hд = 57 м; tб = 129 ч; Uм = 0.43 м/ч.
hд = 58.3 м; tб = 138 ч; Uм = 0.4 м/ч.
Результаты расчетов сводим в таблицу 9.1
Таблица 9.1
| Интервал одинаковой буримости | Конкурирующие типы долот | Оптимальный режим | Прогнозируемые показатели работ долота | Рациональный тип долот | ||||
| Рд, кН | nд,об/мин | hд,м | tб,ч | Uм,м/ч | С,Руб/ч | |||
| 1615-1815 | 215,9 С3 ГАУ | 180 | 49 | 57 | 129 | 0,43 | 26978 | 215,9 С3ГАУ |
| 215,9 МС3ГАУ | 180 | 49 | 58,3 | 138 | 0,4 | 29365 | ||
10. ВЫБОР И РАСЧЕТ КОМПОНОВКИ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ БУРЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ИНТЕРВАЛОВ
10.1 Турбинный способ бурения
10.1.1 Расчет компоновки УБТ
Выбираем диаметр первой ступени УБТ, расположенной над турбобуром.
dубт(1) = (0.65 – 0.85)*0.2159 = 0.14 – 0.184 м.
С учетом табличных данных окончательно dУБТ(1) = 0,178 м.
По табличным данным согласно диаметру долота выбираем диаметр бурильных труб.
Днк = dн = 0.127 м.
dнк/dубт(1) = 0.127/0.178 0.71 < 0.75
По этому предусматриваем установку второй ступени УБТ диаметром
dубт(2) =0,146 м.
поскольку
dубт(1)/dубт(2) = 0,146/0,178 = 0,82 > 0,75, то наружные диаметры УБТ выбраны правильно.
По табличным данным находим тип УБТ: УБТ – 178 и УБТ – 146 изготовленные из стали «Д».
Примем коэффициент λ1 = 0,7.
Определим длину двухступенчатой УБТ для создания необходимой осевой нагрузки Рд =200 кН.
Lубт = 1.15*Pд/(g*(1-ρ/ρн)*[λ1*qубт(1)+1/(n-1)*(1-λ1)*qубт(1))]*cosα) = 120 м.
Найдем длину первой ступени УБТ:
Lубт(1) = λ1*Lубт
Lубт(1) = 0,7*120 = 84 м.
Lубт(2) = 120 – 84 = 36 м.
Окончательно принимаем Lубт(1) = 75 м , т.е. 3 свечи по 25 метров,
Lубт(2) = 50 м , 2 свечи по 25 метров.
Общий вес УБТ в жидкости:
Qкнбк = g*(Gзд + qубт(1)* Lубт(1) + qубт(2)* Lубт(2) )* ( 1-ρ/ρн)
Qкнбк = 9,81(4790 + 156*75 + 103*50)*(1-1020/7850) = 184 кН.
Общая длина всей компоновки низа бурильной колонны:
Lкнбк = Lзд + Lубт(1) + Lубт(2) = 25,7 + 75 + 50 = 150,7 м.
10.1.2 Расчет колоны бурильных труб на статическую прочность
Длину НК примем равной 250 м. Его будем комплектовать из труб типа ТБПВ 127*9Д (предел текучести δ = 373 мПа).
Вес НК в жидкости вычисляем по формуле:
Qнк = g*Lнк*qнк*( 1-ρ/ρн)
Qнк = 9,81*250*29,8(1 – 1020/7850) = 63,7 кН.
Возможный перепад давления в долоте при использовании гидромониторного эффекта (Uд = 80 м/с)оценим по формуле:
∆Pд = ρ* Uд/(2*μ)
∆Pд = 1020*80/(2*0.95) = 3.5 мПа.
Перепад давления в турбобуре найдем по формуле:
∆Pт.б = ∆Pт.б*ρ/ρт*(Q/Qr)
∆Pт.б = 4,5*10*1020/1200*(0,04/0,03) = 6,6 мПа.
Растягивающее напряжение в верхнем сечении НК определим по формуле:
δр= [k*(Qкнбк + Qнк ) + (∆Pзд + ∆Pд)*Fk(1)]/Frp(нк)
δр=[1,1*(184*10+63,7*10)+(6,6*10+3,5*10)*93,3*10]/33,4*10 = 109 мПа.
Коэффициент запаса прочности рассчитываем по формуле:
кд = ν *δт/ (δр+3τ) = 0,8*303*10/ ((109*10 )+(18,7*10 )) = 2
Что выше допустимого значения кд = 1,35
Допустимую длину 1-й секции труб вычислим по формуле:
L1 = [Qзап(1) – k*( Qкнбк + Qнк)*( ∆Pз б+∆Pд)* Fk(1)]/(k*g*q*(1-ρ/ρн))
Где Qзап(1) = ν*Qр(1)/кз = 0,8*1400*10/2 = 560 кН
Тогда
L1 = [560*10 – 1,1*(184*10+63,7*10)-(6,6*10+3,5*10)*93,3*10]/
(1,1*9,81*25*8*(1-1000/7850)) = 691 м.
уточним длину первой секции труб:
L1 = 900 – 25,7 – 150,7 – 250 = 473,6 м.
Вес первой секции труб в жидкости определим по формуле:
Q1 = g*L1*q1*(1-ρ/ρн)
Q1 = 9,81*473,6*25,8*(1-1020/7850) = 120 кН.
Проверим прочность верхней трубы 1-й секции при спуске их в клиновом захвате.
Примем длину плашек 400 мм и коэффициент С = 0,7.
nзап = C*Qкл/(Qкнбк + Qкн + Q1) = 0.7*1180*10/((184 + 63.7 + 120)*10) = 2.25
что выше допустимого значения 1,1
По табличным данным крутящий момент для свинчивания УБТ, изготовленных из стали «Д» : УБТ – 178 – 26 кН и УБТ – 146 – 15 кН.
По таблице для соединения труб ТБПВ 177*9 выбираем замки типа 3П-127 с минимальным диаметром проходного отверстия 170 мм.
По табличным данным для свинчивания замков необходимый крутящий момент равен 22,3 кН.
Результаты расчетов сводим в таблицу.
Таблица 10.1
| Показатели | Номер секции | |||
| УБТ | УБТ | НК | 1 | |
| Наружный диаметр труб, мм | УБТ-146 | ТБПВ-127 | ТБПВ-127 | |
| Внутренний диаметр труб, мм | 90 | 74 | 109 | 109 |
| Интервал расположения секций, м | 799,3-874,3 | 749,3-799,3 | 499,3-249,3 | 0-499,3 |
| Группа прочности материала труб | Д | Д | Д | Д |
| Длина секций | 75 | 50 | 250 | 499,3 |
| Нарастающий вес колонны, кН | 132 | 184 | 247,7 | 367,7 |
10.3 Роторный способ бурения
10.3.1 Расчет компоновки УБТ
Выбираем диаметр первой ступени УБТ, расположенной над турбобуром.
dубт = 0,7*0.2159 = 0,17 м.
С учетом табличных данных окончательно dУБТ(1) = 0,178 м.
По табличным данным выбираем диаметр бурильных труб.
dн = 0.127 м.
примем диаметр труб равным диаметру остальных бурильных труб:
Днк = dн = 0.127 м.
dнк/dубт(1) = 0.127/0.178 = 0.71
По табличным данным находим тип УБТ: УБТ-178, изготовленной из стали «Д».
Определим длину одноступенчатой УБТ для создания необходимой осевой нагрузки Рд =180 кН.
Lубт = 1,15*180*10/[9,81*(1-1020/1785)*145] = 175 м.
Окончательно принимаем Lубт = 175 м , т.е. 7 свечи по 25 метров,
Общий вес УБТ в жидкости:
Qкнбк = 9,81(175*145)*(1-1020/7850) = 196 кН.
Lкнбк = 175 м.
10.3.2 Расчет колоны бурильных труб на статическую прочность
Длину НК примем равной 250 м. Его будем комплектовать из труб типа ТБПВ 127*9Д .
Вес НК в жидкости вычисляем:
Qнк = 9,81*250*29,8(1 – 1090/7850) = 62,7 кН.
Растягивающее напряжение в верхнем сечении НК определим по формуле:
δр=[1,1*(196*10+62,7*10)+3,86*10*93,3*10]/33,4*10 = 95 мПа.
Коэффициент запаса прочности рассчитываем по формуле:
кз = 0,8*373*10/ ((95*10 )+3*(19**10 )) = 2,94
Что выше допустимого значения кд = 1,45
Допустимую длину 1-й секции труб вычислим по формуле:
L1 = [Qзап(1) – k*( Qкнбк + Qнк) - ∆Pд* Fk(1)]/(k*g*q*(1-ρ/ρн))
где
Qзап(2) = 0,8*1840*10/(1,04*1,45) = 976 кН
тогда
L1 = [976*10 – 1,1*(196*10+62,9*10) – 3,86*10*93,3*10]/
(1,1*9,81*29,8*(1-1090/7850)) = 1366 м.
уточним длину первой секции труб:
L1 =L – Lкнбк – Lнк = 1806 – 175 – 250 = 1381 м.
Вес первой секции труб в жидкости:
Q1 = 9,81*1381*29,8*(1-1090/7850) = 347 кН.
Проверим прочность верхней трубы 1-й секции при спуске их в клиновом захвате.
Примем длину плашек 400 мм и коэффициент С = 0,7.
nзап = C*Qкл/(Qкнбк + Qкн + Q1) = 0.7*1560*10/((196 + 62,9 + 347)*10) = 1,65
что выше допустимого значения 1,1
По табличным данным крутящий момент для свинчивания УБТ, изготовленных из стали «Д» : УБТ – 178 – 26 кН.
По таблице для соединения труб ТБПВ 177*9 выбираем замки типа 3П-127 с минимальным диаметром проходного отверстия 170 мм.
По табличным данным для свинчивания замков необходимый крутящий момент равен 22,3 кН.
Результаты расчетов сводим в таблицу.
Таблица 10.3
| Показатели | Номер секции | ||
| УБТ | НК | 1 | |
| Наружный диаметр труб, мм | УБТ-178 | ТБПВ-127 | ТБПВ-127 |
| Внутренний диаметр труб, мм | 90 | 109 | 109 |
| Группа прочности материала труб | Д | Д | Д |
| Интервал расположения секции | 1631-1806 | 1381-1631 | 1381-0 |
| Длина секции, м | 175 | 250 | 1381 |
| Нарастающий вес колонны, кН | 196 | 258,7 | 605,7 |
11. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ
11.1 Выбор состава промывочной жидкости
В состав бурового раствора, применяемого при бурении интервала 1744-1806 м. будут входить следующие компоненты:
1. В качестве дисперсной фазы используется вода.
2. Глина – является важной частью дисперсной фазы.
3. Кальцинированная сода NaCO. Ее ввод в буровой раствор необходим для связывания ионов Са и регулирования водородного показателя рН.
4. Карбоксилметилцеллюлоза(КМЦ) с высокой степенью полимеризации.
5. Барит – добавляют в раствор для увеличения плотности бурового раствора.
6. Полиакриламид(ПАА) – добавляют в раствор в качестве стабилизатора.
11.2 Расчет массы материала для раствора
Масса материала для раствора, расходуемого при бурении в интервале 1744-1806 м:
m = f*g*Vбур
где
g– концентрация компонентов в буровом растворе, кг/м.
a– повышающий коэффициент, учитывающий расход реагентов на повторные обработки раствора в процессе бурения (a=1,04).
Рассчитываем массу глины(130 кг/м):
m = 1,04*130*3,25 = 439,4 кг.
Масса кальцинированной соды(4 кг/м):
m= 1,04*4*3,25 = 13,52 кг.
Масса мела(110 кг/м):
m= 1,04*110*3,25 = 371,8 кг.
Масса КМЦ(4 кг/м):
m = 1,04*4*3,25 = 13,52 кг.
Масса полиакриламида(2 кг/м):
m= 1,04*2*3,25 = 6,76 кг.