Режимы бурения скважин реферат

Обновлено: 02.07.2024

Под режимом буренияпонимается определенное сочетание параметров, влияющих на показатели бурения. К числу таких параметров относятся:

1) осевая нагрузка на долото;

2) частота вращения долота;

3) массовый расход прокачиваемой промывочной жидкости;

4) качество промывочной жидкости (плотность, вязкость, водоотдача, статическое напряжение сдвига).

Сочетание этих параметров, позволяющее получать наиболее высокие качественные и количественные показатели бурения при данной технической вооруженности буровой, называется рациональным (или оптимальным) режимом бурения.

На практике часто в процессе бурения приходится отбирать керн, бурить скважину в неблагоприятных геологических условиях (зонах, склонных к поглощениям, осложнениям, связанным с нарушением целостности ствола скважины и т. п.), забуривать в сторону от ранее пробуренного ствола и т. д. Режимы бурения, применяемые в таких случаях, называются специальными режимами.

Эффективность работы долота оценивается двумя параметрами:

1) механической скоростью бурения v_m_е_x′ м/ч;

2) проходкой на долото h,м.

При выборе режима бурения следует учитывать, что с изменением одного из параметров не всегда увеличиваются механическая скорость проходки и проходка на долото. Для каждой породы существует оптимальное сочетание нагрузки на долото, частоты вращения долота и расхода промывочной жидкости.

При турбинном способе буренияизменение одного параметра режима бурения вызывает автоматическое изменение других. В случае увеличения расхода промывочной жидкости при неизменной нагрузке на долото частота вращения n вала турбобура (долота) растет прямо пропорционально. Если же нагрузка на долото будет увеличена, а расход промывочной жидкости останется постоянным, то частота вращения вала турбобура (долота) уменьшится.

В практике бурения скважин расход промывочной жидкости устанавливают с учетом обеспечения наивыгоднейших условий работы турбобура и наибольшего выноса выбуренной породы. С углублением скважины в связи с уменьшением ее диаметра расход промывочной жидкости уменьшают от интервала к интервалу [9].

При бурении в интервале, для которого установлен постоянный расход жидкости, из трех параметров режима бурения можно изменять только нагрузку на долото, регулируя тем самым частоту его вращения. Последняя при постоянным расходе промывочной жидкости достигает своего максимума при снятии нагрузки на долото.

При создании нагрузки на долото частота вращения вала турбобура (долота) уменьшается, а вращающий момент увеличивается. Эффективная работа турбобура будет обеспечена при таких нагрузках на долото, когда мощность на валу турбобура N достигнет максимального значения. В этот период частота вращения вала турбобура составляет примерно половину частоты вращения долота при отсутствии на него нагрузки, а вращающий момент около половины момента, развиваемого при торможении вала турбобура. При максимальной мощности на валу турбобура турбина имеет и максимальное значение КПД.

Нагрузка на долото зависит от твердости проходимости пород. При разбуривании твердых пород в целях повышения эффективности работы долота повышают нагрузку, а при бурении в мягких породах — снижают. В то же время частота вращения долота в первом случае уменьшается, а во втором — увеличивается, что и требуется для достижения хороших показателей его работы.

При работе турбобуров в соответствии с описанными условиями обеспечиваются наилучшие показатели работы долота, так как повышение и снижение частоты вращения долота приводит к неустойчивому режиму работы турбобура.

При роторном буренииотсутствует ярко выраженная взаимосвязь параметров режима бурения и, следовательно, влияние их друг на друга, как при турбинном способе. Поэтому можно устанавливать любые комбинации параметров режима бурения, контролировать их [9, 30].

Расход промывочной жидкости устанавливается с учетом качественной очистки забоя скважины. Нагрузка на долото и частота его вращения устанавливаются для каждого геологического горизонта с учетом твердости проходимых пород.

Подача бурильной колонны — вертикальное перемещение на поверхности, которое осуществляется опусканием ведущей трубы в ротор на некоторую величину в результате ослабления тормоза лебедки.

Давление долота на забой создается частично весом бурильной колонны, однако чрезмерное ее увеличение может вызвать поломку бурильной колонны и искривление скважины. Во избежание этого нижняя часть бурильной колонны выполняется утяжеленной.

При работе с утяжеленным низом его вес используется только на 75 %.

Для контроля за равномерным давлением на долото пользуются прибором, называемым индикатором веса. Давление промывочной жидкости измеряется датчиком, который монтируется на трубопроводе между насосами или на стояке нагнетательной линии буровых насосов. Частота вращения ротора измеряется тахометрами различных конструкций. Кроме того, применяют приборы для определения механической скорости бурения, а также другие приборы, регистрирующие и показывающие параметры бурения на забое (частота вращения вала турбобура, пространственное положение забоя скважины и т. д.).

В последнее время все шире внедряется передача параметров режима бурения на расстояние. Это позволяет на диспетчерских пунктах (участках) оборудовать специальные пульты, на которых монтируют показывающие и регистрирующие приборы параметров режима бурения каждой буровой. Диспетчер (инженер участка) получает возможность круглосуточно следить за работой буровых и при необходимости незамедлительно вносить нужные коррективы в процесс проводки скважины.

Основные технологические понятия и показатели бурения. Определение оптимальной нагрузки на долото, критической частоты вращения долота, оптимального расхода промывочной жидкости, момента и мощности на долоте. Выбор рациональных (конструкций) типов долота.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	16.10.2015
Размер файла	35,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

федеральное агенство по образованию

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

тюменский государственный нефтегазовый университет (ТюмГНГУ)

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ

Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Режимы бурения скважин

по дисциплине: Буровые станки и бурение скважин

Содержание

1. Основные технологические понятия и показатели бурения

2. Определение оптимальной нагрузки на долото

3. Определение критической частоты вращения долота

4. Определение оптимального расхода промывочной жидкости

5. Определение момента и мощности на долоте

6. Основные технико-экономические показатели процесса бурения. Выбор рациональных (конструкций) типов долот

Список используемой литературы

Введение

Основными направлениями развития топливно-энергетического комплекса России определены главные задачи отрасли: повышение темпов и эффективности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса, техническое перевооружение и реконструкция производства, интенсивное использование производственного потенциала, совершенствования системы управления. При этом предусмотрено обеспечение добычи достаточного количества нефти, газа и газового конденсата за счет развития отрасли путем ввода в разработку большого числа новых нефтегазовых месторождений.

В настоящее время бурение скважин, многоцелевое производство и современная промышленность предлагает большой выбор технических средств и технологий, в которых требуется разбираться, чтобы принять правильное решение. С каждым годом мы сталкиваемся со все более сложными задачами, связанными с бурением скважин. Сроки проведения работ сокращаются, а буровое оборудование становится все более сложным и разнообразным. Таким образом круг подбора различных методов бурения скважин и разновидностей оборудования неумолимо растет. Чтобы эффективность бурения была достаточно высокой и работы проводились в срок, необходимо подобрать соответствующий поставленной задаче (оптимальный) режим бурения.

Целью работы является рассмотрение основных режимов бурения скважин.

бурение долото мощность критический

История бурения

Бурение первых скважин в России относится к IX веку и связано с добычей растворов поваренной соли в районе г. Старая Русса. Соляной промысел получил большое развитие в XV..XVII вв., о чем свидетельствуют обнаруженные следы буровых скважин в окрестностях г. Соликамска. Их глубина достигала 100 м при начальном диаметре скважин до 1 м.

Стенки скважин часто обваливались. Поэтому для их крепления использовались или полые стволы деревьев или трубы, сплетенные из ивовой коры. В конце XIX в. стенки скважин стали крепить железными трубами. Их гнули из листового железа и склепывали. При углублении скважины трубы продвигали вслед за буровым инструментом (долотом); для этого их делали меньшего диаметра, чем предшествующие. Позднее эти трубы стали называть обсадными. Конструкция их со временем была усовершенствована: вместо клепанных они стали цельнотянутыми с резьбой на концах.

Первая скважина в США была пробурена для добычи соляного раствора близ г. Чарлстона в Западной Вирджинии в 1806 г. При дальнейших поисках рассолов в 1826 г. близ г. Бернсвилла в шт. Кентукки случайно была найдена нефть.

1. Основные технологические понятия и показатели бурения

Выбор режимных параметров зависит от условий проводки скважины, способа бурения, конструктивных особенностей используемого долота, его диаметра, вооружения. Поэтому подбор вышеназванных параметров должен быть осуществлен на основе всестороннего анализа имеющихся данных с учетом полученных теоретических и экспериментальных зависимостей.

Эффективность процесса разрушения горных пород слагающих забой скважины определяется гармоничным сочетанием осевой нагрузки, числа оборотов, момента и мощности на долоте, обеспечивающих достижение максимальной механической скорости бурения.

Показателями бурения называются параметры, характеризующие количество и качество результатов проходки скважин. Главнейшими из них являются: скорость, стоимость 1м. пробуренной скважины, процент выхода керна, направление ствола скважины и др.

Режимом бурения называется сочетание параметров, которые могут изменяться бурильщиком. Так, например, при вращательном бурении основными параметрами режима бурения являются:

1) осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент;

2) частота вращения бурового снаряда;

3) качество очистного агента (воды, бурового раствора или сжатого воздуха);

4) объемный расход, т. е. объем в единицу времени очистного агента.

Различают следующие разновидности режимов бурения: оптимальный и специальный.

Оптимальным режимом бурения называется сочетание параметров режима бурения, обеспечивающих максимальную скорость бурения в данных геолого-технических условиях при данном типоразмере породоразрушающего инструмента и при обеспечении требуемых качественных показателей: надлежащего направления ствола скважины и высокого выхода керна.

Специальным режимом бурения называется сочетание специальных технологических задач. Например, взятие керна полезного ископаемого с помощью специальных технических средств, выпрямление ствола скважины, искусственное искривление скважины в заданном направлении и др. В этом случае величина скорости бурения имеет подчиненное значение.

Рейсом бурения называется комплекс работ, затраченных на выполнение следующих рабочих операций: 1) спуск бурового снаряда в скважину; 2) чистое бурение, т. е. углубление скважины (основная операция); 3) подъем бурового снаряда из скважины.

2. Определение оптимальной нагрузки на долото

Нагрузка под воздействием которой достигается эффективное объемное разрушение горных пород в процессе бурения и максимальное значение скорости бурения называется оптимальной нагрузкой на долото.

На рисунке 1 приведены экспериментальные кривые зависимости механической скорости проходки от осевой нагрузки, полученные профессором Л.А. Шрейнером.

Кривая 1 - теоретическая;

Кривая 2 - отражает три характерных процесса разрушения горных пород, а именно:

- поверхностное истирание (участок I), когда удельное давление значительно ниже предела прочности породы;

- усталостное разрушение (переходный участок) при достижении значений удельных давлений до величин, близких к пределу прочности породы, когда процесс разрушения становится объемным при многократном воздействии зубьев на породу;

- объемное разрушение (участок ), наиболее эффективное разрушение при достижении удельных давлений величины предела прочности породы

В этих условиях механическая скорость проходки шарошечными долотами возрастает линейно с увеличением осевой нагрузки.

Оптимальная осевая нагрузка для всех разновидностей породоразрушающего инструмента определяется по формуле

где а = 0,47-0,97 - коэффициент учитывающий влияние забойных условий на твердость горных пород при данном способе бурения и тип породоразрушающего инструмента;

Рш - твердость разбуриваемых горных пород в условиях давления, определяемого по формуле

где Рша - твердость разбуриваемых горных пород в атмосферных условиях, кН/м2 ;

Р - упрочнение пород от действия всестороннего сжатия, кН/м2;

St - площадь контакта зубьев долота с забоем, м2 (предполагается, что максимальное значение приобретает в случае, когда все шарошки опираются на два зуба по периферийным венцам), определяется по формуле

St= bc + 2 b ht tg/2 ( 3 )

где b - длина боковой стороны зуба, м;

c - ширина притупления зуба, м;

ht - величина внедрения зуба в породу забоя, м;

- угол при вершине зуба.

3. Определение критической частоты вращения долота

Частота вращения долота при которой достигается объемное разрушение породы и максимальное значение механической скорости бурения, называют критической частотой вращения долота (nк).

Величина критической скорости вращения зависит от свойств проходимых пород, конструкции вооружения шарошек долота, параметров режима бурения и ряда других факторов. При бурении с частотой вращения n nк при объемном процессе разрушения м= f (nк) является возрастающей функцией, а при n nк - убывающей функцией.

Федоровым В.С. предложено определять величину значения nк для достижения объемного разрушения горной породы, слагающей забой скважины, из условия обеспечения минимально необходимой продолжительности контакта зубъев с породой по следующей эмпирической формуле

nк = 0,6 * 105 dш / (м zn Dд), мин -1 ( 4 )

где dш - диаметр шарошки, м;

zn - число зубьев на периферийном венце шарошки;

Dд - диаметр долота, м;

м - минимальное время контакта зубьев долота с породой, при котором происходит разрушение последней, мс;

В расчетах рекомендуется принимать :

- для упруго-хрупких пород (3-6) мс;

- для упруго-пластичных пород (5-7) мс;

- для пород не дающих хрупкого разрушения (пластичных) (6-8) мс.

На рисунке 2 приведены характерные кривые зависимости механической скорости проходки от частоты вращения долота (кривая 1 - при поверхностном разрушении горной породы, а кривые 2 и 3 - при объемном процессе разрушения, когда Р > Gсж и G2, G3, соответственно.

На основе анализа полученных результатов экспериментальных исследований сделан вывод, что величина критической частоты вращения долота зависит от свойств горной породы, конструкции вооружения шарошек, параметров режимов бурения. В процессе бурения при объемном процессе разрушения с частотой вращения долота n

1) осевая нагрузка на долото;

2) частота вращения долота;

3) массовый расход прокачиваемой промывочной жидкости;

4) качество промывочной жидкости (плотность, вязкость, водоотдача, статическое напряжение сдвига).

Эффективность работы долота оценивается двумя параметрами:

1) механической скоростью бурения v_m_е_x′ м/ч;

2) проходкой на долото h,м.

При работе с утяжеленным низом его вес используется только на 75 %.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
1.1 Стратиграфия и литология района.
1.2 Тектоника.
1.3 Нефтегазоводоносность и перспективы нефтегазоносности.
1.4 Интервалы испытания. Комплексгеофизических исследовании.
1.5 Возможные осложнения по разрезу скважины.
2. ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
1. Выбор и обоснование способа бурения.
2. Проектирование и обоснование конструкции скважины.
3. Проектирование конструкций бурильной колонны,
расчет колонны бурильных труб на прочность.
1. Расчет УБТ.
2. Расчет колонны бурильных труб.
4. Промывка скважины.1. Выбор типа промывочной жидкости и обоснование ее параметров.
2. Определение потребного количества промывочной жидкости и ее компонентов.
3. Выбор оборудования для приготовления и обработки, очистки промывочной жидкости.
4. Гидравлический расчет промывки скважины.
5. Выбор бурового оборудования.
1. Выбор буровой установки.
2. Выбор бурового насоса.
3. Выборротора.
4. Выбор вертлюга.
5. Выбор вышки буровой установки, кронблоков, талевых блоков, крюков и крюкоблоков.
6. Выбор противовыбросового оборудования.
6. Проектирование параметров режима бурения.
1. Выбор типоразмера и модели долот и проектирование показателей их работы по промысловым статическим данным.
2. Проектирование расхода промывочной жидкости по интервалам бурения.3. Проектирование осевой нагрузки на долото и скорости его вращения.
4. Контроль параметров режима бурения.
7. Крепление скважины.
1. Проектирование обсадных колонн и их расчет на прочность.
2. Технологическая оснастка обсадной колонны.
3. Выбор способа цементирования и расчет цементирования колонны.
4. Организация работ по спуску и цементированию эксплуатационнойколонны.
5. Выбор оборудования для обвязки обсадных колонн.
6. Обоснование выбора способа контроля качества цементирования.
8. Освоение скважин.
3 Охрана труда и экология окружающей среды.
3.1 Мероприятия по охране труда и технике безопасности.
3.2 Охрана окружающей среды .
4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
Повышение механической скорости бурения.
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯЧАСТЬ.
1. Организация работ при строительстве скважины.
2. Расчет основных технико-экономических показателей строительства
проектируемой скважины.
3. Расчет сметной стоимости строительства проектируемой скважины.
4. Расчет экономической эффективности от внедренных мероприятии.
6. ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ.
Общие сведения о районе буровых работ.

Вадминистративном отношении площадь Макат Восточный расположена в пределах Макатского района Атырауской области Республики Казахстан, в 7 км к востоку от месторожденя Макат. В орографическом отношении территория представляет собой пустынно-степную равнину, осложнённую многочисленными отдельными холмами, грядами, разделёнными замкнутыми понижениями. Абсолютные отметки рельефа колеблются от – 10 до + 30 м.
Климатрайона резко континентальный с суровой зимой и жарким сухим летом. Годовой перепад температур от + 40°С летом, до –35° С зимой. Количество осадков колеблется от 150 до 200 мм. в год. Гидрографическая сеть развита слабо. В юго-западной части района работ протекает река Сагиз. Пресноводных колодцев мало, дебит их незначительный. Дорожная сеть развита слабо.
Ближайшим населённым пунктом являетсяпосёлок городского типа Макат- центр Макатского района, находящийся на расстоянии 50 км.
Областной центр- г. Атырау находится на расстоянии 120 км к юго-западу от месторождения.
Железная дорога Атырау - Октябрьск-Алматы проходит в 30 км. юго- восточнее рассматриваемой структуры.
Животный и растительный мир беден и является типичным для полупустынных зон.

Читайте также: