Файл: 1. Общие понятия о строительстве скважин понятие о скважине, ее конструкции и элементах.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 154
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие ПОНЯТия О СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН
1.1. Понятие о скважине, ее конструкции и элементах
1.2. Классификация скважин по назначению
1.3. Основные представления о современных способах бурения
Рис.2. Схема ударно-канатного бурения
1.4. Понятие о цикле строительства скважины. Структура цикла.
1.5. Геостатическая температура горных пород и тепловой режим скважины
2. Породоразрушающие инструменты
2.1 Назначение и классификация породоразрушающих инструментов
2.2. Конструкции, достоинства и недостатки, области применения буровых долот
2.3. Долота для бурения с отбором керна
2.4. Долота специального назначения
3.2. Винтовой забойный двигатель
4.1. Состав и назначение бурильной колонны
4 .2. Конструктивные особенности элементов бурильной колонны
: Q = Qд, 
, 1 х 0 - не совершенная очистка.
III область Q Qд, , х 0 -неудовлетворительная очистка.
На этом графике Q1 Q2 Q3 .
Следует отметить, что при больших частотах вращения долота существенно изменяется и Qд.
На основании этого можно сделать вывод, что наибольшим резервом повышения механической скорости является не безмерное увеличение расхода бурового раствора, совершенствование систем промывки долота.
5.2.4. Влияние состава и свойств промывочной жидкости на эффективность работы долота
О
дним из факторов, существенно влияющих на механическую скорость бурения, являются параметры бурового раствора, такие как плотность, содержание твердой фазы, водоотдача, вязкость.
П
Рис.28. Зависимость механической скорости бурения от плотности промывочной жидкости
ри изменении плотности от 1 до 2,4 г/см3, механическая скорость бурения при прочих равных условиях снижается от 10 до 100%. Наибольшая механическая скорость может быть получена при бурении с продувкой воздухом или промывкой аэрированной жидкостью.
Влияние плотности на
(особенно в области объемного разрушения) объясняется ростом перепада давления между скважиной и разбуриваемым пластом. При истирании породы это влияние незначительно. С понижением плотности проявляется эффект неравномерного всестороннего сжатия.
С ростом плотности для получения объемного разрушения необходимо повышать осевые нагрузки и наоборот (воздух, аэрированная жидкость).
Особенно резко падает механическая скорость проходки при увеличении разности между давлением промывочной жидкости и поровым давлением до 7-10 МПа. Отсюда следует вывод, что при бурении необходимо стремиться к поддержанию равновесия между поровым давлением в разбуриваемой породе и давлением столба промывочной жидкости путем регулировки ее плотности.
П
ри бурении с промывкой водой, нефтью уменьшается с ростом вязкости, т.к. в слое жидкости, непосредственно примыкающем к поверхности забоя, жидкость движется ламинарно. А уменьшение скорости затрудняет удаление с забоя частиц.
П
Рис.29 Зависимость механической скорости бурения от содержания твердой фазы в буровом растворе
ри наличии в буровом растворе твердой фазы проходка также снижается с ее увеличением, т.к. на поверхности забоя образуется фильтрационная корка из частиц твердой фазы. Такая корка резко уменьшает фильтрацию жидкой фазы из раствора в микротрещины.
Рис.31. Зависимость механической скорости бурения от вязкости промывочной жидкости
М
Рис. 30. Зависимость механической скорости бурения от водотдачи промывочной жидкости
еханическая скорость проходки снижается с уменьшением водоотдачи. Это объясняется тем, что образуется более прочная корка, затрудняющая удаление обломков, а также снижением скорости проникновения фильтрата в микротрещины породы и замедляется темп выравнивания давлений.
Чем выше проницаемость пород и больше водоотдача (фильтрация), меньше вязкость фильтрата, ниже частота вращения, больше продолжительность контакта, тем слабее влияние плотности раствора, т.к. давление на забое и глубине выкола успевает выравниваться. С увеличением предельного динамического напряжения сдвига или плотность промывочной жидкости при неизменной скорости промывки возрастают гидравлические сопротивления в циркуляционной системе и давление, которое должны создавать буровые насосы, а следовательно, гидравлическая мощность на промывку скважины (при смене воды на глинистый раствор приходится уменьшать Q, что часто ведет к снижению ).
5.2.5. Влияние параметров режима бурения на работу долот
На работоспособность долота влияет различное сочетание параметров режима бурения, а на снижение долговечности долота - увеличение осевой нагрузки, частоты вращения, плотности и вязкости бурового раствора, а
также большое содержание твердой фазы, вибрация бурового инструмента, продольное и поперечное колебания низа бурильной колонны и многое другое.
Основная цель при бурении - максимальное время работы долота за один рейс. В то же время, если изменение одного из параметров режима бурения ведет к повышению скорости бурения за минимальное время и увеличивается проходка на долото, то такое изменение целесообразно.
С увеличением осевой нагрузки повышается механическая скорость бурения, но более интенсивно изнашивается вооружение и опора шарошек долота. Текущую скорость бурения можно определить по формуле
,
где
- начальная механическая скорость;
- время с начала рейса;
- декремент падения скорости вследствие изнашивания.
Тогда проходка на долото может быть определена по формуле
т.е. чем выше и медленнее изнашивание долота, тем больше проходка.
Проходку можно определить и через параметры режима бурения
,
где
,
.
Здесь
- средняя механическая скорость;
- продолжительность рейса;
- эмпирические коэффициенты;
- показатели степени.
Иначе
.
Известно, что
в 3-4 раза больше, чем 
. Следовательно, увеличение осевой нагрузки более эффективно, чем повышение частоты вращения, если нет ограничений по прочности всей бурильной колонны и крутящему моменту. Поэтому при повышении осевой нагрузки увеличивается проходка на долото. Однако частоту вращения необходимо подбирать в каждом конкретном случае.
Содержание
Лекция 1 3
1. Общие ПОНЯТия О СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН 3
1.1. Понятие о скважине, ее конструкции и элементах 3
Направление 3
Кондуктор 4
Эксплуатационная колонна4
Промежуточная колонна 4
1.2. Классификация скважин по назначению 5
1.3. Основные представления о современных способах бурения 6
1.3.1. Ударное бурение 6
Рис.2. Схема ударно-канатного бурения 7
1.3.2. Вращательное бурение 8
1.3.3. Схема установки для бурения глубоких скважин 9
1.4. Понятие о цикле строительства скважины. Структура цикла. 12
1.5. Геостатическая температура горных пород и тепловой режим скважины 13
Т Т0 + Г ( z - z0 ), 13
Тз Т0 + 0,67 (Тпл – Т0) , 13
Тz1 Tз. 13
Температура восходящего потока на выходе из скважины 13
Твых Тпл - Tз + Т0. 13
Температура нисходящего потока на входе в колонну труб 13
Лекция 2 14
2. Породоразрушающие инструменты 14
2.1 Назначение и классификация породоразрушающих инструментов 14
2.2. Конструкции, достоинства и недостатки, области применения буровых долот 15
2.2.1. Лопастные долота 15
2.2.2. Шарошечные долота 16
Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692-75) 17
2.2.3. Алмазные долота 21
2.2.4. Долота ИСМ 22
2.3. Долота для бурения с отбором керна 23
К 212,7/80 М ГОСТ 21210-75. 24
2.4. Долота специального назначения 24
Лекция 3 24
3. ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ 24
3.1. Турбобуры 25
3.1.2. Характеристика турбины, способы изменения характеристики 26
N = p Q , 26
3.1.3. Конструктивные особенности турбобуров для бурения без отбора керна, с отбором керна, для искривления скважины 27
3.2. Винтовой забойный двигатель 28
Лекция 4 30
4. БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА 30
4.1. Состав и назначение бурильной колонны 30
4.2. Конструктивные особенности элементов бурильной колонны 31
5.2.1. Ведущие бурильные трубы 31
4.2.2. Стальные бурильные трубы 31
4.2.3. Соединительные замки 33
4.2.4. Легкосплавные бурильные трубы 33
4.2.5. Утяжеленные бурильные трубы 34
4.2.6. Переводники 35
4.2.7. Специальные элементы бурильной колонны 35
4.3. Условия работы бурильной колонны 36
4.4. Комплектование и эксплуатация бурильной колонны 37
4.5. Принципы расчета бурильной колонны при роторном бурении и при бурении с забойными двигателями. 38
Лекция 5 39
5. Режим бурения 39
5.1. Понятие о режиме бурения, его параметрах и показателях работы долота 39
5.2. Влияние параметров режима бурения на показатели работы и износ долота. 40
5.2.1. Осевая нагрузка 41
5.2.2. Частота вращения 42
5.2.3. Расход промывочной жидкости 43
5.2.4. Влияние состава и свойств промывочной жидкости на эффективность работы долота 45
5.2.5. Влияние параметров режима бурения на работу долот 46
Содержание 48
, 1 х 0 - не совершенная очистка.III область Q Qд,
, х 0 -неудовлетворительная очистка.На этом графике Q1 Q2 Q3 .
Следует отметить, что при больших частотах вращения долота существенно изменяется и Qд.
На основании этого можно сделать вывод, что наибольшим резервом повышения механической скорости является не безмерное увеличение расхода бурового раствора, совершенствование систем промывки долота.
5.2.4. Влияние состава и свойств промывочной жидкости на эффективность работы долота
О
дним из факторов, существенно влияющих на механическую скорость бурения, являются параметры бурового раствора, такие как плотность, содержание твердой фазы, водоотдача, вязкость.П
Рис.28. Зависимость механической скорости бурения от плотности промывочной жидкости
ри изменении плотности от 1 до 2,4 г/см3, механическая скорость бурения при прочих равных условиях снижается от 10 до 100%. Наибольшая механическая скорость может быть получена при бурении с продувкой воздухом или промывкой аэрированной жидкостью.
Влияние плотности на
(особенно в области объемного разрушения) объясняется ростом перепада давления между скважиной и разбуриваемым пластом. При истирании породы это влияние незначительно. С понижением плотности проявляется эффект неравномерного всестороннего сжатия.С ростом плотности для получения объемного разрушения необходимо повышать осевые нагрузки и наоборот (воздух, аэрированная жидкость).
Особенно резко падает механическая скорость проходки при увеличении разности между давлением промывочной жидкости и поровым давлением до 7-10 МПа. Отсюда следует вывод, что при бурении необходимо стремиться к поддержанию равновесия между поровым давлением в разбуриваемой породе и давлением столба промывочной жидкости путем регулировки ее плотности.
П
ри бурении с промывкой водой, нефтью
уменьшается с ростом вязкости, т.к. в слое жидкости, непосредственно примыкающем к поверхности забоя, жидкость движется ламинарно. А уменьшение скорости затрудняет удаление с забоя частиц.П
Рис.29 Зависимость механической скорости бурения от содержания твердой фазы в буровом растворе
ри наличии в буровом растворе твердой фазы проходка также снижается с ее увеличением, т.к. на поверхности забоя образуется фильтрационная корка из частиц твердой фазы. Такая корка резко уменьшает фильтрацию жидкой фазы из раствора в микротрещины.
Рис.31. Зависимость механической скорости бурения от вязкости промывочной жидкости
М
Рис. 30. Зависимость механической скорости бурения от водотдачи промывочной жидкости
еханическая скорость проходки снижается с уменьшением водоотдачи. Это объясняется тем, что образуется более прочная корка, затрудняющая удаление обломков, а также снижением скорости проникновения фильтрата в микротрещины породы и замедляется темп выравнивания давлений.
Чем выше проницаемость пород и больше водоотдача (фильтрация), меньше вязкость фильтрата, ниже частота вращения, больше продолжительность контакта, тем слабее влияние плотности раствора, т.к. давление на забое и глубине выкола успевает выравниваться. С увеличением предельного динамического напряжения сдвига или плотность промывочной жидкости при неизменной скорости промывки возрастают гидравлические сопротивления в циркуляционной системе и давление, которое должны создавать буровые насосы, а следовательно, гидравлическая мощность на промывку скважины (при смене воды на глинистый раствор приходится уменьшать Q, что часто ведет к снижению
).5.2.5. Влияние параметров режима бурения на работу долот
На работоспособность долота влияет различное сочетание параметров режима бурения, а на снижение долговечности долота - увеличение осевой нагрузки, частоты вращения, плотности и вязкости бурового раствора, а
также большое содержание твердой фазы, вибрация бурового инструмента, продольное и поперечное колебания низа бурильной колонны и многое другое.
Основная цель при бурении - максимальное время работы долота за один рейс. В то же время, если изменение одного из параметров режима бурения ведет к повышению скорости бурения за минимальное время и увеличивается проходка на долото, то такое изменение целесообразно.
С увеличением осевой нагрузки повышается механическая скорость бурения, но более интенсивно изнашивается вооружение и опора шарошек долота. Текущую скорость бурения можно определить по формуле
,где
- начальная механическая скорость; - время с начала рейса; - декремент падения скорости вследствие изнашивания.Тогда проходка на долото может быть определена по формуле
т.е. чем выше
и медленнее изнашивание долота, тем больше проходка.Проходку можно определить и через параметры режима бурения
,где
, .Здесь
- средняя механическая скорость; - продолжительность рейса; - эмпирические коэффициенты; - показатели степени.Иначе
.Известно, что
в 3-4 раза больше, чем . Следовательно, увеличение осевой нагрузки более эффективно, чем повышение частоты вращения, если нет ограничений по прочности всей бурильной колонны и крутящему моменту. Поэтому при повышении осевой нагрузки увеличивается проходка на долото. Однако частоту вращения необходимо подбирать в каждом конкретном случае. Содержание
Лекция 1 3
1. Общие ПОНЯТия О СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН 3
1.1. Понятие о скважине, ее конструкции и элементах 3
Направление 3
Кондуктор 4
Эксплуатационная колонна4
Промежуточная колонна 4
1.2. Классификация скважин по назначению 5
1.3. Основные представления о современных способах бурения 6
1.3.1. Ударное бурение 6
Рис.2. Схема ударно-канатного бурения 7
1.3.2. Вращательное бурение 8
1.3.3. Схема установки для бурения глубоких скважин 9
1.4. Понятие о цикле строительства скважины. Структура цикла. 12
1.5. Геостатическая температура горных пород и тепловой режим скважины 13
Т Т0 + Г ( z - z0 ), 13
Тз Т0 + 0,67 (Тпл – Т0) , 13
Тz1 Tз. 13
Температура восходящего потока на выходе из скважины 13
Твых Тпл - Tз + Т0. 13
Температура нисходящего потока на входе в колонну труб 13
Лекция 2 14
2. Породоразрушающие инструменты 14
2.1 Назначение и классификация породоразрушающих инструментов 14
2.2. Конструкции, достоинства и недостатки, области применения буровых долот 15
2.2.1. Лопастные долота 15
2.2.2. Шарошечные долота 16
Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692-75) 17
2.2.3. Алмазные долота 21
2.2.4. Долота ИСМ 22
2.3. Долота для бурения с отбором керна 23
К 212,7/80 М ГОСТ 21210-75. 24
2.4. Долота специального назначения 24
Лекция 3 24
3. ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ 24
3.1. Турбобуры 25
3.1.2. Характеристика турбины, способы изменения характеристики 26
N = p Q , 26
3.1.3. Конструктивные особенности турбобуров для бурения без отбора керна, с отбором керна, для искривления скважины 27
3.2. Винтовой забойный двигатель 28
Лекция 4 30
4. БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА 30
4.1. Состав и назначение бурильной колонны 30
4.2. Конструктивные особенности элементов бурильной колонны 31
5.2.1. Ведущие бурильные трубы 31
4.2.2. Стальные бурильные трубы 31
4.2.3. Соединительные замки 33
4.2.4. Легкосплавные бурильные трубы 33
4.2.5. Утяжеленные бурильные трубы 34
4.2.6. Переводники 35
4.2.7. Специальные элементы бурильной колонны 35
4.3. Условия работы бурильной колонны 36
4.4. Комплектование и эксплуатация бурильной колонны 37
4.5. Принципы расчета бурильной колонны при роторном бурении и при бурении с забойными двигателями. 38
Лекция 5 39
5. Режим бурения 39
5.1. Понятие о режиме бурения, его параметрах и показателях работы долота 39
5.2. Влияние параметров режима бурения на показатели работы и износ долота. 40
5.2.1. Осевая нагрузка 41
5.2.2. Частота вращения 42
5.2.3. Расход промывочной жидкости 43
5.2.4. Влияние состава и свойств промывочной жидкости на эффективность работы долота 45
5.2.5. Влияние параметров режима бурения на работу долот 46
Содержание 48