Контрольная работа: Сущность и классификация видов бурения

Задача №1

Рассчитать одноразмерную бурильную колонну на прочность для турбинного способа бурения по исходным данным, приведенным в таблице 1

Методические указания к задаче 1.

Перед решением задачи1 необходимо изучить материал, изложенный в третьей главе (часть 2) 2 и главе второй (часть 3) 3, задачи 11,13. Общие рекомендации по расчету бурильных колонн при бурении забойными двигателями. электробурение горный порода алмазный

Диаметр УБТ определяют в зависимости от диаметра долота по таблице 29 3

Размеры и масса 1м трубы даны в таблице 28 3

Для первой нижней секции бурильной колонны при расчете следует брать трубы из стали группы прочности D с минимальной для данного диаметра труб толщиной стенки, а для последующих секций берутся трубы более прочные, т.е. с большей толщиной стенки или группы прочности стали с большим пределом текучести.

Техническая характеристика бурильных труб приведена в таблице 22,23 и 24 3

Дано:

H - 2900 м. - глубина скважины

Тип бурильных труб - ТБПВ

d - 114 мм. - диаметр буровой тирубы

Dd - 190,5 мм. - диаметр долота

Pдол - 0,15 МН - нагрузка на долото

Тип турбобура - 3ГСШ - 172

Dтур - 172 мм. - диаметр турбобура

G - 0,03 MH - вес турбобура и долота

( Pn + P0) - 7,3 Мпа - перепад давления в турбобуре и на долоте

Pб.р. -1,18 г/см3 - плотность бурового раствора

Pм - 7,85 г/см3 - плотность материала труб

Решение:

Для осложненных условий бурения долотом диаметром 190,5 мм. Выбираем УБТ диаметром 146 мм.

d - 140; 146 мм. - диаметр бурильной колонны

d/D = 140/172 = 0,81 - отношение диаметра.

qубт = 0,0009512 МН - теоретическая масса

=165 м

· Принимаем lубт =175 м. т.е. 7 свечей по 25 м.

Qубт = 175*0,00095 = 0,166МН

Крутящий момент 26000 - 32000 н*м

qбт = 31,4 кг = 0,000307 - вес 1 м. колонны

Qпр = 1,30 МН. - Предельная нагрузка

Fk = 132,7 см2

Тогда по формуле :

Qp = Qпр / n; для осложненных условий бурения находим дом=пустимую растягивающую нагрузку

Qp8д = 1,30/1,35= 0,96

n = 1,35 коэффициент запаса прочности

· Определяем допустимую глубину спуска 146 мм труб ( группы прочности Д ; толщиной стенки 8 мм; по формуле :

,

· Следовательно, первая секция колонны (нижняя) длиной 2300 м будет составлена из труб прочности Дс толщиной стенки 8 мм. Вторую секцию можно комплектовать трубами из стали группы прочности К с толщиной стенки 8 мм.

Находим предельную нагрузку:

Qпр9д = 1,45 МН

Qпр8к = 1,65 Н

Тогда:

Qр9д = 1,45/1,35 = 1,07 МН

Qр8к = 1,65/1,35 = 1,22 МН

· Определяем длину второй секции по формуле:

,

С учетом длины УБТ

lубт = 165м.

Общая длина колонны

L = lдоп + l2 + lубт = 2300 + 866 + 175 = 3341м.

Значит для 2 варианта достаточно принять 461м труб из стали прочности К с толщиной стенки 8мм (2300 + 461 + 175 = 2936м.

· Для первого варианта определяем длину 3 секции, которую будем комплектовать трубами из стали группы прочности Д с толщиной стенки 11 мм.

Находим, что для данных труб предельная нагрузка равна:

Qp11д = 1,7 МН;

qбт11д = 39,3 *10-5 МН

Тогда :

Qр11д = 1,7/1,35 = 1,25 МН

· Длина 3 секции

Принимаем

l3(11д) = 81м.

L = 2300+333+81+175 = 2889 м

Для турбинног способа бурения рекомендуется принимать 2 вариант

Задача №2

Рассчитать на прочность бурильную колонну для бурения вертикальной скважины роторным способом в неосложненных условиях по исходным данным в таблице 2

Методические указания к задаче 2.

При решении задачи 2 руководствоваться методикой, приведенной в 3, задачи 12-16. Кроме того, необходимо рассмотреть общие рекомендации по расчетубурильных труб при роторном способе бурения, изложенные 3 стр. 72-76

Дано:

H = 3400 м. - глубина скважины

Тип бурильных труб - ТБВК

d = 114 мм. - диаметр бурильных труб

у =10 мм. - толщина стенок бурильных труб

Pд = 0,15 МН - осевая нагрузка на долото

Dд = 190,5 мм. - диаметр долота

n = 10,05 - частота вращения долота

( Pn + P0) = 7,3 Мпа - перепад давления в трубах и на долоте

Pб.р. = 1,18 г/см3 - плотность бурового раствора

Pм = 7,85 г/см3 - плотность материала труб

Qубт = 0,166 МН - вес УБТ

lубт =175м - Длина УБТ

Решение:

Расчет на выносливость:

Переменные напряжения изгиба определяется по формуле :

Где:

Е = 21*106 - модуль упругости

0,686

f = 0,5*(Dскв - D3) = 2,7 см

Dскв = 1,1 * Dдол = 11 * 19,05 = 20,95 см

D3 = 15,5 см - диаметр замка

Wизг - момент сопротивления высаженного конца в основной плоскости резьбы, в опасном сечении

Dнвк - наружный диаметр высаженного конца

= 7274

Qm = 2*= 5,5 Мпа

· Для сечения непосредственно над УБТ длина полуволны определяется по формуле:

Учитывая небольшую разницу между длиной трубы и полуволны, принимаем

L = 21см

Q-1 = 310

(Q-1)Д = 120

(KQ)Д = 310/120 = 2,5

Согласно формуле:

Тогда:

· Определяем Коэффициент запаса прочности на выносливость по формуле:

Расчет на статическую прочность:

Принимаем длину первой секции, составленную из труб B127*9Д ГОСТ 621-75, равную 2200 м.

Вес этой секции составит 2200 * 231 = 508200 = 0,508 МН

Fтр - площадь сечения

Мощность бурильной колонны определим по формуле

Nв - мощность расходуемая на вращение бурильной колонны

,

L - длина колонны

D - наружный диаметр бурильных труб

n - частота вращения бурильной колонны

Dдол - диаметр долота

Крутящий момент для вращения бурильной колонны:

С - коэффициент крекпости пород

с=6,95 - для пород ср. крепкости

· Напряжение кручения :

,

· Коэффициент запаса прочности:

,

что допустимо > 1,45

Задается глубина спуска второй секции, равной 3200 м.; Трубы из стали группы прочности К. Расчет проводим аналогично приведенному:

Вес труб - 3200 * 231 = 739200 Н = 0,739 МН

что допустимо

· Таким образом, длина 2 секции составит

l2 = lдоп9к -lдоп8д =3200 - 2200 = 1000

· Третью секцию сосотавляем из труб группы прочности Е

Допустимую глубину спуска принимаем равной глубине скважины т.е. 3400

Вес труб - 3400*231 = 785400 Н = 0,785 МН

,

что допустимо

· Длина третьей секции равна:

l3 = lдопЕ - lдопК - lубт = 3400 - 3200 - 175 = 25

Литература

1. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтянных и газовых скважин М., Недра., 1985г.

2. Эляшевский И.В., Сторонский М.Н., Орсуляк Я.М., Типовые задачи и расчеты в бурении .М., Недра., 1985г.