Технология бурения нефтяной и газовой сважины №10582 Федоровского месторождения

Фактическая глубина спуска второй секции 243 м. Таким образом, и вторую секцию и всю БК можно спускать в клиновом захвате.

 

 

2.6 Проектирование режима бурения

 

Под режимом бурения понимают комплекс субъективных факторов,которые  определяют эффективность работы породоразрушающегоинструмента на забое скважины. Каждый из этих факторов называется режимным параметром. В качестве основных режимных параметров можно выделить следующие:

- нагрузка на долото рд, кН;

- частота вращения инструмента n, мин.1;

- расход промывочной жидкости Q, л/с;

- тип и качество циркуляционног агента.

Сочетание режимных параметров бурения, которое обеспечивает

наилучшие показатели углубления скважины, наиболее высокую эффективность  работы породоразрушающего инструмента  и необходимое качество буровых  работ с использованием имеющегося оборудования, называется оптимальным режимом бурения. Такой режим бурения устанавливают для конкретных геологических условий с учетом характеристик имеющегося оборудования для наиболее эффективного его использования. Расчет параметров режима бурения ведется для каждой выделенной пачки горных пород применительно к конкретному типу долота и способу бурения.

 

2.6.1Расчет осевой нагрузки на долото.

 

Осевая нагрузка на долото, как режимный параметр бурения, обеспечивает внедрение породоразрушающих элементов  в горную породу. Наиболее эффективное разрушение породы на забое происходит в том случае, когда осевая нагрузка обеспечивает на контакте долота с породой, напряжение, превышающие твердость горной породы.

Приведем пример расчета нагрузи на долото на примере лопастного долота. Расчет осевой нагрузки ведется по интервалам бурения.

1.Расчет осевой нагрузки ведется исходя из условия достижения объемного разрушения горной породы по формуле:

Р_ОС2 = к_заб×Р_ш×S_к ,                                               (27)

где: Р_ос - осевая нагрузка на долото, кН.

к_заб - коэффицент забойных условий определяется опытным путем и изменяется от 0,3 до 1,6;

Р_ш- твердость по штампу, МПа;

S_к - площадь контакта резцов долота с забоем.

S_к = 1,3×Д_д×к_пер×в                                                (29)

где в - ширина резцов, в =1-10 мм

К_пер - коэффицент перекрытия резцов К=0,7-1,9

Интервал от 0 до 25м

Р_ш = 100 МПа(см. исходные данные); к_заб = 0,5; в = 1 мм; К_пер = 0,7.

Р_ОС2 = 1,3 × 393,7 × 10^-3× 0,5 × 1 × 10^-3× 100 × 10⁶× 0,7= 17,9 кН

Интервал от 50 до 750 м

Р_ш = 350 МПа(см. исходные данные); к_заб = 0,5; в = 10 мм; К_пер = 1,5.

Р_ОС2 = 1,3 ×269,9× 10^-3× 0,5 × 2 × 10^-3× 350 × 10⁶×0,7=74,7 кН

 

2.Расчет осевой нагрузки ведется исходя из рекомендуемой удельной нагрузки на долото по формуле:

Р_ос1=q×Д,                                                          (26)

где:q-удельная нагрузка на 1 см долота, (кгс/см)., значение удельной нагрузки даны в табл.4

Д-диаметр долота, см.

Значения удельной нагрузки                                                                                        Таблица 4.

Категория по буримости.	Удельная нагрузка, кН/мм.
1	2
Категория М	<0,2
Категория МС	0,2-0,5
Категория С	0,5-1

Рекомендуемая удельная нагрузка на лопастное долото q=0,1-0,4 кН/мм.

Интервал от 0 до 25 м (Д=393,7 мм)по формуле(26):

Р_ОС1=0,1× 393,7 = 39,37кН

 

Интервал от 25 до 750 м (Д=269,9 мм)ф. (26)

Р_ОС1=0,3× 269,9 = 80,97кН

 

Интервал от 750 до 2802 м (Д=188,9 мм )

Р_ОС1=0,5× 188,9 = 94,45кН

Исходя из условий создания объёмного разрушения пород, с учетом удельной нагрузки на долото и рекомендуемой  нагрузке по паспорту, окончательно принимаем  следующие нагрузки (таблица - 5)

Осевая нагрузка по интервалам (таблица - 5)

Интервал, м	Осевая нагрузка, кН
	Из условия объёмного разрушения.	Исходя из удельной нагрузки	Исходя из рекомендуемой  по паспорту	Окончательно
0-25 25-750 750-2951	17,9 74,7 91,1	39,7 80,97 94,45	5-12 4-8 8-10	весь вес инстр. 5 8

 

 

2.6.2 Проектирование расхода промывочной жидкости.

 

При бурении промывочная  жидкость прежде всего должна:

- очищать скважину от  обломков выбуренной породы (шлама)  и выносить их на поверхность;

- охлаждать ПРИ и облегчать разрушение породы в призабойнойзоне;

- создавать давление на  стенки скважины для предупреждения  газонефтепроявления;

- оказывать механическое  действие на стенки скважины, предупреждая их обрушение;

- передавать энергию гидравлическому забойному двигателю;

- обеспечить сохранение  проницаемости продуктивного пласта  при его вскрытии;

Расчетным путем расход промывочной  жидкости определяется из условий наилучшего очищения забоя и скорости восходящего  потока.

Расчет расхода промывочной  жидкости для эффективности очистки  забоя скважины делается по формуле:

Q = а×0,785×D_Д²;                                                       (30)

где – коэффициент удельного расхода жидкости равный 0,3…0,65 м³/сек на 1 м² забоя, принимается =0,65;

 – диаметр долота, мм;

Интервал от 0 до 25 м

Q =0,65 × 0,785 × 0,3937² =0,079 м³/сек;

 

Интервал от 0 до 750 м

Q =0,65 × 0,785 × 0,269,6² =0,037 м³/сек;

 

Интервал от 750 до 2802 м

Q =0,65 × 0,785 × 0,1889² =0,0182 м³/сек;

 

Расчет расхода промывочной  жидкости по скорости восходящего потока определяется по формуле:

;                                                      (31)

где – скорость восходящего потока; рекомендуемая скорость согласно промысловой классификации горных пород находится в пределах:

М=0,9 ¸ 1,3 м/сек, С=0,7 ¸ 0,9 м/сек.

– площадь кольцевого пространства, м²;

Интервал от 0 до 25 м

V_ВОСХ =0,9 м/сек;

Q =0,9 × 0,785 × (0,3937² – 0,114²) =0,1 м³/сек.

Интервал от 50 до 700 м

V_ВОСХ =0,9 м/сек;

Q =0,9 × 0,785 × (0,2699² – 0,114²) =0,042 м³/сек.

Интервал от 700 до 1845 м

V_ВОСХ =0,9 м/сек;

Q =0,9 × 0,785 × (0,1889² – 0,089²) =0,019 м³/сек.

Окончательный выбор расхода  промывочной жидкости обусловлен производительностью  насосов при заданном коэффициенте наполнения, с учётом результатов приведённых выше расчётов, по формуле:

    (32)

где – коэффициент наполнения (=0,9);

– число насосов;

– производительность насоса.

В расчете принимается  производительность бурового насоса УНБ-600, с диаметром втулок равным 160 мм =0,031 м³/сек.

Интервал от 0 до 750 м

Q =0,9× 2 × 0,031 =0,0558м³/сек

Интервал от 752до 2802 м

Q =0,9× 1 × 0,031 =0,0279м³/сек

Результаты расчета приведены  в таблица – 6

 

Расход промывочной жидкости по интервалам (таблица-6)

Интервал, м	Расход промывочной жидкости м3/с
	Из учета эффективной  очистки забоя	Исходя из учета скорости восходящего потока	Исходя из условий производительности буровых насосов.	Исходя из паспортных данных долот	Окончательно
0-25 25-750 750-2951	0,079 0,037 0,0182	0,1 0,042 0,019	0,0279 0,0558 0,0279	0,05-0,065 0,04-0,055 0,03-0,036	0,0279 0,0558 0,0279

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.3 Расчет частоты вращения долота.

 

Эффективное разрушение горной породы при бурении происходит при  условии, что время контакта рабочих  элементов долота с породой было не меньше времени, которое необходимо для разрушения породы при данной нагрузке на ПРИ.

Время контакта долота с  породой определяется шагом резцов и скоростью вращения долота. Если время контакта будет меньше времени разрушения породы, то процесс деформации будет протекать не полностью, и разрушение будет носить усталостный характер, несмотря на то, что осевая нагрузка будет достаточной.

В связи с тем что  применяем долота PDS на всех интервалах бурения,частоту вращения долота выбираем  исходя из паспортных данных выборных долот:

1. Расчетным путем частота вращения (n) долота по рекомендуемой линейной скорости на периферии рассчитывается по формуле:

n₁ = 60 ×V_Л / p×D_Д(33)

где n₁ – частота оборотов долота, с^-1;

V_Л – рекомендуемая линейная скорость, м/с; (Для пород типа М и МЗ Vл =3,4…2,8 м/с, типа МС и МСЗ Vл =2,8…1,8 м/с, типа С и СЗ Vл =1,8…1,3 м/с.; для лопастных долот = 1,1-1,4 м/с)

D_Д – диаметр долота, м;

p = 3,14

Интервал от 0 до 25 м

n_(от) = 60 × 2,8 /3,14 × 0,3937 = 135 об/мин

n_(до) = 60 × 3,4 /3,14 × 0,3937 = 165 об/мин

Интервал от 25 до 750 м

n_(от) = 60 × 2,6 /3,14 × 0,2953 = 168 об/мин

n_(до) = 60 × 3,4 /3,14 × 0,2953 = 220 об/мин

Интервал от 750 до 2951 м.

n_(от) = 60 × 1,8 /3,14 × 0,2159 = 159 об/мин

n_(до) = 60 × 2,8 /3,14 × 0,2159 = 247 об/мин

2. Расчет частоты вращения долота, по времени контакта зуба долота с горной породой ведется по формуле.

 

где: – минемальное время контакта зуба долота с горной породой, (для упруго-пластичных пород = 6×10^-3 с., пластичных пород =3…6×10^-3 с., для упруго-хрупких пород м =6…8×10^-3 с.)

z-число зубьев.

Интервал от 0 до 25 м

об/мин

Интервал от 25 до 750 м

об/мин

Интервал от 750 до 2951 м

об/мин.

 

3. Расчет частоты вращения  но скорости опор:

 

где: а-коэфициент, хорактеризующий  свойства горных пород, (для пород  типа М=0,7-0,9, типа С=0,5-0,7)

D_д- диаметр долота,мм

Т₀- константа для данного долота, характеризующая скорость опор.

 

Интервал от 0 до 25 м

 

Интервал от 25 до 750 м

 

Интервал от 750 до 2951 м

 

Результаты расчета приведены  в таблице -7.

 

Частота вращения по интервалам (таблица-7)

Интервал, м	Частота вращения, об/мин
	По рекомендуемой линейной скорости.	По времени контакта долота с породой	По скорости опор.	По max. скорости вращения турбобура	Исходя из паспортных данных долот.	Окончательно
0-25 25-750 750-2951	135-165 168-220 159-247	295,45 249,45 361,1	364,6 435 327	625 625 325	80-400 80-440 60-400	300 400 325

 

 

2.6.4 Тип и качество циркулирующего агента.

 

В процессе  проводки  скважины  раствор должен  выполниять  следующие основные  функции: