книги / Решение практических задач при бурении и освоении скважин

Примем следующие значения постоянных в формуле

постоянных лучше выписывать из проектно-сметной докумен­ тации конкретного бурового предприятия.

С учетом ранее найденных адаптационных коэффициентов

Ки А рассчитываем величины В, D, М, по формуле (3.43). Скв. № 1, долото 215, 9 СЗГАУ-R 53:

При наиболее эффективных параметрах режима Pg = 200 кН и ия = 49 об/мин. минимальная стоимость одного метра будет:

Скв.№ 2, долото 215, 9 МСЗГАУ-R И.

При наиболее эффективных параметрах режима Pg = 200 кН и ng = 49 об/мин. минимальная стоимость одного метра будет:

Таким образом, поскольку стоимость метра проходки доло­ том 215, 9 МСЗГАУ больше, чем долотом 215, 9 СЗГАУ, то пос­ леднее рекомендуется использовать для бурения в интервале 4100-4350 м.

Аналогичным образом производится выбор лучшего долота для первого интервала 3800—4100 м.

По формулам (3.36) и (3.38) найдем прогнозируемые пока­ затели отработки долот 215, 9СЗ-ГАУ при рекомендуемых эф­ фективных параметрах бурения:

= 7,7135-1О*'0 • 4 -10Ч■490Л(200 103)ол = 52,3 м;

52 3

v = ^ = 0,459 м/ч.

“114

Аналогичным образом были найдены прогнозируемые по­ казатели отработки долот 215,9 МСЗ ГАУ:

hg= 52,6 м; tb = 129 ч; v„ = 0,408 м/ч. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.5.

Т а б л и ц а 3.5

Оптимальный режим бурения и прогнозируемые показатели работы долота

ЗЛО. ПРИМЕР РАСЧЕТОВ ПРИ ТУРБИННОМ СПОСОБЕ БУРЕНИЯ

(Calculation for turbodrilling)

Исходные данные:

212

213

Проверочный расчет расхода и плотности бурового раствора в ранее пробуренных скважинах при отработке долот

С учетом принятой для данной площади скоро­ сти vk = 0,8 м/с находим необходимый для выноса шлама рас­ ход бурового раствора:

а =—(0.26992 -0,1272)0,8= 0,035м3/с.

4

Здесь диаметр скважины dc для упрощения расчетов на всем протяжении ствола принят равным диаметру долота.

Определим расход раствора, необходимого для очистки за­ боя скважины от шлама:

Q2 =(0,5 + 0,7)*0,785*0,26992 = 0,028 ... 0,04 м3/с.

Сравнивая значения 0, и Q2c фактическим расходом рас­

твора Q0= 0,04 м3/с в скв. 1 и 2, видим, что он удовлетворяет условию:

£ о = 0 ,0 4 м 3/ с * т а х |е , = 0 ,0 3 5 ^ - ; Q2=0 ,0 4 ^ -1 .

Проверим соответствие плотности раствора, использован­ ного в скв. 1 и 2, требованиям правил безопасности.

10-106+М 06 + 3 105-10 1 06

9,8 М 080-103

= 1112 к г/м

9,811080

что меньше фактической плотности (см. задание или промыс­ ловые данные). Поэтому величину последней будем использо­ вать в дальнейших расчетах.

Выбор числа насосов и диаметра цилиндровых втулок

Примем коэффициент наполнения насоса т = 0,9. Для создания найденной подачи Q = 0,04 м3/с будем исполь­ зовать оба насоса У8-6М при втулках диаметром 140 мм. При

этом подача насосов составит:

Q = 0,9 • 2,0 • 0,0223 = 0,04 м3/с.

Т.о. в дальнейших расчетах принимаем Q = 0,04 м3/с.

Разделение интервала отработки долот на участки пород одинаковой буримости

На рис. 3.6 с координатами "глубина скважи­ ны Н — время бурения V наносим результаты отработки до-

214

Выбор оптимального режима бурения

Согласно исходным данным задания или про­ мысловой информации определим в интервале 700—1200 м сред­ нее арифметическое значение проходки на долото hg, стойкос­ ти долота fg, механической скорости проходки v^.

Скв. № 1, долото 111 269,9 МГВ:

V* =100/10,2 = 9,8 м/ч.

Скв. № 2, долото 111 269, 9 МСГВ:

8+7+9+10+7 +10

*8 = ---------- ------------= 8,5ч;

О

vM= 83,3/8,5 = 9,8 м/ч.

Чтобы найти по формулам (3.40) и (3.41) адаптационные коэффициенты, необходимо предварительно определить по формуле (3.44) или с помощью турботахометра частоту вра­ щения долот 269,9 МГВ и 269,9 МСГВ во время отработки в скв. 1 и 2 на валу турбобура ЗТСШ-240 при нагрузке на до­ лото Pg = 120 кН, расходе раствора Q = 0,04 м3/с и плотности раствора р = 1120 кг/м3.

215

Рассчитаем величины, входящие в формулу (3.44), описыва­ ющие характеристику турбобура.

Тормозной момент вычислим по формуле (3.45):

Подставим найденные значения Мторм, Mgl пх, Рг в форму­ лу (3.18), получим:

М +(Р -Рг )г п= пя =пх(1--------- —----------- -)=

М

1Г1 т о р м

= 1050(1 1865+(120 1 03 -176-103)-0,084-0,08 = 781 об/мнн. 8750

Таким образом, долота в скв. 1 и 2 были отработаны при частоте вращения п = 781 об/мин.

Теперь можно определить адаптационные коэффициенты по формулам (3.40) и (3.41).

Для долот 269,9 МГВ:

А = t&■п®-7 - Р'12 = 10,2 ■78 l°-7(t 20-103 )' 2 = ! ,344-1О9.

Для долот 269,9 МСГВ:

44 = 8,5• 781°Л(120-103),Л = 1,12•109.

График внешней характеристики турбобура (рис. 3.5) для большей наглядности построим по нескольким точкам по фор­ муле (3.44).

216

2-я точка. Режим разгруженной осевой опоры, когда Pg= Рг. Момент на долоте:

Mg =(1,6-103 +aPg)dg =(1.6-103 +0,2-176-103)-0.26992 =2681 Н • м.

3-я точка. Торможение турбобура, когда п — 0.

Чтобы частота л стала равна нулю, необходимо на долото создать нагрузку:

р Мп,орм- 1600 d\ +PrrcpiiT

s

(3.44) можно рассчитать соответствующие различным нагруз­ кам значения частот вращения вала (долота), например, при Pg = 350 кН частоте п = 284 об/мин. (см. рис. 3.5).

На характеристике участок устойчивой работы турбобура ограничивается сверху точкой с координатами, соответствую­ щими разгонной частоте вращения пР= 894 об/мин. и нагруз­ ке Pg = 0 кН, и снизу точкой с координатой по частоте, опре­ деляемой по формуле (3.51):

п = пу= КпР= 0,4 • 894 = 358 об/мин.

При этом согласно графику на рис. 3.5 нижний конец участка устойчивой работы по нагрузке имеет координату Р^ = 315 кН.

Согласно паспортным данным долот (табл. 3.3), в качест­ ве наибольшей нагрузки на долото 111 269,9 МГВ и 111 269,9 МСГВ принимаем 0,9 от максимально допустимой нагрузки на долото, т.е.

Pg= 0,9 • Р ^ш= 0,9 ■250 = 225 кН.

217

При этой нагрузке частота вращения долота, которую разо­ вьет турбобур согласно характеристике (3.44), составит:

я =1050(1--(1.6 -103 + 0,2• 225-103)■0,2699? +(225-103 -176-103)•0,084 0,081 = 8750

= 603 об/мин.

Участок совместных условий работы системы "турбобурдолото" на характеристике турбобура (см. рис. 3.5) располага­ ется в интервале между точками А(^ = 0, и = 894 об/мин.) и В (Pg = 225 кН, п = 603 об/мин.).

Так как при турбинном способе бурения и = n(PJ, на рис. 3.5 по формуле (3.36) с учетом выражения (3.44) для долота 269,9 МГВ построена зависимость v*= v'JPJ в виде кривой 2, не име­ ющей максимума.

Таким образом, согласно приведенным выше результатам, в дальнейшем для отработки долот 269,9 МГВ и 269,9 МСГВ в соче­ тании с турбобуром ЗТСШ-240 в качестве наиболее эффективной считаем нагрузку 225 кН при частоте вращения 603 об/мин.

Примем следующие приблизительные значения постоян­ ных в формуле (3.43):

сь = 84,3 у.е.

Стоимость долота 111 269,9 МГВ —221 у.е., а долота 111 269,9 МСГВ 220 у.е.

Время подготовительно-заключительных и вспомогатель­ ных работ в одном рейсе tb найдем из выражения:

h = + К + tom+ tme + tn

где tnj —время на подготовительно-заключительные рабо­ ты; t„ — время на наращивание инструмента; tom—время на от­ вертывание долота; tT —время на проверку турбобура.

t„= 0,45 + 0,2 + 0,12+ 0,12 + 0,4 = 1,3 ч.

Время на спуско-подъемные операции 1СЯ для скважины глубиной 950 м:

tcn = 1,99 ч.

С учетом ранее полученных адаптационных коэффициентов

Ки А, рассчитываем величины В, D, М, С по формуле (3.43). Скв. № 1, долото 111 269, 9 МГВ:

М- _______ 221_______ =44,65. 3,683-10"9 ■1344-109

При наиболее эффективной нагрузке Pg - 225 кН минималь­ ную стоимость одного метра вычислим по формуле (3.43):

218

Таким образом, поскольку стоимость метра проходки доло­ том 269,9 МСГВ больше, чем долотом 269,9 МГВ, то последнее рекомендуется использовать для бурения в интервале 700— 1200 м.

По формулам (3.36)—(3.38) найдем прогнозируемые показа­ тели отработки долот 269,9 МГВ при рекомендуемых эффек­ тивных параметрах бурения:

К =3,683• 10’9 ■1.3443 ■109 •6030'1■(225 ■103)°'2 = 110 м

1,344-109 *Ь_ 603°'7-(225-103),':2~ ’ 4

Аналогичным путем были определены прогнозируемые по­ казатели отработки долот 269,9 МСГВ:

hg = 92 м; f5 = 4,8 ч; vM= 19,2 м/ч.

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.6.

Т а б л и д а 3.6

Прогнозируемые показатели работы долот при турбинном бурении приведенной скважины

219

3.11. ОПЕРАТИВНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ИНСТРУМЕНТА НА КРЮКЕ И НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО

(Drilling tool weight and bit load determination)

По основному указателю и регистратору

При определении натяжения каната необходимо пользоваться тарировочной таблицей, находящейся в паспорте прибора. Значения усилий приведены в таблице. Промежуточ­ ные значения должны определяться интерполяцией.

П р и м е р . Оснастка талевой системы 4x5. Установлен при­ бор с трансформатором давления ТД-4 и натяжением кана­ та 5000 кН при положении стрелки и пера на 10-м делении. Вес инструмента вызвал отклонение стрелки до 44-го деле­ ния. По паспорту 40-му делению соответствует натяжение ка­ ната 43500 кН, а 50-му делению 55500 кН. Средняя оценка од­ ного деления от 40 до 50-го деления:

АР = 5550^43500 50-40

Тогда усилие натяжения, соответствующее 44-му делению:

Р44 = 43500 + (1200 ■4) = 48300 кН.

Если из этого значения вычесть начальное натяжение ка­ ната (при положении стрелки и пера на 10-м делении), то по­ лученное усилие Р, = 48300 — 5000 = 43300 кН составит 1/4 часть нагрузки на крюке талевой системы (здесь 4 — число струн талевой системы). Нагрузка на крюке, таким образом, будет равна:

Qk = Р,п = 43300*8 = 346400 кН.

Эта величина соответствует весу инструмента, погружен­ ного в жидкость (промывочный раствор).

Для определения нагрузки на вышку необходимо умножить полную величину натяжения каната на п + 2. В нашем приме­ ре нагрузка на вышку:

£?з = Лм(и + 2 ) = 48300(8 + 2) = 483000 кН.

Для определения нагрузки на долото необходимо среднюю цену деления умножить на число делений разгрузки и на чис­ ло струн.

Пр и м е р . После установки инструмента на забой стрелка

иперо остановились на 41-м делении. Следовательно, нагруз­ ка на долото при условиях предыдущего примера:

Рд = ДР(44 - 41)п= 1200 • 3 • 8 = 28800 кН.

220