МИНОБРНАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «СамГТУ»)

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
К а ф е д р ы «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств»

Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту по курсу:
«Техника и технология бурения нефтегазовых скважин»
на тему:
«Подбор буровой установки для бурения скважины в соответствии с проектом её конструкции».

Студент: 3-ИНГТ- 9 Дудоров Н.С.

Руководитель: Папировский В.Л.
Самара 2022г.

Введение
Целью данной курсовой работы (проекта) является научить студента подбору буровой установки, соответствующей параметрам скважины изложенными в геолого-техническом наряде (ГТН).

Основным документом на строительство скважины является «Геолого-технический проект (наряд) на строительство скважины». В этом документе приведены сведения о геологическом разрезе данного месторождения, способах и режимах бурения, составе бурильной и обсадных колонн, свойствах промывочной жидкости и режимах промывки скважины.

От правильности подбора буровой установки зависит успешность проводки скважины и её конечная стоимость. Поэтому специалист «буровик» должен уметь правильно подобрать буровую установку по всем главным параметрам.

Механик по буровому оборудованию должен скомпоновать буровую установку из узлов, соответствующих по параметрам друг другу и условиям бурения скважины.

Эта задача осложняется тем, что в настоящее время в нашей стране буровые работы ведутся не только на отечественных буровых установках ранних разработок, а также более поздних разработок, соответствующих ГОСТ 16293-89 [1] приложение №1, но и на импортных установках, у которых, при равенстве главного параметра, параметры основных узлов могут существенно отличаться от параметров отечественных установок и требующих проверки на соответствие условиям бурения.

---

Исходные данные

В качестве исходных данных студентом используется «Геолого-технический проект (наряд) на строительство скважины» (ГТН) полученный студентом во время прохождения производственной практики или выданный на кафедре. При отсутствии ГТН можно воспользоваться типовыми конструкциями скважин и компоновками бурильных колонн, приведённых в приложении №2. На рисунке №1 приведена конструкция скважины, по которой будет выполняться пример расчёта.



Рисунок №1 Конструкция скважины и компоновка бурильной колонны

Выбор класса буровой установки в соответствии с ГОСТ 16293-89

Предельно допустимая нагрузка на крюке буровой установки определяется из двух условий:

При ликвидации затяжек и прихватов бурового инструмента по ГОСТ 16293-89 допускается приложение усилия равного удвоенному весу в воздухе наиболее тяжёлой бурильной колонны.

При спуске обсадной колонны наибольшего веса, допускается её «расхаживание» с приложением усилия подъёма 1,15 – 1,45 от веса колонны. Минимальные значения этого коэффициента принимают для вертикальных скважин. Повышенные значения коэффициента принимают для скважин сложного профиля.

Допустимую нагрузку на крюке и класс буровой установки для бурения скважины, приведённой на рисунке №1 определим следующим образом:

• 
  Определим вес наиболее тяжёлой бурильной колонны при её максимальной длине равной 2100м. Длинна участка из труб УБТ 178х80 составляет 25м. Длина ВЗД примерно 6м. Следовательно длина участка из труб СБТ 127х12,7 составляет 2069м.
  

Тогда масса 1м ПК 127х12,7 равна 43,03кг, Масса 1м УБТ 178х8 равна 156кг. Масса ВЗД 1080кг.

Тогда вес бурильной колонны равен

Q_бк = (l₁₂₇ х q₁₂₇ +l_УБТ х q_УБТ + Q_ВЗД) х 9,81 / 1000

Где l₁₂₇, l_УБТ – соответственно длины секций бурильной колонны и УБТ.

q₁₂₇, q_УБТ – соответственно масса погонного метра бурильных труб и УБТ.

Q_ВЗД – масса турбобура. 9,81/1000 – коэффициенты для получения веса колонны в кН.

Q_бк = (2069 х 43,03 + 25х156 + 1080) х 9,81/1000=922,2кН

Примем Q_бк = 930кН

Предельно допустимая нагрузка на буровую установку исходя из первого условия составит

---

Q_max1=2х930=1860кН

• 
  Определим вес наиболее тяжелой обсадной колонны. Для этого вычислим вес всех обсадных колонн:
  

Кондуктор из трубы диаметром 324мм и толщиной стенки 8,5мм, длиной 40м. Вес 1м трубы кондуктора определим по приложению №4. Он равен 0,672кН.

Следовательно, вес всей колонны равен

40х0,672=26,88кН

Промежуточная (техническая) колонна из труб 245х8,9 длиной 250м. Один метр трубы весит 0,528кН. (Приложение №4).

Следовательно, вес всей колонны равен

250х0,528=132кН

Эксплуатационная колонна из труб 140х7,7 длиной 2100м, при весе 1м трубы 0,251кН (Приложение №4), будет весить

2100х0,251=527,1кН

Самой тяжелой оказалась эксплуатационная колонна.

В данном случае скважина вертикальная, следовательно, коэффициент превышения нагрузки по отношению к весу обсадной колонны можно принять 1,15.

Тогда предельно допустимая нагрузка на буровую установку исходя из второго условия составит

Q_max2 = 1,15 х 930 = 1070 кН

Q_max1 > Q_max2 – следовательно окончательно принимаем допускаемую нагрузку на крюке буровой установки равной 1860 кН, что соответствует пятому классу буровых установок по ГОСТ 16293-89.



Расчёт параметров талевой системы
Исходя из ГОСТ 16293-89 (см. приложение 1) для пятого класса буровых установок принимается оснастка талевой системы 5х6.

Талевый канат нагружается не только прикладываемой нагрузкой на крюк, но и весом подвижной части талевой системы (крюкоблока), вес которого составляет

G_т.с = (0,05 ÷ 0,07) (Qб. к)mах.

Для рассматриваемого примера имеем

G_{т.с .}= (0,05 ÷ 0,07)х1860=93 ÷ 130кН

Примем G_т.с = 115кН

Нагрузка в «ходовой» ветви каната при подъёме.



Коэффициент сопротивления шкива является величиной, обратной коэффициенту полезного действия шкива. В расчетах его рекомендуется принимать



И_тс – кратность полиспаста (число рабочих ветвей каната на которых висит груз). Для оснастки 5х6, при пяти шкивах талевого блока, число рабочих ветвей равно 10.

Для рассматриваемого примера

---

Тогда разрывное усилие каната в целом должно быть не менее

Р_х х 2=220 х 2=440кН

Из приложения №5 находим, что этому условию удовлетворяют следующие канаты:

• 
  Канат диаметром 28мм из проволок с пределом прочности 1570МПа и металлическим сердечником.
  
• 
  Канат диаметром 32мм из проволок с пределом прочности 1570МПа и органическим сердечником.
  

Шкивы талевой системы следует рассчитывать под канат большего диаметра, т.е. под диаметр 32мм.

Отношение диаметра канатного шкива (по дну желоба) к диаметру каната должно быть в пределах

=38-42

Тогда диаметр шкива будет – Д_ш = 32х(38 – 42) = 1216 – 1344мм.

Примем диаметр шкива равный 1250мм.


Скорость спуска и подъема крюка
Скорости спуска колонн определяются их весом, длиной и технологическими условиями скважины. Наибольшая скорость спуска бурильной колонны не должна превышать 2 м/с во избежание гидроразрыва пласта, наименьшая при спуске обсадных колонн — 0,2 м/с во избежание их смятия. Средняя скорость спуска незагруженного крюка находится в пределах 1,0— 1,2 м/с.

Скорости подъема крюка определяются исходя из следующих факторов:

Минимальная – «аварийная» (0,1—0,2 м/с) — из технологических соображений (для приподъема и расхаживания обсадных труб, ликвидации прихватов);

максимальная — предназначена для подъема незагруженного элеватора при СПО и выбирается и пределах 1,5—1,7 м/с в зависимости от кратности оснастки талевой системы.

Для обеспечения достаточной производительности подъёмного комплекса подъём наиболее тяжелой бурильной колонны следует производить на скорости 0,4 – 0,5м/с. Исходя из этой скорости рассчитывается мощность на крюке.

N_кр = 930 х (0,4 – 0,5) = 372 – 465кВт

Примем N_кр = 420кВт

Уточним начальную скорость подъёма бурильной колонны

V=N_кр/Q_бк = 420/930 = 0,452м/с
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ

Мощность, развиваемая на барабане
Мощность на барабане лебедки определяется по мощности на крюке с учетом веса подвижной части талевой системы и коэффициента полезного действия последней:



КПД талевой системы приведены в таблице №1

---

Таблица №1

Оснастка талевой системы	КПД талевой системы
3х4	0,900
4х5	0,874
5х6	0,849
6х7	0,825
7х8	0,802

С учётом КПД самой лебёдки (который можно принять равным 0,9), мощность на входном валу лебёдки равна 556/0,9=618кВт, что соответствует мощности лебёдки по ГОСТ 1693-89.
Диаметр и длина барабана
Для канатов с металлическим сердечником диаметр бочки барабана должен быть не менее 24d_к. Для канатов с органическим сердечником диаметр бочки барабана должен быть не менее 23d_к.

Поскольку для оснащения талевой системы возможно применение каната диаметром 32мм с металлическим сердечником, то минимальный диаметр бочки барабана лебёдки равен

Д_{б min =} 24d_к = 24*32 = 768мм

Обычно принимают минимальное значение бочки барабана:

Д_б>(23-26)d_к,

где Д_б — диаметр барабана, м.

Необходимо помнить, что чрезмерное увеличение диаметра барабана вызывает увеличение действующих моментов и веса лебедки, однако улучшает условия работы каната. В переделе диаметр не должен превышать диаметра шкива талевой системы.

Тогда Д_{б max} = 1250мм

Примем Д_б = 800мм.

Длина барабана определяется из следующих условий [3]:

При малой длине барабана затрудняются условия перехода каната на следующий слой;

При большой длине барабана уменьшается число слоёв навивки каната на барабан и, следовательно, лучше условия эксплуатации каната. Однако, при чрезмерной длине барабана возникает разреженная навивка его при намотке от реборды барабана к центру.

Поэтому длина барабана ограничивается условием

2 Н tg0,75^о ≤L₆ ≤ 2 Н tg1,25^о,

Н — длина тяговой ветви каната, приблизительно равная высоте вышки (от оси барабана до оси канатных шкивов кронблока), м.

Высота вышки равна длине свечи плюс примерно 17м.

---

Смотрите также файлы

• Реферат свойства катионов бария, кальция. Групповой реактив. Его действие. Реактивы. Значение соединений катионов iii группы в медицине.rtf

• Задание 1 Правоведение Иркутск 2023 г. Задание 1.docx

• Презентация и продвижение проектов.pdf

• Отчёт по практической работе 22 Определять направления модификации программного продукта.docx

• проблемы теории доказательств.docx