Файл: Бурение нефтяных и газовых скважин учебное пособие.pdf

70
Рис.8. Отстойник
металлический ОМ-2
Теоретическая часть
Для измерения содержания песка в растворе используют от- стойники двух видов: металлический ОМ–2 (рис.18) или стеклян- ный (мензурка Лысенко).
ОМ–2 представляет собой цилиндрический сосуд 3, оканчи- вающийся внизу трубкой, внутри которой помещена градуирован- ная сменная пробирка 4 объемом 10 мл с ценой деления 0,1мл. В верхней части от- стойника на уровне, соответствующем объему 500 мл, имеется отверстие для сли- ва воды 2. На горловину сосуда надевается крышка 1, которая служит для отмерива- ния раствора (при заполнении до краев, объем составляет 50 мл).
Аппаратура и материалы
1. Отстойник металлический ОМ–2.
2. Градуированная пробирка.
3. Лабораторная мешалка.
4. Секундомер.
Указания по технике безопасности
1. Лабораторная работа выполняется только после инструктажа по технике без- опасности с обязательной росписью сту- дентов в журнале по технике безопасности.
2. Допуск к приборам студентов, вы- полняющих лабораторную работу, осу- ществляется только в присутствии препо- давателя.
Методика и порядок выполнения работы
Отстойник заполняется пресной водой примерно на половину, туда же наливается 50 мл бурового раствора, отмеренного крыш- кой. Остаток раствора смывается с крышки небольшими порциями воды в отстойник, который следует держать в вертикальном поло- жении. Прибор заполняется водой до тех пор, пока излишек ее начнет вытекать из отверстия. После этого отстойник плотно за-
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

71 крывают крышкой и, провернув в горизонтальное положение, взбалтывают в течение 50 с, при этом отверстие должно быть за- крыто. По окончании взбалтывания отстойник быстро ставят в вертикальное положение и оставляют в покое на 1 мин, после чего измеряют объем осадка в пробирке прибора.
Общее содержание песка
C
п
= 2V
о
, где 2 – коэффициент для выражения результата, %; V
о
– объем осадка, мл.
Содержание отчета и его форма
В отчете должны быть приведены:
– номер лабораторной работы, ее тема и цель работы;
– краткая теория по теме работы;
– аппаратура и материалы;
– методика и порядок выполнения работы;
– результаты работы должны быть занесены в отчет;
– делается вывод о содержании песка в растворе.
Вопросы по лабораторной работе
1. Чем характеризуется эффективность очистной системы?
2. Чем измеряют содержание песка в растворе?
3. Как определяется содержание песка?
4. Какие методы определения толщины корки существуют?
5. Как определяется толщина корки по прибору Вика?
6. Что называется стабильностью промывочной жидкости?
7. Какие методы определения стабильности существуют?
8. Какой раствор считается стабильным?
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

72
Лабораторная работа 12
РЕГУЛИРОВАНИЕ ПЛОТНОСТИ ГЛИНИСТЫХ
РАСТВОРОВ
Цель: изучение метода регулирования плотности глинистых растворов.
Знания и умения: утяжелители и их характеристика, расход глины, расход утяжеляющей добавки
Формируемые компетенции:
ПК-2 – выбирать технические средства для решения общепро- фессиональных задач и осуществлять контроль за их применением.
Актуальность темы: одним из важных направлений повы- шения качества строительства скважин является использование эффективных составов буровых растворов и технологий их полу- чения с целью предотвращения технологических осложнений и снижения затрат.
Теоретическая часть
Увеличение плотности промывочной жидкости достигается введением порошков – утяжелителей, некоторые из которых при- ведены в таблице 13.
Таблица 13
Характеристика утяжелителей
Наименование утяжелителя
Химическая формула
Плотность порошка, г/см
3 барит
BaSO
4 3,9-4,5 гематит
Fe
2
O
3
до 5,3 магнетит
FeO·Fe
2
O
3 4,1-4,6 сидерит
FeCO
3 3,9-4,2 железистый концентрат смесь FeO и Fe
2
O
3 4,1-4,6 известняк, мел
СаСО
3 до 2,8
Для снижения плотности в промывочную жидкость вводят жидкую фазу.
Аппаратура и материалы
1. Лабораторная мешалка.
2. Мерный цилиндр.
3. Весы.
4. Ареометр АГ–ЗПП.
5. Сушильный шкаф.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

73
Указания по технике безопасности
1. Лабораторная работа выполняется только после инструкта- жа по технике безопасности с обязательной росписью студентов в журнале по технике безопасности.
2. Допуск к приборам студентов, выполняющих лабораторную работу, осуществляется только в присутствии преподавателя.
Методика и порядок выполнения работы
Готовят глинистый раствор с расходом глины Р и условной вязкостью Т=25

З0 с. Измеряют плотность глинистого раствора.
Из уравнения /1/ находят расход глины: где: Р – расход глины на 1 м
3
раствора, ρ
гл
– плотность глины, кг/м
3
(2500–2900 кг/м
3
); ρ
р
– плотность глинистого раствора, кг/м
3
;
ρ
в
– плотность воды; m – влажность глины в долях единицы.
Определяют влажность утяжелителя. Для этого навеску сред- ней пробы 50г в фарфоровой чашке помещают в сушильный шкаф и сушат при температуре 105–110°С до постоянной массы. Влаж- ность в долях единицы определяют по формуле: где: М
1
– масса навески до сушки, г; М
2
– масса высушенной навески, г.
Определяют плотность утяжелителя. Плотность утяжелителя определяют с помощью пикнометра.
Взвешивают 10 г высушенного утяжелителя, всыпают его в пик- нометр и доливают углеводородной жидкостью до метки (керосин, газоконденсат, дизтопливо и др.). Вакуумируют для удаления пу- зырьков воздуха, доливают при необходимости жидкость до метки и взвешивают с точностью до 0,01 г. Освобождают пикнометр, промы- вают его, заполняют до метки такой же жидкостью и взвешивают.
Плотность порошка утяжелителя определяют по формуле: где: ρ
у и ρ
ж
– плотность соответственно утяжелителя и углеводо- родной жидкости; М – масса навески порошка утяжелителя;
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

74
Q
1
– масса пикнометра с порошком и жидкостью; О
2
– масса пик- нометра с жидкостью.
Расход утяжеляющей добавки на 1 м
3
промывочной жидкости рассчитывают по формуле: где ρ
1
– плотность неутяжеленного глинистого раствора (исходно- го), кг/м
3
; ρ
2
– плотность утяжеленного глинистого раствора, кг/м
3
В этой формуле не учитывается разбавление промывочной жидкости водой и жидкими реагентами при утяжелении. Поэтому при подсчете расхода утяжелителя надо требуемую плотность (р
2
) увеличить на 0,04 г/см
3
В исходный глинистый раствор вводят расчетное количество утяжелителя, перемешивают и определяют плотность утяжеленно- го глинистого раствора.
При необходимости состав глинистого утяжеленного раствора корректируют.
Содержание отчета и его форма
В отчете должны быть приведены:
– номер лабораторной работы, ее тема и цель работы;
– краткая теория по теме работы;
– аппаратура и материалы;
– методика и порядок выполнения работы;
– результаты работы должны быть занесены в таблицу 14.
Таблица 14
Результаты утяжеления раствора
Вид глинистого раствора
Параметры
ρ
гл m
ρ
у n
ρ
1
ρ
2
ρ
р
Р
Р
у
Исходный
Утяжеленный
– делается вывод об эффективности утяжеляющей добавки.
Вопросы по лабораторной работе
1. Для чего служат утяжелители и их характеристика?
2. Как определяется расход глины?
3. Как определяется расход утяжеляющей добавки?
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

75
Лабораторная работа 13
ИЗУЧЕНИЕ ТИПОВ И КОНСТРУКЦИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Цель: изучение турбобуров различных конструкций, винто- вых двигателей и турбовинтовых двигателей.
Знания и умения: применять профессиональную терминоло- гию в области бурения, разработки месторождения, эксплуатации скважин, транспорта нефти и газа.
Формируемые компетенции:
ПК-2 – выбирать технические средства для решения общепро- фессиональных задач и осуществлять контроль за их применением.
Актуальность темы: в настоящее время отечественными машиностроительными заводами выпускаются гидравлические забойные двигатели четырех видов: турбинные забойные двигате- ли (турбобуры) различного конструктивного исполнения типов Т и
А; редукторные турбинные забойные двигатели типа ТР (турбобу- ры редукторные); винтовые забойные двигатели типа Д; турбинно- винтовые забойные двигатели типа ТВД.
Теоретическая часть
Турбинные забойные двигатели (турбобуры)
Отечественной промышленностью освоено производство тур- бобуров следующих типов.
Односекционные: бесшпиндельные типа Т12; бесшпиндель- ные унифицированные типа ТУ-К; со вставным шпинделем типа
ТВШ; с независимым креплением роторов типа ТНК; для бурения скважин большого диаметра типа ТБД.
Секционные: бесшпиндельные типа ТС; шпиндельные типа
ТСШ; шпиндельные унифицированные типов ТСШ1, 2Т-К и 3Т-К; шпиндельные типов ТСША и ТДШ, для бурения алмазными доло- тами; шпиндельные типа АШ с наклонной линией давления; шпиндельные типа АГТШ со ступенями гидродинамического тор- можения.
С плавающими статорами типа ТПС.
С независимой подвеской валов секций типа ТНБ.
Термостойкие турбобуры типа ТТА для скважин с температу- рой до 240°С.
Редукторные турбобуры типов ТР, ТРМ и ТСМ.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

76
Малогабаритные турбобуры типов ТГ, ТШ и ТВ1 для бурения и ремонта скважин.
Турбинные отклонители типа ТО.
Турбобуры-отклонители с независимой подвеской валов тур- бинных секций типа ТО2 для бурения боковых стволов из старых скважин.
Шпиндель-отклонитель типа ШО1.
Турбодолота колонковые типа КТД для отбора керна.
Керноотборное устройство типа УКТ.
Турбинные забойные двигатели выпускаются с турбинами: металлическими цельнолитыми отливкой в землю; металлическими составными точного литья (ТЛ); пластмассовыми составными, в которых металлические сту- пицы и пластмассовые проточные части.
Опоры турбобуров – скольжения (резинометаллические про- точные) и качения (шаровые), в том числе проточные и непроточ- ные с уплотнением различной конструкции.
В соответствии с требованиями ГОСТ 26673 – 85 предусмот- рено изготовление турбобуров односекционных, двухсекционных и трехсекционных, шпиндельных и бесшпиндельных, с наружны- ми диаметрами 172, 195 и 240 мм, предназначенных как для буре- ния вертикальных и наклонно-направленных скважин, так и для комплектования реактивно-турбинных и роторно-турбинных бу- ров типа РТБ.
Турбобуры односекционные бесшпиндельные типа Т12
(Т12М3Е-172, Т12М3Б-195 и Т12М3Б-240) с наружным диаметром
172, 195 и 240 мм предназначены для бурения верхних интервалов глубоких вертикальных и наклонно-направленных скважин различ- ного назначения, а также для комплектации роторно-турбинных бу- ров типа РТБ диаметрами от 394 до 640 мм. Они применяются при бурении скважин шарошечными и безопорными долотами различных типов и серий диаметром от 190,5 до 393,7 мм, обеспечивающими технологически обоснованный зазор между корпусом забойного двигателя и стенками скважин.
Турбобуры типа Т12МЗ (рис. 19) изготавливаются в односек- ционном бесшпиндельном исполнении. На валу турбинной секции размещается от 104 до 106 ступеней турбины в зависимости от диаметра турбобура. Каждая ступень турбины состоит из ротора и статора, имеющих (у разных типов турбин) различное число лопа-
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

77 ток соответствующей осевой высоты. На валу турбобура установ- лены роторы и вращающиеся детали радиальных опор и резиноме- таллической пяты. Эти детали на валу зажимаются роторной гай- кой. В корпусе турбобура установлены невращающиеся детали: статоры, резино-металлические средние опоры и подпятники, ко- торые закрепляются ниппелем. Корпус турбобура присоединяется к бурильной колонне с помощью верхнего переходника.
Рис. 19. Турбобур типа Т12М3Б-240:
1 – переводник вала; 2 – вал; 3 – ниппель; 4 – упор; 5 – ротор;
6 – статор; 7 – опора средняя;8 – гайка роторная; 9 – контргайка;
10 – корпус; 11 – переводник верхний
Вал турбобура оснащен радиальными опорами, воспринима- ющими поперечные нагрузки, и осевыми опорами, воспринимаю- щими осевые нагрузки, действующих на вал в процессе эксплуа-
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

78 тации. В нижней части вала имеются окна для прохода бурового раствора и к нему снизу через предохранительный переводник присоединяется долото.
Турбобуры односекционные со вставным шпинделем типа ТВШ
(ТВШ-172, ТВШ-195 и ТВШ-240) предназначены для комплектации роторно-турбинных и реактивно-турбинных буров типа РТБ.
Турбобуры типа ТВШ выпускаются с наружным диаметром
240, 195 и 172 мм для комплектации роторно-турбинных буров диаметрами от 394 до 640 мм. Они могут использоваться как само- стоятельно – в виде односекционного турбобура, так и в качестве нижней или шпиндельной секции в любом секционном турбобуре соответствующего габарита.
В отличие от серийных турбобуров (например, типа 3ТСШ1-240, у которого опора вынесена в отдельную секцию – шпиндель) турбо- бур типа ТВШ представляет собой единую турбинную и шпиндель- ную секцию, размещенную в корпусе стандартной длины. При этом число ступеней турбины сокращается всего на 6 %, а общая длина турбобура уменьшается на длину шпиндельной секции.
Турбобуры типа ТНК с независимым креплением роторов предназначены для комплектации реактивно-турбинных и ротор- но-турбинных буров типа РТБ, применяемых при бурении водопо- нижающих скважин, вспомогательных и вентиляционных шахт- ных стволов и скважин другого назначения в сочетании с шарош- ечными долотами различных типов и серий диаметрами от 215,9 до 750 мм. Отличительной конструктивной особенностью турбо- бура типа ТНК-240 является замена осевого торцевого сжатия все- го пакета роторов на валу с помощью роторной гайки на незави- симое крепление каждого ротора турбины при помощи эксцен- тричного крепления составных деталей. В осевом направлении роторы неподвижны. Каждый ротор с помощью индивидуального подшипника закрепляется на соответствующем статоре.
Турбобуры секционные бесшпиндельные типа ТС (ТС4А-
104,5; ТС4А-127; ТС5Б-172; ТС5Б-195; ТС5Б-240 и 3ТС5Б-240) предназначены для бурения глубоких вертикальных и наклонно направленных скважин различного назначения с использованием буровых растворов при температуре не выше 120°С. Секционные турбобуры типа ТС (рис. 20) в виде отдельных секций доставляют- ся на буровую, где осуществляется их сборка непосредственно пе- ред спуском в скважину. При этом корпуса секций соединяются