Расчет УВТ при роторном бурении.

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения практических занятий по дисциплине

«Технология бурения нефтяных и газовых скважин»

при подготовке:

Бакалавров по направлению подготовки

Нефтегазовое дело»

профиль – «Бурение нефтяных и газовых скважин», «Бурение нефтяных и газовых скважин на шельфе», «Капитальный и текущий ремонт скважин»;

Специалистов по специальности

Нефтегазовые техника и технологии»

специальность - «Технология бурения нефтяных и газовых скважин»

 

 

Санкт-Петербург

 

 

Составитель: Двойников Михаил Владимирович, д.т.н., профессор

Введение.

 

В МУ предложены методы расчета бурильной колонны (БК) и компоновки бурильной колонны (КНБК).

Предложены варианты определений длин и диаметральных соотношений, а также напряженно-деформированного их состояния при роторном бурении и углублении с использованием гидравлических забойных двигателей (ГЗД).

Рассмотрены варианты расчетов при проектировании затрачиваемой мощности, моментов сопротивления и сил, действующих на БК при потере ее устойчивости с учетом критических частот вращения при роторном бурении вертикальных и наклонно направленных участков траектории профиля скважины.

 

Проектирование бурильной колонны

Для проектирования бурильной колонны студенту необходимо выбрать данные варианта (табл. 1).

Расчет диаметров: ГЗД, утяжеленных труб (УБТ) и БК.

.

.

.

где - диаметра

 

Расчет длины УБТ при бурении с ГЗД.

, (1.1)

где: с - скорость звука в БК, м/с; Т_д - период продольных зубцовых вибраций долота с учетом деформируемости забоя [1], с;

;

- плотность материала БК, кг/м³. (для стали можно принять 7800 кг/м³, для ЛБТ алюминий - 2698,72 кг/м³, Д16Т дюралюминий - 2790 кг/м³).

E - модуль упругости для стали 2,1×10¹¹ Па, для дюралюминия 7,0 10¹⁰ Па.

Период продольных зубцовых вибраций долота:

,

где: G _д - динамическая нагрузка на долото, составляет 10 – 30% от осевой нагрузки, н.

с - скорость звука в БК, м/с;

F - и площадь поперечного сечения вала ГЗД, м²,Площадь F обычно изменяется от 0,0035 до 0,0065 м².

b - угол наклона оси шарошки к оси долота,sinb = 0,80...0,82;

R _м, - мгновенный радиус долота, м

n – частота вращения долота, об/мин.

К_п – жесткость породы, н/м (принять для пород М от 2,0 10⁶ до 4,0 10⁶, пород МС от 1,0 10⁷ до 2,0 10⁷, пород С от 2,5 10⁷ до 3,0 10⁷, пород СТ - от 3,5 10⁷ до 4,5 10⁷, пород Т - от 5,0 10⁷ до 6,0 10⁷, пород ТК - от 6,5 10⁷ до 7,5 10⁸.

К – коэффициент учитывающий изменение частоты во время Т_д, К обычно изменяется от 4 до 1

t_п – шаг зубцов по периферийному венцу, м.

r – радиус шарошки по периферийному венцу, (диаметр 100-120 мм).

G _с – статическая нагрузка на долото, н.

l₁ - длина бурильного инструмента от забоя до УБТ, м;

l₂ - длина инструмента от забоя до верхней осевой опоры ГЗД, м;

 

Расчет УВТ при роторном бурении.

. (1.3)

Определяем период вибраций при роторном бурении:

Т_Н - период продольных зубцовых вибраций долота недеформируемом забое при бурении ротором, с

Т_Д - период продольных зубцовых вибраций долота с учетом деформируемости забоя, с

Рассчитаем длину труб УБТ для роторного бурения:

Для упрощенных расчетов (предварительно) длину труб УБТ для роторного бурения можно как:

-вес 1 метра УБТ

Для определения периода крутильных колебаний при турбинном бурении воспользуемся формулой:

.