Компоновка низа бурильной колонны

⇐ ПредыдущаяСтр 77 из 97Следующая ⇒

В составе КНБК и выполняемых каждым из ее элементов функциях было сказано выше (см. п. 6.1), поэтому здесь приводится лишь описание методики проектирования КНБК.

Проектирование КНБК ведется в следующей последовательности.

Выбирается тип УБТ. При бурении без постоянного вращения колонны используются горячекатаные УБТ, а с постоянным вращением – УБТС.

В общем случае утяжеленный низ состоит из нескольких ступеней УБТ с диаметрами, уменьшающимися в направлении снизу вверх.

Здесь и в дальнейшем секцию УБТ будем считать нулевой секцией бурильной колонны и снабдим индексом «ноль», вторым индексом будем обозначать номер ступени УБТ внутри секции, причем нумерацию будем вести снизу вверх.

Нижняя ступень, называемая основной, предназначена для обеспече-ния основной части нагрузки на долото и должна иметь максимальную массу погонного метра, что достигается при наибольшей площади сечения труб по телу, а при заданной площади канала – при их наибольшем наруж-ном диаметре D₀. Последний выбирается из условия обеспечения минимально необходимого зазора _min между трубами и стенкой скважины диаметром D _с :

(6.111)

Диаметр скважины следует определять с учетом уширения ствола скважины:

D c = k у D д , (6.112)

где D _д – диаметр долота (или расширителя);

k _у –коэффициент уширения ствола,который принимается в зависимости от твердости ( коррелирующей с устойчивостью пород): 1,03…1,05 – для твердых пород; 1,06…1,08 – для пород средней твердости и 1,09…1,12 – для мягких пород.

Диаметр основной ступени УБТ выбирается в зависимости от диамет-ра долота согласно условию:

	,			(6.113)
где	k₀–понижающий коэффициент,выбираемый согласно табл. 6.18.
					Таблица 6.18
		Значения понижающего коэффициента k0

Диаметр долота, мм			Условия бурения
			нормальные		осложненные

не более 295,3			≅ 0,85		≅ 0,75
более 295,3			≅ 0,75		≅ 0,65

При бурении забойными двигателями наружный диаметр УБТ основной ступени должен быть не больше диаметра забойного двигателя D _зд : .

Допускается использовать приближенные соотношения диаметров долот и УБТ, полученные из практики бурения, которые приведены, например, в табл. 3 [3].

Для беспрепятственного спуска в скважину изгибная жесткость УБТ основной ступени должна быть не ниже таковой для обсадной колонны , под которую ведется бурение, т.е.

= ³ = , (6.114)

Поскольку = ,то из (6.112) получаем соотношение между наружными диаметрами УБТ основной ступени и обсадных труб D _ок

, (6.115)

где d₀₁ –внутренний диаметры УБТ основной ступени;

Для обеспечения плавного перехода по жесткости от УБТ к бурильным трубам должно выполняться соотношение

, (6.116)

где - наружный диаметр бурильных труб.

Если это соотношение не выполняется, то компоновка УБТ будет ступенчатая. Количество промежуточных ступеней .п определяется из условия, что диаметр предыдущей ступени не более чем на одну треть больше диаметра последующей ступени. Соответственно диаметр последней ступени , примыкающей к СБТ, должен быть не более чем на одну треть больше диаметра СБТ [3]. В этом случае диаметры СБТ и УБТ должны удовлетворять следующему соотношению:

(6.117)

Если секция УБТ состоит из 2-х ступеней, что и имеет место в большинстве случаев, то (6.63) запишется в виде

(6.118)

Определяются длины ступеней УБТ. Длины промежуточных ступеней выбираются конструктивно. В зависимости от типа УБТ ступени могут состоять из 2 – 4 труб.

Для удобства работы (установки свечей за палец вышки) рекомендуется составлять свечи из УБТ одного и того же размера, но допускается свеча, составленная из УБТ двух смежных диаметров.

Вначале определяется ориентировочная длина основной ступени УБТ , расположенной на прямолинейном участке, из условия, что она целиком находится в сжатом состоянии (на самом верху расположено σ -нейтральное сечение). В предположении, что она не более 100 м, при бурении забойными двигателями вычисляется по формуле

, (6.119)

где - осевая нагрузка на долото.

Далее вычисляется ориентировочная длина основной ступени УБТ с запасом по нагрузке

, (6.120)

где k _н– коэффициент запаса нагрузки на долото. При бурении без постоянного вращения труб принимается с постоянным вращением [3];

- вес погонного метра УБТ основной ступени с учетом облегчения в

жидкости, сил трения и зенитного угла, определяются по (6.84), а коэффициенты и определяются соответственно по (6.20) и (6.21);

– масса забойного двигателя.

Определяется приближенное количество труб основной ступени

, (6.121)

где – длина одной трубы, равная 12 м для горячекатаных УБТ и 6 м для УБТС.

Количество труб округляется до ближайшего целочисленного значения с таким расчетом, чтобы получить целое число утяжеленных бурильных свечей n₀₁ для установки их за палец буровой.

Уточняется длина УБТ основной ступени

(6.122)

Длины переходных ступеней выбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить рекомендованные значения коэффициентов по запасу нагрузки на долото. При этом допускается составлять самую верхнюю переходную ступень из УБТ двух смежных диаметров и чтобы длина основной ступени УБТ составляла не менее половины общей длины ступеней УБТ.

ДВозможно отклонение в величине k _н на 5% в меньшую сторону, хотя существующим РД такая возможность игнорируется.

Это дает для k _н оценку:

– при бурении без постоянного вращения труб

; (6.123)

–при роторном бурении и бурении ЗД с постоянным вращением труб

. (6.124)

Определяется фактический коэффициент запаса нагрузки на долото

. (6.125

который должен находиться в пределах (6.123) или (6.124) в зависимости от способа вращения долота;

и - вес погонного метра и длина УБТ i - й переходной ступени;

определяется по той же формуле (6.84).

Определяется общая длина и осевое усилие, создаваемое КНБК

; (6.126)

, (6.127)

где –длина забойного двигателя. При бурении роторным способом во всех формулах полагается и .

Длина колонны СБТ L₁ определяется как разность длины ствола скважины за вычетом длины КНБК

(6.128)*

Ориентировочную длину основной ступени УБТ L₀₁′ , расположенной на участке снижения зенитного угла³, в первом приближении можно найти по той же формуле (7.120), что и для наклонно-прямолинейного участка, поскольку угол охвата этого участка ступенью УБТ пока неизвестен. По-этому задачу можно решить лишь итеративным путем. Для этого необходимо задаться длиной основной ступени УБТ в пределах до 100 м, найти зенитный угол в конце и начале ступени УБТ, а также угол охвата по формуле

, (6.129)

где - радиус искривления данного участка.

При роторном бурении конечный зенитный угол участка равен конечному углу скважины , а при бурении ЗД , где будет равен . Тогда зенитный угол в вначале участка будет равен

. (6.130)

Далее, вычисляя последовательно значения F _нб по (6.80), по (6.129) и по (6.130), добиваются, чтобы осевое усилие F _нбстало равным нулю с погрешностью, например, не более 1%.

*Здесь мы ограничиваемся рассмотрением профиля, оканчивающегося участком снижения зенитного угла, так как скважины обычного профиля не содержат участков увеличения зенитно-го угла в качестве конечного, как например: СГО, СПП или БС.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 872; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 72 73 74 75 767778 79 80 81 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!