Условия работы бурильнойколонны

МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ И ИХ ВЫБОР

Совокупность параметров, существенно влияющих на процесс и показатели бурения, которые можно регулировать в процессе бурения, наз. режимом бурения.

Параметры бурения:

- текущая (мгновенная) мех. скорость,

- проходка на долото,

- стойкость долота,

- осредненная мех. скорость за 1 долбление,

- рейсовая скорость,

-техническая скорость,

-коммерческая,

-цикловая.

Существует 4 метода проектирования:

Метод аналогии. самый приближенный, грубый. Прим-ся тогда, когда остальные методы неприменимы. Режим выбирается по аналогии с режимами ранее пробуренных СКВ.(выбор способа, типа долот, проектир-е работ по борьбе с ослож-ми...). Режим будет уточняться с бурением каждой новой скважины.

Расчетный метод. В основу совершенствования режима принимается результаты изучения разреза м/р в процессе бур. первых скв.

Статистический метод. Основной. Необх-мо достаточное кол-во инф-ии о парам. бурения СКВ., ранее пробур. на этой площади. Далее разрез разбивается на режим. пачки, с пом различ. критериев по ф-лам рассчит-ся оптим. значения парам. бурения.

Метод адаптационной оптимизации. Непосредств. в пр-ссе бур-я с пом датчиков получают инф-ю о режимных параметрах, о св-вах г.п., величине давления и т.д. По мере изм-я забойных парам,(вскрыли другой пласт, изм-е давл-я и т.д.) происх. изм-е режимных параметров. Т.о. режим как бы адаптируется к изменяющимся условиям в процессе бурения.

При проектировании оптимального режима бурения пользуются уравнением кот-я описывает зависимость работы долота от всей совокупности факторов(геолог.,технолог.,субъективные).На практике используют частные решения.Выделяют аналитические модели (мат.описание зависимостей параметров режима работа долота и его показатели от геом.характеристик долота и показателей мех.св-в г.п.), эмпирические модели (параметры кот-х опр-ся по промысловым данным).Выделяют из эмпирических интегральные (описывают зависимость итоговых результатов долота от осн. факторов) дифференциальный (описывает результаты работы долота и его изнашивание во времени)

Влияние расхода бур.р-ра на процесс и показатели бурения Выбор оптимальной производительности буровых насосов.

Для долот с центральной промывкой

Имеет место 2 противоположных эффекта: улучшение

очистки забоя- способствующая росту мех.скорости;

увел-е угнетательного Р за счет роста гидрав-х сопрот-й

в КП- снижение мех.скорости.

На процесс очистки забоя также влияет осевая нагрузка на

долото, следовательно q_уд будет зависеть от G.

1- кривая при q_УД1

2- кривая при q_УД2 q_УД1>q_УД2>q_УД3

3- кривая при q_УД3

Для долот с гидромониторным эффектом

Гидромониторный эффект зависит от скорости истечения

бур.-р-ров ч/з насадки долота. Для мягких и средней

твердости гп V_и=45-60м/с.Для твердых и крепких гп

V_и>100м/с.При турбинном бурении малоэффективны

т.к. необходимо создать ^Р_Д=10МПа и при высокой частоте вращения время воздействия струи на определенный участок очень мало т.е. незначителен гидромониторный эффект.

Мех.скорость также зависит от режима течения у поверхности забоя:

- при Re=10³-10⁶ мех.скорость растет

- при Re>10⁶ мех.скорость const

Тип насоса и их число выбирается из условия обеспечения заданного расхода пром. ж. при этом max допустимое давление при выбранном D цилиндровых втулок должно быть больше расчетного.

1) выбирается необходимый расход бур.р-ра при бурении с ГЗД из 3 условий:

а) минимально необходимый расход Q₁ из условия нормальной очистки забоя

б) расход Q₂ обеспечивающий вынос шлама

в) расход ж. Q₃ для обеспечения нормальной работы ГЗД

2) рассчитывается суммарные потери Р в циркуляционной системе

3) выбирают тип бур.насоса из условия Q_н>= Q при, причем max допустимое Р насоса должно быть не более 80% от паспортного. В соответствии с этим получим хар-ки насоса.

4) строится НТС- номограмма (совмещенная хар-ка насоса, т/б, скв.). Чтобы обеспечить заданный расход необходимо использовать данные по насосу для 3 втулок. Для значений расходов высчитывается хар-ка скв. (это зав-ть потерь Р в элементах БК от подачи и глубины спуска). Расчет ведется для 3 расходов и 3 глубин.

По НТС- номограмме выбираем втулку, которая обеспечивает промывку скв. от шлама при бурении до заданной глубины, с min потерями Р.

УСЛОВИЯ РАБОТЫ БУРИЛЬНОЙКОЛОННЫ

Условия работы бурильной колонны зависят от весьма разнообразных факторов, наиболее существенные из ко­торых следующие:

Величина и характер действующих нагрузок; их сочетание определяет сложное напряженное состояние материала труб (некоторые из действующих нагрузок не поддаются определению с достаточной точностью); наличие мест концентрации напряжений (резьбовое соединение; сочленение элементов бурильной колонны раз­личной жесткости, например замка с бурильной трубой, бурильной трубы с УБТ и т.п.); коррозионное воздействие среды, в которой находится бурильная колонна (рН среды, электрический потенциал, вредные примеси в буровом растворе, температура); коррозионное воздействие влечет ухудшение показателей прочности материала труб и других элементов бурильной колонны; абразивное воздействие на бурильную колонну стенок скважины и твердых частиц, находящихся в циркулирую­щем буровом растворе; оно приводит к износу элементов бурильной колонны и соответственно к изменению их конструктивных размеров, что, в свою очередь, обусловливает рост напряжений при неизменной действующей нагрузке; возникновение колебательных процессов и резонансных явлений в бурильной колонне.

Величины и характер нагрузок, действующих на колонну, зависят от способа бурения, траектории и состояния скважины, применяемых режимов бурения, технического состояния наземного оборудования, оснащенности его средствами механизации, автоматизации и контроля, а также от квалификации бурового персонала.

В процессе бурения бурильная колонна подвергается действию статических, динамических и переменных (в том числе циклических) нагрузок. Характер действующих нагрузок и их распределение по колонне в значительной степени определяются способом бурения.
При любом способе бурения на колонну действуют:

Осевая нагрузка растяжения от собственного веса бурильной колонны, подвешенной в скважине, и пере­пада давления в долоте. Продольное усилие сжатия в нижней части бурильной колонны, разгруженной на забой. Осевые динамические (инерционные) нагрузки, возникающие при проведении CПO. Дополнитель­ные осевые нагрузки, необходимые для преодоления местных сопротивлений и сил трения при подъеме бурильной колонны и для освобождения прихваченного инструмента.

Роторное бурение: Дополнительные переменные изгибающие нагруз­ки, возникающие при вращении бурильной колонны. Крутящий момент, необходимый для вращения ин­струмента в скважине и подвода мощности к долоту. Изгибающий знакопеременный момент при враще­нии бурильной колонны в искривленном стволе скважины

Бурение с ЗД: Дополнительная осевая нагрузка растяжения в под­вешенной колонне от перепада давления в турбобуре. Реактивный момент, воспринимаемый бурильной колонной при работе забойного двигателя Статический изгибающий момент при размещении бурильной колонны в искривленном стволе скважи­н.

Кроме того, в процессе бурения возникают крутильные колебания бурильной колонны и по ней проходят упругие волны

Колебательные процессы в бурильной колонне могут быть установившимися или неустановившимися в зависи­мости от характера возмущающей силы (периодический или случайный). На амплитуду и частоту колебаний существенно влияют материал, из которого изготовлены бурильные трубы, демпфирующее воздействие жидкости, заполняющей скважину, и сила трения колонны о стенки скважины.

4.Особенности бурения в ММП.

 

Два вида ММП:1.-породы которые сформировались и уплотнились при +t^о, а уже потом замерзли.2-г.п. сформи-ые при - t^о (минер. частицы связаны только при помощи льда).Если при разб. ММП применяются ПЖ с +t^о, то породы в приствольной зоне постепенно нагреваются и оттаивают.Радиус зоны растепления тем больше, чем больше t^о и время воздействия ПЖ (R может достигать неско-о метров).

При растеплении пород 2-го типа возникают специфические осложнения:

по мере того как тает лед, освобождающиеся мин. частицы(песок,галька) сыпятся в ствол сква-ы и потоком ПЖ выносятся на днев. поверх-ть, при этом в сква-не образ. полость.

При растеплении нередки случаи обваливания г.п., что является причиной прихвата БК.Наблюдаются случаи проседания пород вокруг ствола сква-ы на глубину до неск. метров, что может привести к авариям с обсад. колонной после завершения бур. работ.

При длит. простое сква-ы - t^о восстанавливаются в ПЗС. При замерзании воды в этой зоне возможно повреждении ОК(смятие,обрыв)

Основ. методами предотвращения названных ослож-й в ММП 2-го типа явл. сохранение - t^о стенок сква-ы.Это может быть достигнуто охлаждением ПЖ до t=-2..5^оС. Можно свести к min растеп-ие пород, если бурить с продувкой воздухом или промывкой с охлаж. аэрир.ПЖ. Также желательно теплопроводность ПЖ ее вязкость.

После разбур. толщи ММП ствол необ-мо укрепить ОК и тем самым исключить возможность дальнейшего осыпания г.п.Башмак этой колонны следует опустить не менее 100 в устой. породе с +t^о.

5. ПРИНЦИП РАЦИОНАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ БУРОВЫХ ДОЛОТ

Продолжительность бурения скважин и ее стоимость в значительной степени зависят от рациональной эксплуа­тации буровых долот. Чем большую проходку мы получаем на одно долото, тем меньше времени затрачивается на СПО, связанные со сменой сработанного долота, что необходимо учитывать при бурении на больших глубинах.

Работа бурового долота на забое оценивается механической скоростью проходки и проходкой на одно долото, а работа колонковых долот оценивается процентом выноса керна. Механическая скорость, проходка на долото и процент выноса керна (для колонковых долот) зависят от правильного выбора типа долота для разбуривания той или иной горной породы с определенными механическими свойствами, параметров выбранного режима бурения и условий эксплуатации долот.

1 ) долотная база – составляется ведомость осмотра долот и готовится комплект долот для СКВ.(где небольшой интервал – долота «похуже», где полностью срабатывается долото - хорошие)

2) подготовка к спуску долот – проверяется соответствие РТК и проводится осмотр состояния долота (состояние и размеры резьбы, диаметр долота, состояние шарошек, которые должны легко проворачиваться от руки, осевой и радиальный люфты опор, состояние и размеры промы­вочных каналов. Для проверки диаметра долота используется специальное кольцо-шаблон, которое должно быть на каждой буровой.)

3) спуск в СКВ. - ограничение скорости спуска в зоне башмаков, голов колонн и интервалов посадок;

- до забоя за 1 свечу спуск с промывкой.

4) бурение – приработка долота G=1/4 [G] при рот. бур.=30 мин. при Турб.=10 мин.

- уточняют G в процессе бурения: ступенчато изменяют G (>5 раз) и смотрят, когда V_м= max

5) определение времени отказа (подъема) долота

- отказ по вооружению: V_{M КОН}=(0,4..0,5)V_Mнач или V_р→ max

- отказ по опоре М_{КР КОН} ≤ 1,3М_{КР НАЧ} (лучше отказ по опоре, чем по вооружению)

- отказ по системе промывки любое ΔР=>stop

Отрабатываются до отказа одной из функциональных систем. Время рац-ной работы долота может быть меньше его работы до отказа. Определяется по V_рейсmax и min стоимость.После подъема долото осматривается, результаты работы долота и описание его износа по коду заносят в паспорт.

123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: