Технический предел в бурении реферат

Обновлено: 18.05.2024

Строительство скважин — капиталоемкий процесс, и скорость действительно ключевой фактор, влияющий на затраты. Поэтому рекорды скорости в бурении имеют практический смысл, но, конечно, только в том случае, если они достигаются не в ущерб качеству и безопасности.

*LTIF (Lost Time Injury Frequency) — частота травм с временной потерей трудоспособности.

Философия предела

Детальное планирование позволяет заранее распределить необходимые ресурсы, чтобы избежать потерь времени и простоев дорогостоящего оборудования, предусмотреть риски, которые могут возникнуть при выполнении каждой операции, особенно при одновременных работах, и минимизировать их последствия. Все работы и динамика выполнения плана наглядно расписаны на досках планирования.

Чтобы получить такую скважину, анализируют время бурения отдельных скважин (см. рис). При этом все работы разделяют на 120–200 операций и смотрят, на какой из скважин та или иная операция была выполнена наиболее быстро и качественно. Далее на основе этих лучших примеров конструируют так называемую лучшую композитную скважину. Такая скважина собрана на бумаге из лучших пробуренных секций. Однако и она еще далека от идеала. В самой лучшей композитной скважине найдется неэффективность и непроизводительное время (НПВ). Исключение неэффективности и НПВ дает проект лучшей практически достижимой скважины. Можно продвинуться еще на один шаг — к теоретически возможной скважине, где не только нет непроизводительного времени, но достигнута максимальная эффективность всех операций за счет применения лучших существующих технологий.

Рычаги ускорения

Благодаря внедрению проекта работа над программой бурения стала более сложной и многоэтапной. Важнейший элемент процесса планирования — рабочая группа, в которую входят инженеры подрядных организаций, супервайзеры, специалисты по инжинирингу и супервайзингу. Ее цель — получить максимально безопасную и эффективную, сбалансированную по стоимости, качеству и времени программу бурения. Для этого рассматриваются все узкие места, анализируются извлеченные уроки по всем предыдущим скважинам на кусте.

Рабочая группа использует метод теоретической максимальной производительности (ТМП). Такой подход предлагает задуматься о том, в какие сроки можно завершить работы в идеальных условиях. Вместо того чтобы фокусироваться только на проблемных местах и исправлении наиболее слабых показателей, метод ТМП помогает исследовать весь спектр возможностей улучшения — в том числе для тех операций, где, на первый взгляд, все и так неплохо.

Следующий этап — бурение на бумаге. Пооперационную программу обсуждают с непосредственными исполнителями на буровой. Здесь рассматривают детали выполнения каждой операции, обсуждаются возможные риски и осложнения, а также меры, которые позволят их минимизировать или избежать. Обсуждаются и идеи того, как без ущерба для безопасности сократить время или стоимость работ: какие операции можно выполнять параллельно, что возможно подготовить заранее и т.д. По итогам работы создается отчет, куда включаются все реалистичные предложения.

Главное отличие от традиционной практики состоит в том, что любой сотрудник буровой бригады сегодня способен стать соавтором программы бурения. Если раньше он лишь получал указания, проходил инструктаж и приступал к работе, то теперь у него есть возможность внести свое предложение и, самое главное, быть услышанным. Выяснилось, что у многих членов бригады есть свой взгляд на то, почему та или иная операция не выходит так, как задумано, просто раньше их об этом не спрашивали. Но, даже если ценных идей об улучшении процесса и не поступит, в ходе таких сессий каждый еще раз проговаривает и осмысляет для себя те риски, которые могут возникнуть во время работ, вместо того чтобы просто расписаться в инструктаже.

И вот, наконец, начинается бурение. Однако это не значит, что планирование закончилось. В процессе работ бригада постоянно собирает уроки и направляет их для последующего анализа. На буровой регулярно проводятся планерки — обсуждение рисков с вахтами и детальное планирование работ на смену. После смены все отклонения от плана тщательно анализируют. Информационные доски на объектах позволяют любому быстро оценить положение дел на буровой: есть ли отклонение от графика, что получилось сделать за прошедшую вахту, каков план на пять суток, что необходимо для его выполнения и какие риски необходимо учесть, каков объем непроизводительного времени, с чем оно связано и т.д. И люди действительно с интересом следят за обновлением информации! Все извлеченные уроки тщательно анализируются и учитываются в следующих программах бурения. Так замыкается круг непрерывных улучшений.

Мотивация

Ранее мы рассказывали о том, как сегодня добывают нефть и зачем нефтяникам фишбон .

Заинтересовала тема? Можете что-то добавить? Оставляйте свои комментарии - нам важно знать, что вы думаете.

Основная цель проекта — безопасное бурение в минимальные сроки с минимальными затратами. Согласно плану, к 2018 году сроки бурения должны сократиться на 30%, стоимость метра проходки снизится на 20%, а показатель промышленной безопасности LTIF — на 50%.

Философия предела

Далее на основе этих лучших примеров конструируют так называемую лучшую композитную скважину. Такая скважина собрана на бумаге из лучших пробуренных секций. Однако и она еще далека от идеала. В самой лучшей композитной скважине найдется неэффективность и непроизводительное время (НПВ). Исключение неэффективности и НПВ дает проект лучшей практически достижимой скважины. Можно продвинуться еще на один шаг — к теоретически возможной скважине, где не только нет непроизводительного времени, но достигнута максимальная эффективность всех операций за счет применения лучших существующих технологий.

Рычаги ускорения

Главное отличие от традиционной практики состоит в том, что любой сотрудник буровой бригады сегодня способен стать соавтором программы бурения. Если раньше он лишь получал указания, проходил инструктаж и приступал к работе, то теперь у него есть возможность внести свое предложение и, самое главное, быть услышанным. Выяснилось, что у многих членов бригады есть свой взгляд на то, почему та или иная операция не выходит так, как задумано, просто раньше их об этом не спрашивали, рассказывает Михаил Гулейков. Но, даже если ценных идей об улучшении процесса и не поступит, в ходе таких сессий каждый еще раз проговаривает и осмысляет для себя те риски, которые могут возникнуть во время работ, вместо того чтобы просто расписаться в инструктаже.

Мотивация

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

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Использование одного из основных инструментов бережливого производства — картирования потока создания ценностей (предполагающего разбивку всей деятельности в рамках одного процесса на составные части, хронометраж отдельных операций и выявление операций, создающих и не создающих ценность) дало достаточно неожиданный результат: до 40% всего времени проведения ряда операций оказалось непроизводительным. Причем основные потери возникали не во время проведения работ, а на операционных стыках.

Если оперировать цифрами, то в 2016 году в различных добывающих активах компании цикл бурения был сокращен на 15–30%, а максимальное снижение стоимости метра проходки без учета этапа освоения и вторичных методов разработки достигло 25%.

* LTIF (Lost Time Injury Frequency) — частота несчастных случаев с потерей трудоспособности на 1 млн человеко-часов за определенный период

Для зрелых месторождений в Ноябрьске фокус внимания будет направлен на процесс поддержания пластового давления, в Муравленко — на механизированную добычу, в Мегионе — на текущий и капитальный ремонт скважин.

Второе направление — внедрение инструментов бережливого офиса в подразделениях корпоративного центра. При этом методологи ЛИНиЯ подчеркивают, что речь идет не столько об эффективной организации рабочих мест с применением инструментов 5С, сколько об оптимизации процесса работы с информацией и ее систематизации.

Строение линии

Концепция непрерывных улучшений не нова — программы повышения эффективности деятельности компании за счет устранения всех видов потерь в отдельных бизнес-процессах и вовлечения сотрудников действуют, наверное, в каждой развитой компании любой сферы деятельности.

Важно сделать так, чтобы работа по улучшениям стала повседневной работой менеджмента предприятия. На предприятиях организуются Технические советы, которые на регулярной основе рассматривают оптимизационные мероприятия, принимают решения по премированию сотрудников по факту получения экономического эффекта. Кроме того, должна быть создана инфраструктура, которая позволяет каждому сотруднику подать предложение по улучшениям, сформировать карточку оптимизационного мероприятия, произвести оценку экономического эффекта и без каких-либо административных барьеров реализовать инициативу.

Такой подход позволяет выявить и устранить потери, связанные с неэффективным взаимодействием. В добывающих предприятиях упор делается на обучение работе с инструментами бережливого производства, на мотивацию сотрудников нестандартно подходить к решению производственных задач. Кроме того, в коллективах предприятий формируются специальные группы лидеров процесса улучшений — навигаторов, проходящих обучение по специализированной программе. Они будут поддерживать реализацию уже запущенной программы.

Направление линии

Бережливое производство

За полтора года работы удалось добиться снижения простоев основного технологического оборудования, непроизводительных затрат, повышения скорости и качества операций по ключевым направлениям. Достигнутый эффект от реализации инициатив составил 22,5 млн рублей.

Текст: Сергей Орлов, Фото: Александр Таран, Иван Куринной, Максим Авдеев

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Читайте также: