Материал: Проект строительства эксплуатационной скважины на нефть глубиной 2900 м на Правдинском нефтяном месторождении

Q₁ - вес долота и КНБК, Н;

 - длина БТ, м;

 - длина УБТ, м;

 - приведенный вес 1 метра БТ, Н;

 - приведенный вес 1 метра УБТ, Н;

ΔР - перепад давления в бурильной колонне и долоте в МПа (0,1¸0,35);

- ускорение свободного падения,

- плотность бурового раствора,

- плотность стальных труб,

9. Определение растягивающего напряжения при бурении:

10.    По 3 теории прочности общее напряжение от растяжения и кручения при бурении:

Материалом для элементов бурильной колонны берем сталь группы прочности К, для которой временное сопротивление разрыву равно =687 МПа.

Промежуточная колонна (900 -2040м):

1. Определение необходимой длины УБТ L_УБТ, чтобы создать достаточную осевую нагрузку на долото P_д и нейтральное сечение приходилось на УБТ (сечение О-О) по формуле:

,

Определим необходимое количество труб (используем трубы длиной 6 м):

2. Определение длины БТ:

3. КНБК для бурения под промежуточную колонну:

При бурении кондуктора будет использовано трехшарошечное долото согласно ГОСТ 20692-75 III 238,1 МС-ГВ:,

Забойный двигатель: ТВШ-195 (Турбобур со вставным шпинделем, диаметр 195 мм.)

Центратор: ЦЦ-4-245/295;

Калибратор: КШЗ - 238,1;  (калибратор шарошечный с зубьями, выполненными заодно с телом шарошки) Вес КНБК равен Q₁:

Q₁ = Q_д+2Q_ц +Q_{калибр+} Q_тб =441+2*53,9+117,2+14400=15066 Н

4. Определение наибольшего усилия растяжения Q_р (в ньютонах), возникающее в момент начала подъема бурильной колонны из скважины:

,

Растягивающее напряжение (в паскалях) определяется из выражения:

буровой пластовый нефтяной скважина

,

Материалом для элементов бурильной колонны берем сталь группы прочности Л, из таблицы 12 предел текучести равен =637 МПа.

5. Определение напряжения кручения (в паскалях):

,

где М_кр - крутящий момент, Н*м,

W_кр - полярный момент сопротивления площади поперечного сечения труб при кручении, м³.

,

где k_д - безразмерный коэффициент динамичности приложения нагрузки k_д=1,5-2;

N - мощность, реализуемая при бурении, Вт;

Угловая скорость вращения бурильной колонны, рад/с:

n-частота вращения бурильной колонны, мин^-1  

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения труб при кручении W_кр:

6. Мощность на привод бурильной колонны N складывается из мощности на ее холостое вращение N_хв  и мощности, передаваемой на долото N_д:

N = N_х.в.+N_д

Мощность N_хв определяется по  формуле, кВт:

 , 

Мощность, передаваемая на долото N_д,  кВт:

, где

N=N_х.в.+N_д =8,4+4,15=12,55 кВт.

7. Усилие растяжения колонны в процессе бурения:

9. По 3 теории прочности общее напряжение от растяжения и кручения при бурении:

Материалом для элементов бурильной колонны берем сталь группы прочности Е, для которой временное сопротивление разрыву равно =735 МПа

Экплуатационная колонна (2040-2913 м):

1. Определение необходимой длины УБТ L_УБТ, чтобы создать достаточную осевую нагрузку на долото P_д и нейтральное сечение приходилось на УБТ (сечение О-О) по формуле:

,

Определим необходимое количество труб (используем трубы длиной 6 м):

2. Определение длины БТ:

3. КНБК для бурения под эксплуатационную колонну:

Выбираем трехшарошечное долото согласно ГОСТ 20692-75 III 161 С-ЦВ

Забойный двигатель: ТР-145  (Турбобур редукторный, диаметр 145)

Центратор: ЦЦ-4-219/270

Калибратор выбираем шарошечный по ОСТ 26-02-1498-76, ТУ 41-01-044-74 типа КШЗ-161:

Н (m=111,4 кг) (калибратор шарошечный с зубьями, выполненными заодно с телом шарошки).

Вес КНБК равен Q₁:

Q₁=Q_д+2Q_ц +Q_тб+Q_калибр=235,2+2*68,6+8000+1091,72=9464,12 Н

4. Определение наибольшего усилия растяжения Q_р (в ньютонах), возникающее в момент начала подъема бурильной колонны из скважины:

,

5. Растягивающее напряжение (в паскалях) определяется из выражения:

,

Материалом для элементов бурильной колонны берем сталь группы прочности Л, для которой предел текучести равен =637 МПа.

6.   Определение напряжения кручения (в паскалях):

,

где М_кр - крутящий момент, Н*м,

W_кр - полярный момент сопротивления площади поперечного сечения труб при кручении, м³.

,

где k_д - безразмерный коэффициент динамичности приложения нагрузки k_д=1,5-2;

N - мощность, реализуемая при бурении, Вт;

Угловая скорость вращения бурильной колонны, рад/с:

n-частота вращения бурильной колонны, мин^-1  

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения труб при кручении W_кр:

7. Мощность на привод бурильной колонны N складывается из мощности на ее холостое вращение N_хв  и мощности, передаваемой на долото N_д:

N=N_х.в.+N_д

Мощность N_хв определяется по  формуле, кВт:

 , 

Мощность, передаваемая на долото N_д,  кВт:

, где

N=N_х.в.+N_д =6,2+4,7=10,7 кВт.

8. Усилие растяжения колонны в процессе бурения:

9. Определение растягивающего напряжения при бурении:

10. По 3 теории прочности общее напряжение от растяжения и кручения при бурении:

.

Материалом для элементов бурильной колонны берем сталь группы прочности Е, для которой временное сопротивление разрыву равно =784 Мпа

.9 Расчёт цементирования обсадных колонн

Цементирование скважины осуществляется с целью разобщения пластов с заполнением заданного интервала затрубного пространства скважины. Геологические условия для данной скважины позволяют применять одноступенчатое цементирование. Расчёт цементирования производим в соответствии с методикой, предложенной [9].

Ø Расчет цементирования кондуктора:

Объём буферной жидкости:

,

где  - объём буферной жидкости, ;

 - диаметр скважины, ;

 - наружный диаметр обсадной колонны, ;

 - высота буферной жидкости, ,(обычно варьируется от 200 до 250 м).

1. Объём цементного раствора для цементирования обсадной колонны:

,

где  - объём цементного раствора для цементирования обсадной колонны, ;

 - диаметр скважины, ;

 - внутренний диаметр обсадной колонны, ;

 - наружный диаметр обсадной колонны, ;

 - высота подъема цементного камня, ;

 - высота цементного стакана, ;

 - коэффициент запаса цементного раствора, учитывающий неровности ствола скважины, .

2. Объём продавочной жидкости:

,

где  - объём продавочной жидкости, ;

 - внутренний диаметр обсадной колонны, ;

 - высота обсадной колонны, ;

 - высота цементного стакана, ;

3. Масса сухого цемента для приготовления необходимого объёма цементного раствора:

,

Плотность ц.р. для данного интервала выбираем 1500 кг/м3 т.к. Pг.с.ц.р-ра. < Pпогл.

Плотность тампонажного раствора должна быть не ниже плотности бурового раствора. Ограничением верхнего предела плотности тампонажного раствора при прочих равных условиях является недопущение разрыва пород под действием гидродинамического давления в процессе цементирования.

где  - масса сухого цемента для приготовления необходимого объёма раствора,          ;