Файл: 1. Цикл строительства скважины. Содержание основных этапов. Баланс времени строительства скважины, значение его в процессе бурения. Цикл строительства скважины.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 61
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
.
Энергия забойного двигателя, затрачиваемая на динамическое вдавливание в породу опорных зубцов долота и на поддержание вынужденных продольных колебаний бурильной колонны, может регулироваться изменением типоразмера долота, его угловой скорости, динамической жесткости ударного участка бурильной колонны и осевой статической нагрузки на забой, а также динамическим регулятором.
Экспериментальными исследованиями установлено, что наибольшие выступы и впадины поверхности забоя, а следовательно, и наиболее интенсивные продольные колебания бурильной колонны возникают при разбуривании весьма твердых пород.
28. Источники вибраций бурильного инструмента. Понятие о колебаниях бурильной колонны.
• Характер работы забойного двигателя
• Характер работы долота на забое (переменное сопротивление г. п. разрушению, обусловленное неоднородностью их прочности)
• Неплавная подача бурового инструмента в процессе бурения
• Взаимодействие колонны со стенками скважин
• Пульсация давления жидкости при работе поршневых буровых насосов (периодичность подачи жидкости)
При динамических нагрузках механические возмущения в любом элементе бурового инструмента, в массиве горной породы и в потоке промывочной жидкости вызывают упругие волны, распространяющиеся в возмущенной среде. Каждая волна несет потенциальную энергию деформации и кинетическую энергию движения
29. Влияние вибраций бурильного инструмента на параметры режима бурения. Основные методы борьбы с вибрацией бурильного инструмента. Схема и принцип действия забойного амортизатора.
асчет Npп(мощности, расходуемые непосредственно на разрушение породы на забое скважины зубцами долота и частично струёй жидкости, выходящей из насадок долота), позволяет предварительно оценить эффективность разных способов бурения с разным оборудованием и резко сократить объем работ по выявлению лучшего способа бурения, без знаний динамики бурильного инструмента невозможно определить, как расходуется энергия, формируемая на устье скважины, что затрудняет эффективность управления процессом углубления скважин.
Меняют форму колебаний, в первую очередь их амплитуду, различными путями: изменением технологии (режима) углубления скважин; путем включения в состав бурильного инструмента различных устройств.
Заменяют тип буровых насосов Изменяют компоновку бурильного инструмента. Вводят в нижнюю часть бурильного инструмента калибраторы, центраторы и удлинители вала ГЗД). Таким образом меняют место опоры инструмента в скважине и зазор между ним и стенками скважины, т.е. изменяют амплитуду и форму колебаний.
Размещают в компоновке бурильного инструмента (или в колонне) разделители, отражатели и амортизаторы (демпферы).
Принцип действия амортизатора: амортизаторы устанавливаются под забойным двигателем, между долотом и его валом и между долотом и бурильной колонной при роторном бурении. Вращающий момент от вала двигателя передается через корпус амортизатора к его валу через узел 3 (рисунок 2.6), а осевые усилия от вала двигателя к валу амортизатора - через упругий элемент 5, в котором происходит перераспределение энергии вибраций
30. Понятие о режиме бурения и его параметрах. Способы бурения глубоких скважин.
Определенное сочетание управляемых с устья скважины параметров режима бурения называют режимом бурения.
В процессе углубления скважины можно изменять определенные параметры, которые принято называть параметрами режима бурения: осевая нагрузка на долото - G, условно разделяемая на динамическую и статическую составляющие; расход промывочной жидкости и параметры, характеризующие ее свойства; частота вращения долота (или бурильной колонны - для роторного бурения). Таким образом, используя соответствующий объем промысловой информации и применяя разные методы проектирования, можно запроектировать режим бурения скважины на инженерно-научном уровне. Выявив условия и цели бурения скважины, проанализировав имеющуюся информацию о процессах бурения скважин в данном районе или в районе с сопоставимыми условиями углубления скважин, выбирают метод проектирования режима бурения скважин. Причем можно принять один из методов проектирования режима за основной, а другой использовать как проверочный; кроме того режим бурения можно проектировать разными методами в интервалах пород по буримости. Перед проектированием режима бурения необходимо выбрать модели долота
Способы бурения глубоких скважин: Использование забойных двигателей, турбобуров, электробуров
31. Методы проектирования режимов бурения.
Статистический – при этом собирают информацию о показателях бурения и параметрах режима бурения, составляют статистическую выборку при однотипных условиях. Такую информацию обрабатывают статическим методами относительно интересующего нас параметра режима бурения. Недостатки: а) трудность в отборе необходимой информации (на буровых как правило заносят неверную информацию), б) данные по бурению скважин обрабатываются за прошедший период (трудно выдать рекомендуемые на перспективу, особенно если предвидится применение нового оборудования.
Полуимперический – при этом применяют определенные выражения (формулы), часто полученные опытным путем, с несколькими коэффициентами, которые определяются опытным путем при специальных исследованиях. Такие коэффициенты надо постоянно обновлять в результате спец исследований, на что у производственников нет времени
Таких коэффициентов существует до 2-х десятков. Формулы для этого способа получены из опыта роторного бурения. Попытки применить их к турбинному бурению неуспешны. Чаще всего применим при низкооборотном бурении.
Аналитический – для этого метода получены формулы (с привлечением опыта бурения) и на их базе создана методика проектирования. При этом методе необходимо хорошо знать породы, слагающие разрез скважины. Используя данные для других месторождений для аналогичных пород можно определить их свойства (Pш, r, Кт, Ка, tк, mгп). Используя этот метод можно хорошо запроектировать режим и подобрать скважинное оборудование.
32. Основные методы выбора типа долота.
В основу выбора типов долот, режимов их отработки положены:
а) механические свойства пород (твердость, пластичность, абразивность и др.);
б) литологический состав пород;
в) интервалы отбора керна и характеристика отбираемых пород по трудности отбора керна (сыпучие, рыхлые, крепкие и т.д.);
г) статистические показатели отработки долот по данной площади или соседним площадям.
Режим бурения задается следующими параметрами:
а) осевая нагрузка на долото;
б) частота вращения долота;
в) расход очистного агента (промывочной жидкости) в единицу времени.
Осевая нагрузка на долото выбирается с учетом твердости породы, типа долота, его диаметра и технической возможности ее обеспечения.
Проектная нагрузка на долото при бурении под направления, кондуктор не постоянная из-за малого веса бурильной колонны. Поэтому всю её по мере углубления скважины разгружают на долото, а в графе «нагрузка на долото» отмечают – «вес инструмента».
Частота вращения долота зависит от способа бурения, осевой нагрузки на долото, типа забойного двигателя. По частоте вращения различают три режима работы, при бурении данной скважины будет использоваться низкооборотное бурение (менее 100 об/мин) роторным способом до глубины 20м, и в интервалах отбора керна; среднеоборотное бурение (от 100-450 об/мин) при разбуривании пород забойным двигателем и турбобуром.
33. Способы бурения глубоких скважин, основные их преимущества. Взаимосвязь режимных параметров при этих способах.
При проведении скважины выполняются три основные операции:
1) разрушение горной породы на забое;
2) удаление разрушенной породы с забоя;
3) крепление стенок скважины.
При вращательном бурении две первых, а иногда и все три операции совмещаются. Разрушение горной породы на забое является главной операцией, так как она характеризует скорость продвижения забоя скважины – механическую скорость проходки.
Скважины бурят в самых различных геологических и климатических условиях глубиной от нескольких сот до нескольких тысяч метров. Поэтому существуют разные типы буровых установок, каждый из которых удовлетворяет требованиям, возникающим при бурении в определенных условиях.
35.Влияние расхода промывочной жидкости на показатели бурения скважины.
Снижение Q в нормальных условиях бурения скважины ниже Qmin, при котором имеет место хорошая очистка забоя и скважины от выбуренных частиц породы, недопустимо в связи с тем, что при Q < Qmin призабойная часть скважины и забой своевременно не очищаются от шлама и начинается вторичное перемалывание шлама. Если же расход значительно (более 15%) ниже технологически необходимого (Qтн), то забойный двигатель типа ГЗД будет работать с меньшей, чем надо мощностью. Превышение Q свыше Qтн приводит к разрушению стенок скважины и к росту давления (Рдиф) на ее забое, что способствует снижению Vм и Нд. Изменением Q можно регулировать перепад давления (Рд) при движении жидкости в промывочном узле долота и скорость струи (Vи), выходящей из насадок долота. Меняя Рд, регулируют величину гидравлической нагрузки (Gг) на вал ГЗД и тем самым - осевую нагрузку (Тп) на осевую опору (пяту) ГЗД, т.е. изменяют его режим работы и выдаваемую им мощность и тем самым меняют Vм.
37.Влияние частоты вращения долота на показатели бурения скважины.
С увеличением частоты вращения n возрастает число поражений забоя зубьями шарошечного долота в единицу времени, возрастает скорость соударения. Это обеспечивает рост механической скорости бурения. Но одновременно с этим увеличение n обеспечивает и снижение времени контакта tк, что снижает эффективность разрушения горных пород и, как следствие, механическую скорость.
39. Влияние свойств промывочной жидкости на процесс бурения скважины.
40. Устройство и принцип действия турбобура.
41.Энергетическая характеристика турбобура. Основные параметры и режимы.
42.Устройство и принцип работы винтового забойного двигателя.
43. Классификация винтовых забойных двигателей. Энергетическая характеристика.
Винтовые забойные гидравлические двигатели подразделяются на сле-
дующие типы [6]:
− общего назначения;
− для наклонно направленного и горизонтального бурения;
− для отбора керна;
− для ремонта скважин;
− с разделённым потоком;
− многомодульные.
Энергетические параметры винтового гидравлического двигателя определяются его передаточным числом, перепадом давления и расходом рабочей жидкости. При постоянном расходе Q двигатель характеризуется изменением вращающего момента М от перепада давления Δр, частоты вращения п вала шпинделя, мощности N и к. п. д. η.
45.Винтовые забойные двигатели, их основные преимущества и недостатки в сравнении с другими способами бурения.
Так как винтовые двигатели обладают высоким КПД и необходимой жесткостью винтовых зубьев, они могут быть неоднократно использованы для бурения скважин с одинаковой эффективностью проведения работ. Еще одна конструктивная особенность таких двигателей – наличие улучшенного охлаждения резиновой обкладки статора буровым раствором вследствие ее малой толщины. Это позволяет увеличить эксплуатационный срок службы механизма без потери его качественных и рабочих характеристик.
Особенности данного инструмента для бурения позволяет получить:
Винтовые забойные двигатели обладают рядом конструктивных преимуществ перед классическими турбобурами и позволяют проводить работы по устройству наклонно-направленных и горизонтальных скважин с максимальными показателями эффективности. Это также касается проведения работ на особо сложных участках, например, при бурении дополнительных стволов через отверстие в эксплуатационной колонне. В сравнении с турбобурами сопоставимые модели ВЗД обладают меньшим диаметром, реализуя при этом высокие силовые характеристики момента двигателя. Помимо этого также стоит отметить простоту конструкции двигательной секции ВЗД, сравнительно малую металлоемкость и низкие параметры износа за счет невысоких скоростей вращения.
Энергия забойного двигателя, затрачиваемая на динамическое вдавливание в породу опорных зубцов долота и на поддержание вынужденных продольных колебаний бурильной колонны, может регулироваться изменением типоразмера долота, его угловой скорости, динамической жесткости ударного участка бурильной колонны и осевой статической нагрузки на забой, а также динамическим регулятором.
Экспериментальными исследованиями установлено, что наибольшие выступы и впадины поверхности забоя, а следовательно, и наиболее интенсивные продольные колебания бурильной колонны возникают при разбуривании весьма твердых пород.
28. Источники вибраций бурильного инструмента. Понятие о колебаниях бурильной колонны.
• Характер работы забойного двигателя
• Характер работы долота на забое (переменное сопротивление г. п. разрушению, обусловленное неоднородностью их прочности)
• Неплавная подача бурового инструмента в процессе бурения
• Взаимодействие колонны со стенками скважин
• Пульсация давления жидкости при работе поршневых буровых насосов (периодичность подачи жидкости)
При динамических нагрузках механические возмущения в любом элементе бурового инструмента, в массиве горной породы и в потоке промывочной жидкости вызывают упругие волны, распространяющиеся в возмущенной среде. Каждая волна несет потенциальную энергию деформации и кинетическую энергию движения
29. Влияние вибраций бурильного инструмента на параметры режима бурения. Основные методы борьбы с вибрацией бурильного инструмента. Схема и принцип действия забойного амортизатора.
асчет Npп(мощности, расходуемые непосредственно на разрушение породы на забое скважины зубцами долота и частично струёй жидкости, выходящей из насадок долота), позволяет предварительно оценить эффективность разных способов бурения с разным оборудованием и резко сократить объем работ по выявлению лучшего способа бурения, без знаний динамики бурильного инструмента невозможно определить, как расходуется энергия, формируемая на устье скважины, что затрудняет эффективность управления процессом углубления скважин.
Меняют форму колебаний, в первую очередь их амплитуду, различными путями: изменением технологии (режима) углубления скважин; путем включения в состав бурильного инструмента различных устройств.
Заменяют тип буровых насосов Изменяют компоновку бурильного инструмента. Вводят в нижнюю часть бурильного инструмента калибраторы, центраторы и удлинители вала ГЗД). Таким образом меняют место опоры инструмента в скважине и зазор между ним и стенками скважины, т.е. изменяют амплитуду и форму колебаний.
Размещают в компоновке бурильного инструмента (или в колонне) разделители, отражатели и амортизаторы (демпферы).
Принцип действия амортизатора: амортизаторы устанавливаются под забойным двигателем, между долотом и его валом и между долотом и бурильной колонной при роторном бурении. Вращающий момент от вала двигателя передается через корпус амортизатора к его валу через узел 3 (рисунок 2.6), а осевые усилия от вала двигателя к валу амортизатора - через упругий элемент 5, в котором происходит перераспределение энергии вибраций
30. Понятие о режиме бурения и его параметрах. Способы бурения глубоких скважин.
Определенное сочетание управляемых с устья скважины параметров режима бурения называют режимом бурения.
В процессе углубления скважины можно изменять определенные параметры, которые принято называть параметрами режима бурения: осевая нагрузка на долото - G, условно разделяемая на динамическую и статическую составляющие; расход промывочной жидкости и параметры, характеризующие ее свойства; частота вращения долота (или бурильной колонны - для роторного бурения). Таким образом, используя соответствующий объем промысловой информации и применяя разные методы проектирования, можно запроектировать режим бурения скважины на инженерно-научном уровне. Выявив условия и цели бурения скважины, проанализировав имеющуюся информацию о процессах бурения скважин в данном районе или в районе с сопоставимыми условиями углубления скважин, выбирают метод проектирования режима бурения скважин. Причем можно принять один из методов проектирования режима за основной, а другой использовать как проверочный; кроме того режим бурения можно проектировать разными методами в интервалах пород по буримости. Перед проектированием режима бурения необходимо выбрать модели долота
Способы бурения глубоких скважин: Использование забойных двигателей, турбобуров, электробуров
31. Методы проектирования режимов бурения.
Статистический – при этом собирают информацию о показателях бурения и параметрах режима бурения, составляют статистическую выборку при однотипных условиях. Такую информацию обрабатывают статическим методами относительно интересующего нас параметра режима бурения. Недостатки: а) трудность в отборе необходимой информации (на буровых как правило заносят неверную информацию), б) данные по бурению скважин обрабатываются за прошедший период (трудно выдать рекомендуемые на перспективу, особенно если предвидится применение нового оборудования.
Полуимперический – при этом применяют определенные выражения (формулы), часто полученные опытным путем, с несколькими коэффициентами, которые определяются опытным путем при специальных исследованиях. Такие коэффициенты надо постоянно обновлять в результате спец исследований, на что у производственников нет времени
Таких коэффициентов существует до 2-х десятков. Формулы для этого способа получены из опыта роторного бурения. Попытки применить их к турбинному бурению неуспешны. Чаще всего применим при низкооборотном бурении.
Аналитический – для этого метода получены формулы (с привлечением опыта бурения) и на их базе создана методика проектирования. При этом методе необходимо хорошо знать породы, слагающие разрез скважины. Используя данные для других месторождений для аналогичных пород можно определить их свойства (Pш, r, Кт, Ка, tк, mгп). Используя этот метод можно хорошо запроектировать режим и подобрать скважинное оборудование.
32. Основные методы выбора типа долота.
В основу выбора типов долот, режимов их отработки положены:
а) механические свойства пород (твердость, пластичность, абразивность и др.);
б) литологический состав пород;
в) интервалы отбора керна и характеристика отбираемых пород по трудности отбора керна (сыпучие, рыхлые, крепкие и т.д.);
г) статистические показатели отработки долот по данной площади или соседним площадям.
Режим бурения задается следующими параметрами:
а) осевая нагрузка на долото;
б) частота вращения долота;
в) расход очистного агента (промывочной жидкости) в единицу времени.
Осевая нагрузка на долото выбирается с учетом твердости породы, типа долота, его диаметра и технической возможности ее обеспечения.
Проектная нагрузка на долото при бурении под направления, кондуктор не постоянная из-за малого веса бурильной колонны. Поэтому всю её по мере углубления скважины разгружают на долото, а в графе «нагрузка на долото» отмечают – «вес инструмента».
Частота вращения долота зависит от способа бурения, осевой нагрузки на долото, типа забойного двигателя. По частоте вращения различают три режима работы, при бурении данной скважины будет использоваться низкооборотное бурение (менее 100 об/мин) роторным способом до глубины 20м, и в интервалах отбора керна; среднеоборотное бурение (от 100-450 об/мин) при разбуривании пород забойным двигателем и турбобуром.
33. Способы бурения глубоких скважин, основные их преимущества. Взаимосвязь режимных параметров при этих способах.
При проведении скважины выполняются три основные операции:
1) разрушение горной породы на забое;
2) удаление разрушенной породы с забоя;
3) крепление стенок скважины.
При вращательном бурении две первых, а иногда и все три операции совмещаются. Разрушение горной породы на забое является главной операцией, так как она характеризует скорость продвижения забоя скважины – механическую скорость проходки.
Скважины бурят в самых различных геологических и климатических условиях глубиной от нескольких сот до нескольких тысяч метров. Поэтому существуют разные типы буровых установок, каждый из которых удовлетворяет требованиям, возникающим при бурении в определенных условиях.
35.Влияние расхода промывочной жидкости на показатели бурения скважины.
Снижение Q в нормальных условиях бурения скважины ниже Qmin, при котором имеет место хорошая очистка забоя и скважины от выбуренных частиц породы, недопустимо в связи с тем, что при Q < Qmin призабойная часть скважины и забой своевременно не очищаются от шлама и начинается вторичное перемалывание шлама. Если же расход значительно (более 15%) ниже технологически необходимого (Qтн), то забойный двигатель типа ГЗД будет работать с меньшей, чем надо мощностью. Превышение Q свыше Qтн приводит к разрушению стенок скважины и к росту давления (Рдиф) на ее забое, что способствует снижению Vм и Нд. Изменением Q можно регулировать перепад давления (Рд) при движении жидкости в промывочном узле долота и скорость струи (Vи), выходящей из насадок долота. Меняя Рд, регулируют величину гидравлической нагрузки (Gг) на вал ГЗД и тем самым - осевую нагрузку (Тп) на осевую опору (пяту) ГЗД, т.е. изменяют его режим работы и выдаваемую им мощность и тем самым меняют Vм.
37.Влияние частоты вращения долота на показатели бурения скважины.
С увеличением частоты вращения n возрастает число поражений забоя зубьями шарошечного долота в единицу времени, возрастает скорость соударения. Это обеспечивает рост механической скорости бурения. Но одновременно с этим увеличение n обеспечивает и снижение времени контакта tк, что снижает эффективность разрушения горных пород и, как следствие, механическую скорость.
39. Влияние свойств промывочной жидкости на процесс бурения скважины.
40. Устройство и принцип действия турбобура.
41.Энергетическая характеристика турбобура. Основные параметры и режимы.
42.Устройство и принцип работы винтового забойного двигателя.
43. Классификация винтовых забойных двигателей. Энергетическая характеристика.
Винтовые забойные гидравлические двигатели подразделяются на сле-
дующие типы [6]:
− общего назначения;
− для наклонно направленного и горизонтального бурения;
− для отбора керна;
− для ремонта скважин;
− с разделённым потоком;
− многомодульные.
Энергетические параметры винтового гидравлического двигателя определяются его передаточным числом, перепадом давления и расходом рабочей жидкости. При постоянном расходе Q двигатель характеризуется изменением вращающего момента М от перепада давления Δр, частоты вращения п вала шпинделя, мощности N и к. п. д. η.
45.Винтовые забойные двигатели, их основные преимущества и недостатки в сравнении с другими способами бурения.
Так как винтовые двигатели обладают высоким КПД и необходимой жесткостью винтовых зубьев, они могут быть неоднократно использованы для бурения скважин с одинаковой эффективностью проведения работ. Еще одна конструктивная особенность таких двигателей – наличие улучшенного охлаждения резиновой обкладки статора буровым раствором вследствие ее малой толщины. Это позволяет увеличить эксплуатационный срок службы механизма без потери его качественных и рабочих характеристик.
Особенности данного инструмента для бурения позволяет получить:
-
более высокий крутящий момент профилированного ВЗД, что дает возможность проводить максимально эффективное бурение; -
возможность более точно управлять траекторией ствола скважины; -
преимущество при сверлении горячих скважин за счет равномерной толщины резиновой обкладки статора.
Винтовые забойные двигатели обладают рядом конструктивных преимуществ перед классическими турбобурами и позволяют проводить работы по устройству наклонно-направленных и горизонтальных скважин с максимальными показателями эффективности. Это также касается проведения работ на особо сложных участках, например, при бурении дополнительных стволов через отверстие в эксплуатационной колонне. В сравнении с турбобурами сопоставимые модели ВЗД обладают меньшим диаметром, реализуя при этом высокие силовые характеристики момента двигателя. Помимо этого также стоит отметить простоту конструкции двигательной секции ВЗД, сравнительно малую металлоемкость и низкие параметры износа за счет невысоких скоростей вращения.