Технический проект на бурение эксплуатационной скважины глубиной 2600 м на Мыхпайском месторождении

Расчет бурильной колонны  производится согласно действующей  инструкции и включает расчет УБТ, непосредственно  бурильных труб, замковых соединений, допустимых избыточных наружных и внутренних давлений очистного агента, а также  максимальной глубины спуска колонны  на клиновых захватах в соответствии с принятой конструкцией и запроектированными параметрами режима бурения.

Для осложненных условий  бурения при диаметре долота 190,5 мм для первой ступени выбирается гладкая УБТ 146х57 с наружным диаметром D₀₁=146,1 мм, внутренним диаметром d₀₁=57,2 мм, весом 1м трубы q₀₁=102,9 кг/м, резьбой NC-44 и маркой стали Д.

Так как жесткость основной ступени УБТ должна быть не меньше жесткости обсадной колонны, под  которую ведется бурение, необходимо, чтобы выполнялось условие:

,                                                                                                        

где D₀₁ – наружный диаметр УБТ, мм;

D_ок – наружный диаметр обсадной колонны, мм;

d₀₁ – внутренний диаметр УБТ, мм;

– толщина стенки обсадной колонны

=146/140=1,04

= 0,77

1,04>0,77,  следовательно,  условие выполняется.

Для обеспечения  плавного перехода по жесткости от основной ступени УБТ к КБТ  должны выполняться следующие условия.

При переходе к КБТ:

D_оп<1,33 D₁,      

где D_оп - диаметр последней ступени УБТ, мм;

D₁ - диаметр бурильных труб первой секции, мм.

D_оп<1,33D₁=1,33·114=152 мм, следовательно, компоновку УБТ необходимо проектировать ступенчатой.

 

При переходе между  ступенями УБТ

 

    0,75 D_{o (i-1)} < D_0i,  

 

где D_{o (i-1)},D_0i – соответственно диаметры предыдущей и последующей ступеней УБТ, мм.

D_0i>0,75·146=109 мм

Этому условию, а также  требованию к трубам последней ступени  удовлетворяют гладкая УБТ 127х51 диаметром  D₀₂=127 мм с внутренним диаметром d₀₂=50,8 мм, массой 1м q₀₂=78,9 кг/м, резьбой NC-35 и маркой стали Д. Характеристики выбранных УБТ представлены в табл. 2.8.1.

Таблица 2.8.1. Характеристики УБТ.

 

Длину переходной ступени  УБТ принимаем l₀₂=8 м, т.е. равной длине одной трубы.

Длина основной ступени УБТ (l₀₁) приближенно может быть определена по формуле [4]:

где - осевая нагрузка но долото, кгс;

- вес 1 м основной ступени  УБТ, кгс/м;

- коэффициент нагрузки на  долото, для турбинного бурения  ;

- удельный вес материала УБТ,  гс/см³;

- удельный вес бурового раствора, гс/см³;

- вес забойного двигателя,  кгс;

- суммарный вес КНБК  за  исключением забойного двигателя  и УБТ, кгс;

- длина i-й переходной ступени УБТ, м;

- вес 1 м переходной ступени  УБТ,кгс/м.

 

Принимается l₀₁= 80 м.

Вес колонны УБТ в воздухе  определяется по формуле [5]:

,                                                                                               

кГс.

Вес КНБК в скважине:

,                                                                       

кГс.

Общая длина КНБК

м.

 

Для ограничений прогиба  УБТ и уменьшения контакта со стенками скважины в случае, если нагрузка на долото Q_д превышает значение:

,    

рекомендуется устанавливать  промежуточные опоры профильного  сечения.

77>

Т.к. нагрузка на долото не превышает  значения 162,4, то нет необходимости  устанавливать промежуточные опоры  профильного сечения.

Резьбовые соединения УБТ  должны быть свинчены крутящими моментами. Меньшее значение момента соответствует  условию достижения наибольшего  предела выносливости соединения, а большее - условию предотвращения раскрепления соединения в процессе бурения. Верхнее значение следует использовать только при появлении раскреплений. Допустимым является весь диапазон моментов свинчивания - от нижнего до верхнего значений.

Величина момента затяжки  зависит также от коэффициента трения μ в резьбе, который принимается равным 0,13 при графитовой смазке. Момент затяжки зависит, кроме того, от предела текучести материала из которого изготовлены УБТ (для стали группы прочности Д σ_т = 38 кГс/мм²). Для УБТ 146х57 при коэффициенте трения 0,13 момент свинчивания 1280-1630 кГс м, а для  УБТ 127х51 момент свинчивания 780-890 кГс м.(Выбираем УБТ – 146 т.к. бурение ведется в осложненных геологических условиях).

Согласно рекомендациям, бурильные трубы первой секции должны иметь максимальную толщину стенки и минимальную группу прочности  материала. Поэтому для этой секции принимаются трубы ПК-114х10,92 с группой прочности Д. Эти трубы исключают главные недостатков труб В и Н, ВК и НК, кроме того, в них существенно меньше гидравлические потери, что особенно важно при бурении ВЗД.

Допустимое напряжение для  бурильных труб первой секции определяется по формуле:

,

где σ_Т – предел текучести материала труб, кГс/мм²;

n – нормативный запас прочности, принимается n=1,4.

кГс/мм².

Т.к. расчет ведется для вертикальной скважины, то осевое усилие Q в растянутой части рассчитывается по формуле:

,

где К – коэффициент, учитывающий  влияние сил трения, сопротивление  движению бурового раствора и сил  инерции. При проектировочных расчетах рекомендуется принимать К=1,15;

n – порядковый номер рассчитываемой секции КБТ;

Q_Бi – вес i-ой секции КБТ, кГс;

Q_КН – вес КНБК, кГс;

Δр – перепад давления в забойном двигателе и долоте, кГс/мм²;

F_к – площадь поперечного сечения канала трубы m-й секции бурильной колонны, мм².

 

,

где q_i – вес 1 м трубы i-ой секции, кГс/м;

l_i – длина i-ой секции бурильной трубы, м;

gж – удельный вес промывочной жидкости, Гс/см³;

g_i – удельный вес материала трубы i-ой секции, Гс/см³.

,

где Q_ЗД – вес забойного двигателя, кГс,;

Q₀ – вес компоновки УБТ, кГс;

Q_Σ – вес элементов КНБК (за исключением забойного двигателя и УБТ), кГс;

g_ж– удельный вес промывочной жидкости, Гс/см³;

g₀ – удельный вес материала УБТ, Гс/см³.

кГс.

кГс.