,

Gст - статическая нагрузка на долото (таблица 30), кН,

rп - средний радиус шарошки по периферийному венцу, м,

с - скорость звука в металле, с=5100 м/с,

ап - жёсткость пары зубец - порода для периферийного венца, ап =3÷5·107 Н/м.

Длина труб УБТ

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru , (57)

где l1 - длина бурильного инструмента от забоя до УБТ, м,

l2 - длина инструмента от забоя до верхней осевой опоры ГЗД, l2=2,8 м.

Длина стальных труб

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru , (58)

где G, Gу , Gтб - осевая нагрузка на долото, вес УБТ и забойного двигателя, кН,

в - коэффициент учитывающий Архимедову силу.

qст - вес 1м стальных труб в воздухе с учетом замковых соединений, кН.

qст = mст · g Н/м.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru , (59)

где qу - вес 1 метра УБТ, qу = mу · g Н/м.

Длина ЛБТ:

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru , (60)

Пример: интервал 40-705 м.

Кп =4, F = 0,052 м2, R = 0,1475 м, tп = 0,035 м, rп = 0,075 м.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru

= 0,0121 с.

l1 = 0,35 + 0,4 + 0,58 + 0,56 + 0,45 + 25,7 = 28,04 м,

l2 = 2,8 м,

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м,

Принимаем lу = 16 м.

qст = mст · g = 26,7 · 9,81 = 0,262 кН/м.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru кН.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru кН.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м.

Длина ЛБТ

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru м.

Принимаем длину lЛБТ = 559 м.

Остальные интервалы рассчитываются по вышеприведенной методике. Результаты расчетов сводятся в таблицы 36, 37.

Определяем растягивающие напряжение в верхнем сечении колонны из труб ЛБТ при наиболее тяжелых условиях для колонны, когда колонна поднимается из искривленной скважины с относительно большой скоростью при циркуляции жидкости в скважине. Интервал 0-2585 метров.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru , (61)

где Кд = 1,3 - коэффициент динамичности при подъеме или спуске колонны,

FТЛ - площадь поперечного сечения тела ЛБТ, м2,

FВ - площадь поперечного сечения канала труб, м2,

Dср = 0,104 м - средний внутренний диаметр канала труб,

qЛБТ - вес 1 м ЛБТ, Н/м,

вЛБТ - величина в для ЛБТ,

GТР - величина сил трения колонны о стенки скважины, Н.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru ,

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru ,

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru ,

РТ = 6,1 МПа, РГД = 0,41 МПа, Gз = 10,153 ∙ 103 Н.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru МПа.

После расчета колонны на прочность проверяем выполнения условия

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru , (62)

где sт = 274 МПа - предел текучести, рассчитываемых на прочность труб,

К3 = 1,5 - коэффициент запаса прочности для бурильных труб при бурении забойным двигателем.

Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны - student2.ru ,

120 ≤ 183 - условие выполняется, значит, компоновка колонны выбрана правильно.

В таблицах 36, 37 приведены характеристика и параметры компоновок бурильной колонны по интервалам.

Таблица 36 - Параметры компоновки бурильной колонны

Интервал по стволу, м Длина секции, м Тип секции Диаметр, мм Марка стали Толщина стенки, мм Интервал установки секции (снизу-вверх), м Вес, кН
от (низ) до (верх) секции нарастаю-щий
Бурение под направление
0-40 УБТС Д 44,0 33,91 33,91
ТБПК Д 9,0 4,192 38,102
Бурение под кондуктор
40-705 i. УБТС Д 44,0 688,1 672,1 22,61 22,61
                 
               
Бурение под эксплуатационную колонну
705-2585 ii. УБТС Д 44,0 2554,4 2542,4 16,952 16,952
                 
                 
                       

Таблица 37 - Характеристика компоновок бурильной колонны

Услов-ный номер КНБК Интервал бурения, м Элементы КНБК Назначение  
типоразмер, шифр ГОСТ, ОСТ на изготовление наруж-ный диаметр, мм длина, м вес, кН  
от (верх) до (низ)  
 
III 393,7 М-ЦГВУ R227 ГОСТ 20692-2003 393,7 0,53 1,68 Бурение под направление, проработка  
УБТ ТУ 14-3-835-79 33,9  
III 295,3 МС3-ГНУ R37 ГОСТ 20692-2003 295,3 0,425 0,92 Разбуривание башмака направления, бурение под кондуктор вертикального участка  
ТСШ-240 (1 секция) ГОСТ 26693-85 9,742 19,53  
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85 0,58 0,50  
УБТ ТУ 14-3-835-79 178,0 22,61  
III 295,3 МС3-ГНУ R37 ГОСТ 20692-2003 295,3 0,425 0,92 Проработка интервала  
Калибратор 13КИ-295,3МСТ ОСТ 39-078-79 295,3 0,74 1,12  
ТСШ-240 (1 секция) ГОСТ 26693-85 9,742 19,53  
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85 0,58 0,50  
УБТ ТУ 14-3-835-79 178,0 22,61  
(247) III 295,3 МС3-ГНУ R37 ГОСТ 20692-2003       Бурение интервала набора кривизны  
Калибратор 9КП-295,3МСТ ОСТ 39-078-79        
ТСШ-240 (1 секция) ГОСТ 26693-85        
Кривой переводник ГОСТ 26673-85        
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85      
Телесистема Sperry-Sun, Halliburton        

Продолжение таблицы 37

(247) (705) III 295,3 МС3-ГНУ R37 ГОСТ 20692-2003       Стабилизация зенитного угла
Калибратор 9КП-295,3МСТ ОСТ 39-078-79      
ТСШ-240 (1 секция) ГОСТ 26693-85      
Центратор 292 мм ТУ ЦБПО БНО ОАО «СНГ»      
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85    
УБТ ТУ 14-3-835-79      
(705) III 295,3 МС3-ГНУ R37 ГОСТ 20692-2003       Шаблонировка (проработка) под кондуктор
Калибратор 9КП-295,3МСТ ОСТ 39-078-79      
ТСШ-240 (1 секция) ГОСТ 26693-85      
Центратор 292 мм ТУ ЦБПО БНО ОАО «СНГ»      
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85      
УБТ ТУ 14-3-835-79      
(705) (984) III 215,9 МС-ГН R44 ГОСТ 20692-2003       Разбуривание башмака кондуктора, стабилизация зенитного угла
Калибратор 9-КП 215,9МС ОСТ 39-078-79      
3ТСШ1-195 (3 секции) ГОСТ 26673-85      
Кольцо СТК (РСТК) ТУ ЦБПО БНО ОАО «СНГ»      
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85    
БП –165,1 ГОСТ 26.008-85      
УБТ ТУ 14-3-835-79      
                     

Продолжение таблицы 37

(984) (1756) III 215,9 СЗ-ГНУ R51 ГОСТ 20692-2003       Стабилизация зенитного угла
Калибратор 9-КП 215,9МС ОСТ 39-078-79      
3ТСШ1-195 (3 секции) ГОСТ 26673-85      
Кольцо СТК (РСТК) ТУ ЦБПО БНО ОАО «СНГ»    
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85      
БП –165,1 ГОСТ 26.008-85      
УБТ ТУ 14-3-835-79      
ТБПК 127x9 ГОСТ Р 50278-92      
ЯСС ТУ 14-3-1571-88      
(1756) (2085) III 215,9 СЗ-ГАУ R269 ГОСТ 20692-2003       Бурение интервала стабилизации зенитного угла, набора кривизны
Калибратор 9-КП 215,9МС ОСТ 39-078-79      
ДГР-178.6/7.57 ТУ 3664-005-14030039-2000      
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85      
БП –165,1 ГОСТ 26.008-85      
Телесистема Sperry-Sun, Halliburton      
ТБПК 127x9 ГОСТ Р 50278-92      
ЯСС ТУ 14-3-1571-88      
(705) (2085) III 215,9 СЗ-ГАУ R269 ГОСТ 20692-2003       проработка под эксплуатацион-ную колонну
Калибратор 9-КП 215,9МС ОСТ 39-078-79      
УБТ ТУ 14-3-835-79      
КОБК ″178″ГМ ГОСТ 26.008-85      
ТБПК 127x9 ГОСТ Р 50278-92      
БП –165,1 ГОСТ 26.008-85      
ЯСС ТУ 14-3-1571-88      
                   

Продолжение таблицы 37

Наши рекомендации