 |
Расчет бурильной колонны
|
|
|
|
Проектировочный расчет колонны бурильных труб заключается в выборе рационального варианта из множества доступных компоновок.
Компоновки низа бурильной колонны выбраны на основе данных таблицы 4.2 и действующих инструктивных документов.
Выполняем проектировочный расчет бурильной колонны при следующих исходных данных:
1. Вид технологической операции – бурение.
2. Скважина наклонно направленная, профиль скважины состоит из четырех участков (см. рис. 2) – Н=2811м, Нв=60м, R=570м, α=20
Н – глубина скважины по вертикале, м;
Нв – глубина вертикального участка, м;
R – радиус искривления участка, м;
α - минимальный угол наклона ствола скважины.
3. Интервал бурения 1450-2811м
4. Бурение ведется под эксплуатационную колонну диаметром 146мм.
5. Конструкция обсадной колонны, спущенной к началу бурения данного интервала: от 0 до 240м – кондуктор диаметром 245мм.
6. Способ бурения роторный. Частота вращения колонны 60об/мин.
7. Диаметр долота Dд=215.9мм.
8. Осевая нагрузка на долото Qд=15тс (147.2кН).
9. Удельный вес (плотность) бурового раствора γж=1.2кгс/см3 (кг/см3).
10. Наружное давление 2.9кгс/мм2 (28.4МПа).
11. Перепад давления на долоте 0.75кгс/мм2 (7.4МПа).
12. Коэффициент трения колонны о породу =0.3.
13. Условия бурения – нормальные.
14. Клиновой захват ПКР-560 с длиной клина lк=400мм=0.4м.
Расчет УБТ
Необходимо определить типы утяжеленных бурильных труб, диаметры и длины ступеней компоновки УБТ.
Диаметр УБТ определяется из условия обеспечения стабильной жесткости колонны труб, конструкции скважины. Длина определяется с учетом нагрузки на долото.
Исходя из требования гидравлики наружной диаметр основной ступени D01 должны соответствовать диаметру долота Dд (или диаметру расширителя), для не осложненных условий бурения выбираем по таблицы с наружном диаметром D01=178мм (внутренний диаметр d01=80мм, вес 1м q01=155.9кгс или 1530Н), эти трубы обладают необходимой жесткостью при бурении под кондуктор 146мм. Можно пользоваться также следующими приближенными соотношениями, для долота диаметром Dд=295.3мм выбираются УБТ с диаметром, ближайший значениям 0.85Dд для нормальных и 0.75Dд для осложненных условий бурения. При бурении забойным двигателем диаметр основной ступени УБТ не должен превышать диаметра турбобура.
|
|
|
Соотношения УБТ первой ступени должны удовлетворять требованию минимальной жесткости, а именно: во всех случаях жесткость на изгибе основной ступени УБТ должна быть не меньше жесткости обсадной колонны (ОК), под которую ведется бурение, то есть (EJ)01>(EJ)ок
или при Е01=Еок
(2.25)
D01,dок – наружный и внутренний диаметр 1-й (основной) ступени УБТ;
Dок, dок – наружный диаметр и толщина стенки ОК.
Для обеспечения плавного перехода по жесткости от УБТ к бурильным трубам компоновка УБТ в общем случае выполняется ступенчатой, при этом количество ступеней должно быть таким, чтобы при переходе к БТ и переходах между ступенями выполнялось условия
Dоп=1.33D1; 0.75D0(i-1)=D0i∙D0(i-1) i=1,3,…n; D1/D01=0.75
D1 – наружный диаметр бурильной трубы 1-й секции;
Dоп – диаметр переходной ступени;
i – порядковой номер ступени компоновки УБТ (снизу вверх);
n – количество ступеней компоновки УБТ.
Диаметр нижней секции бурильной колонны согласно таблицы должен составлять 127мм.
Dоп=(1.33*17)мм=169.3мм
Поэтому компоновку УБТ необходимо спроектировать ступенчатой.
Диаметр УБТ второй ступени (в мм) должен соответствовать 133.5<D02<178
этому условию, а также требованию обеспечивать плавный переход по жесткости к трубам последней ступени удовлетворяют УБТ диаметром 146мм (внутренней диаметр 74мм, вес 1м 97.7кгс или 958Н).
|
|
|
Длина второй переходной ступени УБТ l02, может равняться длине свечи или длине одной трубы, выбираем равной 8м.
Вычисляем длину первой (основной) ступени УБТ:
(2.26)
кд=1.175 – коэффициент нагрузки на долото;
Q0=7.85г/см3 – плотность (удельный вес) УБТ, г/см3;
l0i (i=2,..n) – длина i-й переходной ступени УБТ, м, l02=8м
Q=41кг – вес долота.
Принимаем l01=140м. Тогда общий вес компоновки УБТ на воздухе составляет
(2.27) Q=155.9*140+97.7*8=22607.6кгс (221564.6Н)
Общая длина компоновки УБТ составляет
l0= l01+ l02=(130+8)=138м (2.28)
Проверка на устойчивость:
В этом случае для ограничения прогибов и площади контакта УБТ со стенкой скважины рекомендуется устанавливать промежуточные опоры профильного сечения.
Наибольший поперечный размер промежуточных опор выбираем из таблицы равным 203мм
Необходимое расстояние между промежуточными опорами находим из зависимости
а=к0L0
к0 – коэффициент, зависящий от жесткости промежуточных опор и УБТ. Принимаем к0=1.25 для УБТ диаметром D0=159мм и к0=1.52 для D0=159мм. Принимаем к0=1.52
L0 – длина полуволны УБТ вращающейся колонны
(2.31)
n – частота вращения, об/мин;
lw - длина изогнутой части бурильной колонны, м;
(2.32)
а=1.52*19.8=30м
Количество промежуточных опор
m=l01/а=130/30=4 (2.33)
Момент свинчивания (затяжки) принятых УБТС.2 диаметром согласно приложении 19 составляют при Wто=65кгс/мм2 (640МПа), P=0.13 (графитовая смазка), Мзт=32150-63700Н*м (3280-6500кгс*м); для УБТ диаметром 146мм при Pто=45кгс/мм2 (440МПа), Мзт=1520-1930кгс*м (14900-1980Н*м).
|
|
|
