Технология бурения нефтяных и газовых скважин

Расчет веса бурильных  труб для интервала 20-1100м с учетом КНБК:

Расчет веса для бурильных  труб для интервала 1100-2150м с учетом КНБК:

Расчет веса для бурильных  труб для интервала 2150-3050м с учетом КНБК:

_{В) Расчет массы обсадных колонн.}

Нагрузка на крюке G_нК, кН, от веса наиболее тяжелых обсадных колонн

        (2.32)

где L – длина обсадной колонны, м;

q – вес 1м колонны, кг (по табл. 4.3).

Для направления Æ 473мм:

Для кондуктора Æ 299мм: 

Для технической  колонны  Æ 194 мм:

Для эксплуатационной колонны Æ 127 мм:

_{Определение максимальной нагрузки на крюке}

Нагрузку на крюке G_кр кН, от веса бурильной колонны при достижении проектной глубины, с учетом КНБК, ведущей трубы, вертлюга и кронблока определяем следующим образом:

G_кр= G_БК+ G_ВТ+ G_верт+ G_крб        (2.33)

где G_БК – вес бурильной колонны и КНБК, т;

G_ВТ – вес ведущей трубы, т;

G_верт – вес вертлюга, т;

G_крб – вес кронблока, т.

G_кр=114,5+1,92+2,98+3,43=122,8т

Сравнивая результаты расчетов, устанавливаем наибольшую нагрузку на крюке буровой установки, которая  будет создана весом бурильной  колонны при достижении проектной  глубины 3050 м.

Учитывая вышеизложенное и коэффициент запаса (1,5) вес снаряда на крюке равен (184,2т) (1842кН), ориентируемся на выбор буровой установки ОАО «Уралмаш» БУ3200/200 ЭУК-2М2.

2.4.2 Буровое оборудование.

А) Обоснование  выбора типа буровой установки.

Буровую установку для  бурения конкретной скважины или  группы скважин выбирают по допустимой нагрузке на крюке, которую не должен превышать вес (в воздухе) наиболее тяжелой обсадной (бурильной) колонны.

Использование установок  более высокого класса, чем это  требуется по конструкции скважины, нерационально, так как, не давая  существенного повышения скорости бурения, это приводит к увеличению стоимости работ.

Учитывая конкретные геологические, климатические, энергетические, дорожно-транспортные условия, а также экологическую  уязвимость Федоровского месторождения  выбираем буровую установку с  электрическим (переменного тока) приводом БУ 3200/200ЭУК-2М2 с допускаемой нагрузкой  на крюке 2000 кН (200 тс), предназначенную  для кустового бурения эксплуатационных и разведочных скважин на нефть  и газ условной глубиной 3200 м, универсальная монтажеспособность. Данная буровая установка соответствует проектной глубине скважины – 3050 м, максимальной нагрузке на крюке 1228 кН (122,8 тс) и относится к 5 классу. Нагрузка на крюке от наибольшего веса бурильной колонны составляет ≈ 0,5 допускаемой нагрузке на крюке, что соответствует ГОСТ 16293-82.

Рис. 3. Буровая установка БУ3200/200 ЭУК-2М2:

1 – секции  мачты; 2 – бурильная колонна; 3 –  элеватор; 4 – талевый блок; 5 –  балкон; 6 – талевый канат; 7 –  верхняя площадка; 8 – кронблок; 9 – подсвечник; 10 – ротор; 11 – вспомогательная  лебедка; 12 – главная лебедка; 13 –  коробка передач; 14 – двигатели;

15 – трансмиссия  двигателей; 16 – трансмиссия бурового  насоса; 17 – буровые насосы;

18 – укрытие  приводного и насосного комплексов; 19 – бытовые помещения; 20, 21 –  приемный и промежуточный баки; 22, 23 – основания силового привода  и подроторное; 24 – блок очистки раствора; 25 – стеллажи для труб; 26 – мостки

Техническая характеристика БУ3200/200 ЭУК-2М2

1. Допускаемая нагрузка на крюке, кН (тс) 2000 (200)

2. Условная глубина бурения, м .3200

3. Скорость подъема крюка при  расхаживании колонн (ликвидация аварий), м/с 0,2

4. Скорость установившегося движения  при подъеме элеватора (без  нагрузки), м/с 1,5

5. Расчетная мощность, развиваемая  приводом на входном валу подъемного  агрегата, кВт:

БУ3200/200ЭУК-2М 650

6. Диаметр отверстия в столе  ротора, мм 700

7. Расчетная мощность привода  ротора, кВт

БУ3200/200ЭУК-2М 370

8. Мощность бурового насоса, кВт 950

9. Высота основания (от пола  буровой), м

БУ3200/200ЭУК-2М 7,2

10. Просвет для установки сборки  превенторов, м

БУ3200/200ЭУК-2М 5,7

11. Максимальное натяжение подвижного  конца талевого каната, кН

БУ3200/200ЭУК-2М 235

12. Диаметр талевого каната, мм 28

13. Диаметр тормозного шкива (обода), мм 1180

14. Наибольшая оснастка талевой  системы 5x6

15. Максимальное давление, развиваемое  насосом, МПа (кгс/см²) 32 (320)

16. Максимальная подача насоса, л/с 50,9

17. Максимальная нагрузка на стол ротора, кН 5000

18. Максимальная нагрузка на  ствол вертлюга, кН 2500

19. Максимальная частота вращения  ствола вертлюга, с^-1 (об/мин) 3,33(200)

20. Вышка А-образная

21. Максимальная нагрузка вышки, кН 2000

22. Рабочая высота вышки, м 42

23. Расстояние между ногами вышки, м 10,3

24. Суммарный объем циркуляционной  системы, м³ 120

25. Пропускная способность, дм³/с

Вибросита 60

Пескоотделителя 65

Илоотделителя 45

26. Число компрессоров, шт 3

27. Производительность компрессора,  м³/мин 5

28. Рабочее давление пневмосистемы, МПА 0,6-0,8

29. Элементы механизации…………………………...Комплекс механизмов АСП-ЗМ; клиновой захват ПКРБО-700; лебедка вспомогательная; ключ АКБ-ЗМ2; регулятор подачи долота РПДЭ-3; кран консольно-поворотный КП-2.

30. Масса, т

БУ3200/200ЭУК-2М 598

Комплектность БУ3200/200ЭУК-2М2

1. Вышка BMP 45 х 200У, шт 1

2. Устройство для подъема вышки,  комплект 1

3. Устройство для транспортирования  вышки, комплект ..1

4. Лебедка У2-2-11 .1

В том числе:

— электродвигатель АКБ 13-62-8У1, шт 1

— тормоз порошковый ТЭП-45-VI, шт 1

— блоки аппаратуры, комплект .1

5. Ротор Р700 с ПКРБО700 или с  ПКР-560М-ОР, комплект 1

6. Насос буровой трехпоршневой УНБТ-950А, комплект 2

7. Блок буровых насосов 1

8. Кран консольно-поворотный, шт 2

9. Вертлюг УВ-250МА, шт 1

10. Лебедка вспомогательная ЛВ-15 с двумя пультами управления, комплект 1

11. Ключ буровой АКБ-ЗМ2, шт 1

12. Механизм крепления каната, комплект 1

13. Кран ручной подвесной 5,0-5,1 по ГОСТ 7813-80, шт 1

14. Кран поворотный КП-2 на мостках,  шт. 1

15. Крюк УК-225, шт 1

16.Талевый блок УТБА-5-200, шт. 1

Кронблок УКБА-6-250, шт 1

17. Подвеска машинных ключей, комплект 1

18. Укрытие буровой площадки, комплект 1

19. Укрытие лебедки, комплект 1

20. Укрытие циркуляционной системы  и насосного блока, комплект 1

21 Основание вышечно-лебедочного блока, комплект 1

22. Устройство транспортное, комплект 1

23. Мост приемный, комплект 1

24. Основание блока насосов, комплект 1

25. Основание блока резервуаров,  комплект 1

26. Металлоконструкция межблочная, комплект 1

27. Воздухопровод низкого давления, комплект 1

28. Компрессорный блок утепленный, комплект 1

В том числе:

— воздухосборник, шт 2

— компрессор воздушный с электрическим  приводом 2ВУ1-5/9М2 по ТУ 26-12-532-78, шт 3

— установка для осушки воздуха  УВ-10-МВ2М, комплект 1

29. Ограждения и площадки блока  компрессоров, комплект 1

30. Воздухопровод высокого давления  с электрокомпрессором КР2 по ТУ 26-0509-328-75, комплект 1

31. Привод ротора, комплект 1

32. Привод насоса с электродвигателем  АКСБ15-54-6-6УХЛ2, шт 1

33. Механизм подачи бурильных  труб, комплект 1

34. Механизм упоров поворотных, комплект 1

35. Энергоблок с агрегатом АСДА-200, комплект 1

36. Талевый канат для оснастки 3x4, комплект 1

37. Пневмораскрепитель, шт. 1

38. пост бурильщика, комплект 1

39. Ограничитель подъема талевого  блока, комплект 1

40. Механизм перемещения и выравнивания  с направляющими балками, комплект 1

41. Площадки нижние, комплект 1

42. Механизм управления ленточным  тормозом, комплект 1

43. Установка желобов, комплект 1

44. Установка электрокалориферов, комплект 1

45. Комплекс оборудования циркуляционной  системы ЦСЗ-З2ООЭУК-2М-VI по ТУ 26-02-914-85, комплект 1

46. Манифольд нагнетательный для кустового бурения в блочном исполнении I по ТУ 26-02-1016-85, комплект 1

47. Ключи и инструмент, комплект 1

48. Эксплуатационная документация  на установку согласно ведомости  эксплуатационных документов (ЭД), комплект 2

Б) Выбор буровых  насосов.

Буровой насос  предназначен для нагнетания промывочной  жидкости под высоким давлением в скважину при геологоразведочном, глубоком разведочном и эксплуатационном бурении.

Буровой насос для промывки скважины в конкретных геолого-технических  условиях выбирается по технологически необходимому Q и развиваемому при этом давлению Р, достаточному для преодоления потерь напора во всех элементах циркуляционной системы буровой при промывке последнего интервала бурения скважины, т.е. под эксплуатационную колонну.

Выбранный буровой  насос должен удовлетворять условиям промывки всех интервалов углубления скважины. Для этого применяются  цилиндровые втулки соответствующего диаметра с учетом коэффициента наполнения a (коэффициента подачи или объемного КПД) и числа двойных ходов. Регулирование подачи насоса от 5–30 л/с до максимальной осуществляется ступенчато сменой поршней и цилиндровых втулок различных диаметров (120–200 мм).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Трехпоршневой насос УНБТ-950А

Рассчитаем необходимое количество (расход) очистного агента для обеспечения своевременного и бесперебойного выноса шлама из забоя скважины по затрубному пространству и очистки ствола скважины определяется по формуле:

(2.33)

Где D_д - диаметр долота;

D - диаметр буровой трубы;

 – минимально необходимая  скорость для выноса шлама  на поверхность.

Посчитаем минимально допустимый расход на интервале 0-1100м:

 

Посчитаем минимально допустимый расход на интервале 1100-2150м:

 

Посчитаем минимально допустимый расход на интервале 2150-3050м:

 

Из расчета минимального расхода бурового раствора выбираем насос УНБТ-950А - уралмашевский насос буровой трехпоршневой мощностью 950 кВт горизонтальный одностороннего (простого) действия, входящий в комплектность буровой установки БУ3200/200 ЭУК-2М2.

Техническая характеристика насоса, выпускаемого ОАО «Уралмаш» приведена в таблице № 5.

Таблица № 5

Техническая характеристика насоса УНБТ-950А

Показатели	УНБТ-950А
Мощность, кВт	950
Число цилиндров, шт.	3
Максимальное число ходов  поршня в минуту	125
Максимальная частота  вращения входного вала, об/мин	556
Длина хода поршня, мм	290
Максимальное давление на выходе, МПа	32
Максимальная идеальная  подача, л/с	46,0
Тип зубчатой передачи	Шевронная
Передаточное число редуктора	4,448

 

Продолжение таблицы № 5

Условный проход коллектора, мм: входного выходного	250 100
Габаритные размеры, мм: длина высота ширина	5390 2204 2757

В) Выбор буровой  вышки.

Грузоподъемность  вышки должна превышать максимально  возможные усилия (нагрузки), которые  могут быть получены на крюке от усилия системы подъемных механизмов.

Принимаем вышку ВМР-45-200-У, входящую в комплектность установки БУ3200/200ЭУК-2М2. Ее техническая характеристика приведена ниже.

Рис. 5. Буровая вышка ВМР-45-200-У

Техническая характеристика вышки ВМР-45-200-У

1. Грузоподъемность  вышки, отнесенная к нагрузке

    на  крюке, кН (тс).........................................................................................2000(200)

2. Полезная высота  от стола ротора до нижней

    плоскости  подкронблочных балок, м……………………………………………...42

3. Высота крепления  балкона от пола основания, м………………………………20,4

4. Общая высота  вышки от оси опор до верха козел, м…………………………51,85

5. Расстояние  между осями опор ног вышки, м……………………......................10,3

6. Ширина под кронблочной рамы вышки, м……………………………………….2,3

7. Масса, кг…………………………………………………………………………30766

Г) Выбор буровой  лебедки, расчет талевой системы  и каната.

Буровая лебедка является одним из основных механизмов буровой  установки и служит для выполнения СПО, удержания на весу и медленного опускания бурильной колонны  при бурении, отвинчивания бурильных  труб, подтаскивания грузов, аварийных работ и других операций.

Предусматриваем использовать буровую лебедку У2-2-11, которая  входит в комплект буровой установки  и по своим характеристикам полностью  подходит для бурения скважины глубиной 3050 м.

Характеристика  буровой лебёдки У2-2-11

Расчетная мощность на входном  валу подъемного агрегата, кВт……………………………………………………………………………………………...720

Максимальное усилие в  канате, кН………………………………….………………..210

Диаметр каната, мм……………………………………………………………………...28

Диаметр бочки барабана, мм…………………………………………………………..650