книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах
..pdfгоризонтальную и вертикальную проекции проектного профиля БС (рис. 6.17).
Величина радиуса круга допуска должна превышать значения радиуса круга неопределенности в точке вскрытия пласта при бурении с телесисте мой.
Для горизонтального БС допустимые вертикальные (hb h2) и горизон тальные (а,, а2) отклонения устанавливаются по длине с заданием коорди нат (х, у, г), а также значений зенитного угла (авх) и проектного азимута (рПР в начальной точке горизонтального ствола (рис. 6.18).
6.8.6. Текущий радиус круга допуска
На основании установленного круга допуска для каждой точки БС опре деляется текущий радиус (RT) круга допуска:
RT = kx-r, |
(6.35) |
где к, = у ; /„ — текущая длина БС, м; / — проектная длина БС, м; г — про
ектный радиус круга допуска, м.
Для горизонтального БС при ограничении области допустимых отклоне ний оси ствола цилиндрической поверхностью текущий радиус (RT) круга
допуска определяется из выражения |
|
RT = г + кх(гП2—rni), |
(6.35) |
где гП1 — проектный радиус круга допуска в начале горизонтального интер вала, м; гП2 — проектный радиус круга допуска в конце горизонтального ин тервала, м.
где LK— длина секции КНБК, м; DK— диаметр секции КНБК, м. Отдельная секция КНБК с центраторами на концах:
RT = 4 • (Dc —Du) ’ |
(7.3) |
где LKU— длина секции с центраторами, м; Du — диаметр центраторов, м.
7.2. Расчет минимального радиуса кривизны БС при условии деформации отдельной секции КНБК
При принудительном перемещении забойного двигателя по искривлен ному БС под действием веса части бурильной колонны напряжения изгиба в корпусе забойного двигателя не должны превышать предела упругости материала, из которого выполнен корпус забойного двигателя.
В этом случае допустимое значение кривизны БС определяется по фор муле
0,171 Ьз |
(7.4) |
|
U Da - D 3 + 0,171 h i ’ |
||
|
где U = 1,41m-0,41; т = Dc/D d; р = Е ‘ d , м; Da — диаметр долота, м; Е — 2 • от
модуль упругости Юнга стали (2,0—2,2)* 105 МПа; ст — предел текучести стали, МПа.
Напряжения изгиба в корпусе забойного двигателя при прохождении его через искривленный участок БС рассчитывается по формуле:
= Е Р3 _ 2,92 Е Р3 (U Рд- Р 3) п 5ч
В случае необходимости расчета минимального радиуса кривизны при принудительном перемещении в БС забойного двигателя с центратором можно воспользоваться соответствующими формулами, указанными в [35].
7.3. В бурильных и обсадных трубах внутренние напряжения, возникаю щие в искривленных интервалах БС, не должны превышать предела текуче сти материала труб.
Величина минимально допустимого радиуса искривления БС должна быть больше значения, рассчитанного по формуле
где DH— наружный диаметр бурильных (обсадных) труб, м; Е — модуль Юнга материала, из которых изготовлены бурильные трубы, МПа; ат — предел текучести материала труб, МПа.
7.4. Выбор радиуса искривления из условия предупреждения желобообразования в БС.
Интенсивность и величина образования желобов зависит от величины «нормальных» поперечных усилий замков бурильного инструмента, дейст вующих на стенки скважины. Величина усилий, в свою очередь, зависит от радиуса искривления скважины следующим образом:
П |
= LT ' Рос |
(7.7) |
K m i n 6 ------------- |
|
|
где Lj — длина бурильной трубы, |
м; Рос — осевое |
растягивающее усилие, |
действующее на бурильные трубы, кН; Рн — допустимое поперечное давле
ние замков на стенки скважины, кН.
Для оценки радиуса искривления скважины по данной формуле величи ну Рн выбирают исходя из значений твердости пород с условием, чтобы в скважине не наблюдалось интенсивного желобообразования.
В зависимости от значений величины твердости пород величина Рн мо жет иметь следующие значения:
—для мягких пород: Р„ = 1000 кг (Ю кН);
— для пород средней твердости: Рн = 2000—3000 кг (20—30 кН); —для твердых пород: Рн = 4000—5000 кг (40—50 кН).
7.5. |
Минимально допустимый радиус искривления для УБТ в нижней |
||
части КНБК: |
|
|
|
|
Rmin7 |
ЕРубт |
(7.8) |
|
2от |
||
|
|
' |
7.6. Для верхней части колонны СБТ при наличии растягивающих на грузок, вызывающих в трубах напряжения растяжения стр, минимальный радиус искривления определяется по формуле:
ED3
(7.9)
2(стт - Op)
С учетом коэффициента запаса прочности п = 1,4—1,6 величина Rmin оп ределяется:
|
Rmi.i —2[(0. / ,) —10(РМ/ F ,r |
<7Л0) |
|
где F — площадь поперечного сечения труб (по телу), м2. |
|
||
7.7. |
Проходимость по стволу хвостовика оценивается по радиусу искрив |
||
ления R3 по формуле: |
|
|
|
|
= % |
- 5 , ( 7.11) |
|
где d0 к — диаметр обсадной колонны (хвостовика), м. |
|
||
7.8. |
Проектный профиль ствола должен соответствовать обязательному |
||
выполнению условия: |
|
|
|
|
^min^R|,2.3.4,5.6,7.8,9- |
(7.12) |
|
7.9. |
Интенсивность набора угла зависит от геометрических размеров от |
||
клонителя, угла перекоса осей отклонителя, диаметра долота. Расчет интен |
|||
сивности 1 осуществляется по формуле: |
|
||
|
i = |
$1А |
(7.13) |
|
|
[К ' |
|
где i интенсивность набора кривизны на один метр проходки, град./м; |
|||
i i n |
пИНИМаЛЬН0 допУстимый радиус искривления, м. |
|
|
7.10. |
Радиус искривления ствола скважины R при применении гидрав- |
Т а б л и ц а 7.1. Значения минимально допустимых радиусов искривления для элемен'
тов КНБК
Диаметр скважины, мм |
Элемент бурильной колонны |
Rmin. м |
124,0 |
Д1-105 |
31,4 |
124,0 |
Д-108 |
27,7 |
143,9 |
Д1-127 |
41,2 |
124,0; 143,9 |
УБТ 104,8x50,3-Д |
28,9 |
124,0; 143,9 |
УБТ 120,6x50,8 (120,6x63,5)-Д |
33,3 |
124,0; 143,9 |
ТБПВ 73x9,19-Д |
49,6 |
Примечание: радиус изгиба бурильной колонны принят эквивалентным радиусу сква жины
лического забойного двигателя с одним углом перекоса осей находится по формулам:
R = |
1. + Ь |
(7.14) |
2sin(a—Р) ’ |
где 1, — длина нижнего плеча отклонителя (от торца долота до точки пере коса осей), м; 12 — длина верхнего плеча отклонителя, м; а — угол перекоса осей отклонителя, град; (3 — угол наклона нижнего отклонителя к оси сква жины, град.;
n |
D. —d| |
(7.15) |
Р = |
arcctg— — |
где d0 — диаметр отклонителя, м.
В табл. 7.1 представлены результаты расчета по приведенным формулам минимально допустимых радиусов искривления в скважинах, диаметрами 124,0 и 143,9 мм при m = 1, для следующих элементов бурильной колонны (влияние моментов вращения колонны ротором, не превышающее Мкр > 700—200 Нм для 124,0-мм скважин и Мкр<900—300 Нм для 143,9-м, как от носительно незначительное, не рассматривается): винтовой забойный дви гатель Д1-105 (d, = 0,106 м; L, = 3,77 м; стт = 320 МПа), Д-108 (d, = 0,108 м; L, = 3,0 м), Д1-127 (dt = 0,127 м; L, = 5,545 м);
УБТ 104,8x50,3-Д (от = 380 МПа) и УБТ 120,6x50,8 (или 120,6x63,5); ТБПВ 73x9,19-Д (стт = 380 МПа; dt = 0,1048 м; F = 18,42 см2) при Рр =
60 кН; п = 1,5.
Полученные результаты минимально допустимых радиусов кривизны практически совпадают с полученными при бурении боковых ответвлений стволов в Урало-Поволжье. При роторном бурении для труб ТБПВ 73x9,19 допустимые радиусы искривления будут незначительно выше приведенных в табл. 7.1 [36].
Таблица 8.1. Технические характеристики мобильных установок для ремонта и бу
рения скважин UPET S. А. (Румыния)
Параметры |
Ед. измер. |
TD 160 |
TD 125 |
TD 100 |
TD 80 (TW |
|
(TW125) |
(TW100) |
|||||
СА-А7 |
80) СА-А4 |
|||||
|
|
|
СА-А6 |
СА-А5 |
|
|
Максимальная статическая |
кН |
1600 |
1250 |
1000 |
800 |
|
нагрузка на крюке |
||||||
Глубина бурения с БТ 4'/2" |
м |
3200 |
2800 |
2100 |
1800 |
|
(24,9 кг/м) |
||||||
Глубина при ремонте с БТ |
м |
|
6500 |
5200 |
3900 |
|
27Л" (15,6 кг/м) |
— |
|||||
|
|
|
|
|
||
Глубина при текущем ре |
|
|
|
|
|
|
монте с НКТ 27/ 8" (13,05 кг/ |
м |
|
9000 |
7000 |
4700 |
|
м) |
|
|||||
Количество барабанов |
— |
1 (2) |
1 (2) |
1 (2) |
1 (2) |
|
Диаметр талевого каната |
мм |
28 |
28 |
25 |
25 |
|
Максимальное натяжение в |
кН |
196 |
113 |
|
|
|
талевом канате |
|
|
||||
Количество скоростей на |
|
5 + 1R |
5 + 1R |
5 + 1R |
5 + 1R |
|
лебедке |
— |
|||||
Оснастка талевой системы |
— |
10 |
8 |
8 |
8 |
|
Высота мачты |
м |
34,1 |
33,4 |
33,4 |
32,0 |
|
Длина поднимаемых свечей |
м |
20 |
20 |
20 |
18 |
|
Приводная мощность дви |
КОЛ-ВО X кВт |
2 х 294 |
2 х 220 |
2 х 371 |
2 х 220 |
|
гателя (Caterpillar) |
||||||
Гидродинамическая транс |
|
CLBT 754 2GS |
CLT 754 DB |
|||
миссия Allison |
— |
|||||
Формула колес |
— |
14 х Ю |
12 х 8 |
10 х 8 |
8 x 8 |
|
Габаритные размеры: длина |
м |
21,2 |
20,8 |
22,6 |
20 |
|
ширина |
м |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
|
высота |
м |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
|
Максимальная масса при |
т |
84 |
72 |
60 |
48 |
|
транспортировке |
Примечание: Бурение (TD), текущий и капитальный ремонт скважин (TW)
Таблица 8.2. Краткая спецификация на самоходные буровые установки фирмы
«ГОЕСО»
|
Мощность, |
Средний |
Габаритные размеры, м |
Высота |
Грузоподъем- |
|||
Тип |
|
|
|
UOPTk Й11ТМ |
||||
|
кВт |
вес, т |
|
|
|
мачты, м |
tlULlb МаЧИэЦ |
|
|
|
длина |
ширина |
высота |
кН |
|||
DIR-3000 |
|
242 |
36,8 |
16,7 |
2,5 |
4,0 |
29,4 |
872,2 |
DIR-5000 |
|
276 |
46,0 |
17,7 |
2,5 |
4,0 |
31,8 |
909,4 |
DIR-7000 |
552 |
(2 агрег.) |
56,0 |
19,5 |
3,0 |
4,0 |
33,8 |
1127 |
DIR-800 |
649 |
(2 агрег.) |
62,5 |
19,8 |
3,0 |
4,0 |
34,1 |
1551,3 |
D1R-900 |
699 (2 агрег.) |
69,6 |
19,8 |
3,0 |
4,0 |
34,1 |
I960 |
Таблица 8.3. Технические характеристики современных зарубежных подъемных агрегатов
|
|
|
Характеристики установок |
||
|
Параметр |
|
KREMCO |
COOPER |
CARD- |
|
|
|
|||
|
|
|
WELL |
||
|
|
|
|
|
|
Глубина бурения |
Типоразмер труб |
Ед. изм. |
К 750; К |
LTO 550 |
КВ-250А/ |
для типоразмеров |
|
|
750 Т (К |
(LTO 650) |
215-96 |
труб |
|
|
125) |
|
|
|
максимальная на |
кН |
1334 |
1108 |
1108 |
|
грузка на крюке |
|
(1225) |
(1245) |
|
|
ЗУ2" (24,14 кг/м) |
м |
3353 |
|
2438 |
|
4'Д" (24,90 кг/м) |
м |
|
3048 |
|
Глубина при теку |
НКТ 2'/2" (кг/м) |
м |
6096 |
|
|
щем ремонте для |
НКТ 27/8" (13,05 |
м |
|
|
6264 |
типоразмеров НКТ |
|
|
|||
|
кг/м) |
|
|
|
|
|
НКТЗ'Л" (13,80 |
м |
|
6705 |
|
|
кг/м) |
|
|
|
|
Высота мачты от |
м |
34 (33) |
31,8 |
29,4 |
|
грунта до под- |
|
|
(34,13) |
|
|
кронблочной балки |
|
|
|
|
|
Максимальная |
кВт |
360 |
404 |
294 |
|
мощность привод |
|
(235) |
|
|
|
ного двигателя |
|
|
|
|
|
Количество бара |
— |
2 |
2 |
2 |
|
банов лебедки |
|
|
|
|
|
Максимальное натяжение талевого ка |
кН |
216 |
|
|
|
ната |
|
|
|
|
|
Оснастка талевой системы |
— |
4 x 5 |
4 x 5 |
|
|
Максимальный диаметр проходного |
мм |
698,5 |
699,5 |
|
|
отверстия ротора |
|
|
|
(12 х 8) |
|
Формула колес |
|
|
12 х 8 |
|
|
Габаритные разме- |
длина |
м |
|
16,79 |
17,7 |
ры при транспор |
высота |
м |
|
4,22 |
4,0 |
тировке: |
|
||||
ширина |
м |
|
2,87 |
2,65 |
|
|
|
где Q0 — вес бурильной колонны с хвостовиком в воздухе, кН; QB— вес бу рильной колонны в воздухе, кН; Ко и КБ— коэффициенты запаса для об садной и бурильной колонн, соответственно.
Выбор бурового оборудования осуществляется по наибольшему ближай шему значению допускаемой нагрузки на крюке в соответствии с нагруз кой, указанной в его технической характеристике.
Рациональные значения коэффициента КБ определяют показатели дол говечности оборудования спуско-подъемного механизма, а коэффициента К0 — надежность работы оборудования при спуске обсадных колонн и при ликвидации различного рода осложнений.
Для определения коэффициента К0 запаса по обсадной колонне приме нимы формулы:
Таблица 8.4. Краткая спецификация на самоходные буровые установки фирмы
«IRI»
Грузоподъемность буровой, т |
125 |
100 |
80 |
|
Серия |
|
750 |
400 |
300 |
Применение |
|
бурение |
бурение ре |
бурение ре |
|
|
ремонт |
монт |
монт, освоение |
Мощность, кВт Количество двигате |
5882 |
3681 |
2651 |
|
лей |
|
|
|
|
Грузоподъемность мачты, кН (API 4F) |
1225 (1568) |
980 (1225) |
784 (980) |
|
Высота мачты, м |
35,6 |
32,3 |
29,3 |
|
Наружные оттяжки |
есть |
есть |
есть |
|
Оснастка талей |
6 x 5 |
5 x 4 |
5 x 4 |
|
Стойки для низких температур |
есть |
есть |
есть |
|
Тип лебедки (О — однобарабанная, |
О/Д 18,5 |
О/Д 18,5 гид |
О/Д 18,5 гид |
|
Д —двухбарабанная) Грузоподъем |
механиче |
равличе |
равлический, |
|
ность одной тали, т Тип вращательно |
ский |
ский, меха |
механический |
|
го привода |
|
|
нический |
|
Таблица 8.5. Комплектация буровой установки Cooper LTO 350 |
|
|||
Оснастка |
Двигатель серии DDEC 60 (325 KW/425 л.с.) |
|
||
вышки |
Трансмиссия — Allison CLBT 5860—6-ти скоростная |
|
||
|
Подъемная способность — 4200 м — 73-мм двойным трубопроводом |
|||
|
Талевый блок — McKissick 73А — 100 т |
|
||
|
Буровая линия — 25,4 мм х 700 м канатной проволоки |
|||
Насос |
Gardner-Denver РАН — 114 мм поршни х 202 мм хода 35 000 кПа |
|||
|
Двигатель — Detroit Diesel 8V—71 (237 кВт/318 л.с.) |
|
||
|
Трансмиссия — Allison НТ 750 |
|
|
|
|
Нагнетательный насос Demco 101 мм х 127 мм |
|
||
|
7-ми клапанный обратный циркуляционный манифольд |
|||
|
Защищен стальным корпусом, размером 3,4 х 7,0 м |
|||
Резервуар |
32 м3 |
|
|
|
для бурового |
Струйное устройство для перемешивания раствора, смесительный |
|||
раствора |
бункер и отстойники |
|
|
|
|
50 мм трубопровод — 90 м; 101 мм всасывающий шланг — 12 м |
|||
|
Циркуляционный дегазатор |
|
|
|
Состав |
Стальной блок 11,2 м х 3 м |
|
|
|
|
Мобильный вахтовый вагончик/вагончик для инструментов |
|||
|
Дизель-генератор lsuzu 55 кВт |
|
|
|
Оборудова |
Пневматический клиновой захват |
|
|
|
ние погруз |
King Oil Tool подъемники |
|
|
|
ки-разгрузки |
Стандартное оборудование — 60,3 мм & 73 мм наружная высадка |
|||
|
концов трубопровода |
|
|
|
|
19 мм — 25 мм всасыватели стержневые |
|
||
|
К0 = а+Ь- (п3 — а), |
|
(8.3) |
|
|
|
|
|
(8.4) |
|
а = |
1 - 2 * . |
|
(8.5) |
Уст
Таблица 8.6. Комплектация буровой установки Cooper LTO 550
Оснастка |
Двигатель серии DDEC 60 (317 кВт/425 л.с.) |
|
|
вышки |
Трансмиссия — Allison CLBT 5860—6-ти скоростная |
||
|
Подъемная способность — 4200 м — 73-мм двойным трубопроводом |
||
|
Талевый блок — McKissick 73А — 100 т |
|
|
|
Буровая линия — 25,4 мм х 518 м канатной проволоки |
||
Насос |
Ellis Williams — W-440 - |
102 мм плунжеры х 152 мм хода 35 000 кПа |
|
|
Двигатель — Detroit Diesel 8V—92 (268 кВт/360 л.с.) |
|
|
|
Трансмиссия — Spicer 5-ти скоростная |
|
|
|
Нагнетательный насос Mission 50 мм х 76 мм |
|
|
|
7-ми клапанный обратный циркуляционный манифольд |
||
|
Защищен стальным корпусом |
|
|
Резервуар |
32 м3со струйным устройством для перемешивания раствора, сме |
||
для бурово |
сительным бункером и отстойником |
|
|
го раствора |
50 мм трубопровод — 90 м; 101 мм всасывающий шланг — 12 м |
||
|
Циркуляционный дегазатор |
|
|
Состав |
Мобильный вахтовый вагончик/вагончик для инструментов 11,2 |
||
|
м х 3 м |
|
|
|
Дизель-генератор Isuzu 55 кВт |
|
|
Оборудова |
Пневматический клиновой захват Cavins model С |
|
|
ние погруз |
Diehl &BJ подъемники |
|
|
ки-разгрузки |
Стандартное оборудование — 60,3 мм & 73 мм наружная высадка |
||
|
концов трубопровода |
|
|
|
19 мм — 25 мм всасыватели стержневые |
|
|
Таблица 8.7. Значения коэффициента К 0 |
|
||
Значения коэф Значения коэффициен- |
Значения коэффициента Ко при |
||
|
|
||
фициента п3 |
та а |
b = 0,4 |
b = 0,65 |
|
|
||
1,30 |
0,872/0,744 |
1,0432/0,9664 |
1,1502/1,1054 |
1,45 |
0,872/0,744 |
1,1032/1,0264 |
1,2477/1,2007 |
1,60 |
0,872/0,744 |
1,1632/1,0864 |
1,3452/1,3004 |
|
_ |
Рн.СТ. |
( 8.6) |
|
b = |
*в.ст. |
|
|
|
|
где п3— коэффициент запаса по страгивающей нагрузке обсадной колон ны; РСТР — страгивающая осевая нагрузка, определяемая как нагрузка, при которой в наиболее опасном сечении резьбового соединения обсадной ко лонны напряжения достигают предела текучести; а — коэффициент, учи тывающий облегчение веса колонны при ее погружении в жидкость (базо вой раствор); уж и уст — плотность бурового раствора и материала труб; b — коэффициент; Рн ст — страгивающая нагрузка в нижнем сечении; Рв ст. —
страгивающая нагрузка в верхнем сечении.
Значения коэффициента К0 приведены в табл. 8.7.
Значения коэффициентов К0 и КБцелесообразно принимать следующи
ми.* KQ — 1,25; КБ^ 1,75—2,0. |
_ |
В том случае, если для вырезания «окна» в обсадной колонне и бурени |
БС используется различное буровое оборудование, то расчет по допускае мой нагрузке на крюке для каждой технологической операции проводится отдельно.