Бурильная колонна

  • Вид работы:
    Реферат
  • Предмет:
    Другое
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    332,42 Кб
  • Опубликовано:
    2015-07-10
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Бурильная колонна













РЕФЕРАТ

Бурильная колонна

1. Назначение и условия работы бурильной колонны

Связующим звеном между находящимся на поверхности буровым оборудованием и инструментом для разрушения породы является бурильная колонна. Она имеет многофункциональное назначение и может использоваться для:

1.      направления ствола скважины;

2.      создания нагрузки на долото и передачи ему вращательного движения;

.        восприятия крутящего момента при способе бурения забойными двигателями;

.        подачи бурового раствора в забой;

.        подъема и спуска забойных двигателей и долота;

.        исследования пластов и др.

.        проведения вспомогательных работ (проработка, расширка и промывка ствола скважины, ловильные работы и др.).

В случае возникновения аварийных ситуаций и других осложнений в скважине она служит обсадной колонной. А с применением вставного долота - каналом для его спуска.

Из-за большой протяженности бурильной колонны, при любом способе бурения, разные ее участки испытывают различные нагрузки: сжатие, кручение, растяжение, давление, продольный и поперечный изгиб. Наибольшая нагрузка растяжения приходится на самую верхнюю трубу при подъеме колонны. При способе бурения с промывкой растягивающую нагрузку увеличивает поток жидкости внутри трубы. Жидкость в затрубном пространстве наоборот, снижает ее.

Трение о стенки скважины выступающих частей колонны, прилипание ее гладких частей к глинистой корке увеличивают силу трения. Не меньше сила сопротивления увеличивается за счет кривизны ствола скважины, резких сужений.

Динамические нагрузки на бурильную колонну, которые определяют долговечность и прочность забойного двигателя, долота и бурильной трубы, наиболее тяжело учитывать. На вал забойного двигателя, низ колонны и долото эти нагрузки давят вследствие взаимодействия долота и забоя. На дальние участки колонны динамические силы действуют в процессе пульсации давящего бурового раствора, работы долота и забойного двигателя.

Причиной поперечных, продольных и крутильных колебаний очень разнообразны. В ухабистых забоях возникают продольные низкочастотные колебания. А высокочастотные колебания малой амплитуды обусловлены перекатыванием шарошек долота, скачкообразным разрушением породы и т.п.

Уводят долото в сторону поперечные силы, к которым приводит нестабильное сопротивление разрушения породы шарошками, зубьями. При этом возникает косой удар, который вызывает поперечные колебания.

Требования, предъявляемые к бурильной колонне

Требования, предъявляемые к бурильной колонне, обусловлены технологическими особенностями способа бурения, которые определяют условия работы, а так же геологическими особенностями разреза скважины. Исходя из этого, разрабатывают рациональную конструкцию и подбирают наиболее подходящий материал для изготовления колонны.

Независимо от условий работы, должен выполняться проектный режим бурения, обеспечиваться устройство скважины проектной глубины с высокими техническими и экономическими показателями без каких-либо осложнений. Поэтому компоновка колонны обязана иметь высокую прочность своих составных элементов, способную выдерживать возможные нагрузки: ударные, инерционные, вибрационные, а так же избыточные давления - наружные и внутренние.

В целом, колонна должна иметь минимальную массу и быть экономичной.

Изготавливают бурильную колонну из технологичных высокопрочных материалов, устойчивых к агрессивным средам и абразивному изнашиванию при трении.

двигатель бурильный колонна

Рис. 1 Бурильные трубы

2. Бурильная колонна, ее назначение и составные элементы

Рис. 2 Схема бурильной колонны

Бурильная колонна - непрерывная многозвенная система инструментов, соединяющая наземное буровое оборудование (вертлюг) с долотом на забое скважины.

Состав бурильной колонны:

1.      вертлюг

2.      переводник вертлюга

.        верхний переводник бурильной трубы

.        ведущая труба

.        нижний переводник ведущей трубы

.        предохранительный переводник

.        муфта бурильного замка

.        бурильные трубы

.        ниппель

.        муфта

.        13. утяжеленные бурильные трубы

. Вспомогательные элементы:

1.      Центраторы - для центрирования нижнего направляющего участка бурильной колонны в стволе скважины и предупреждения его самопроизвольного искривления - лопастные, шарошечные.

2.      Калибраторы - для выравнивания стенок скважины до номинального диаметра и калибрования ее ствола - лопастные, шарошечные.

3.      Стабилизаторы - для стабилизации работы нижнего направляющего участка бурильной колонны путем ограничения прогиба труб при наличии каверн, гашения поперечных и иных колебаний - с цельными лопастями, со сменными лопастями, с приваренными лопастями.

4.      Амортизаторы - для снижения амплитуды динамических нагрузок - пружинные, резинометаллические, гидравлические, газовые.

5.      Протекторные кольца - для защиты бурильных и обсадных труб - резиновые, резинометаллические, пластиковые, металлические.

6.      Обратные клапаны - для предупреждения поступления загрязненного бурового раствора в бурильную колонну.

7.      Фильтры - для предупреждения попадания в бурильную колонну посторонних предметов.

8.      Металлошламоуловители - для улавливания кусков металла и крупного шлама.

9.      Гидрояссы (гидроударники) - для освобождения бурильной колонны от прихватов.

10.    Переводники - для соединения бурильных труб и др. элементов.

3. Порядок расчета бурильной колонны

Бурильная колонна при бурении, проведения спускоподъемных и других операций находится в сложном напряженном состоянии, подвергаясь воздействию статических и динамических нагрузок, вызывающих растяжение, сжатие, продольный и поперечный изгиб, скручивание и др. С целью определения работоспособности элементов бурильной колонны и ее правильного конструирования производят специальные расчеты.

При роторном бурении на бурильную колонну действуют в основном следующие усилия:

1.      осевое усилие растяжения от собственного веса колонны

2.      при подъемке ее от забоя, когда наиболее опасное сечение находится в верхней части;

.        осевое усилие сжатия от веса колонны, когда наиболее опасное сечение находится в нижней части;

.        изгибающий момент, возникающий в результате действия центробежных сил;

.        крутящий момент, передаваемый колонной для разрушения горной породы на забое;

В зависимости от возникающих усилий рис. 2 опасным может являться верхнее сечение т-т в момент начала подъема (совместное действие растяжения от собственного веса и кручения); нижнее сечение п-п бурильных труб в месте резьбового соединения (совместное действие усилий сжатия и кручения).

Обсадные колонны рассчитывают на прочность согласно инструкции, разработанной ВНИИТнефти Наблюдения показали, что обсадные колонны разрушаются под действием избыточных внутренних и наружных давлений, а также собственного веса. Распространены повреждения обсадных колонн вследствие их протирания бурильными трубами при роторном бурении и нарушения герметичности резьбовых соединений.

Прочность обсадных колонн рассчитывается по следующим условиям:

1.      на внутреннее давление n = pт/pв ≥ [n];

2.      на наружное давление S = ркр/рн ≥ [S];

.        на растяжение K = рст/G ≥ [k]

где рт, ркр, рст - предельные внутреннее и наружное давления, и растягивающая нагрузка обсадной колонны; рв, рн, G - избыточные внутреннее и наружное давления, растягивающая нагрузка; п, S, k - запасы прочности по внутреннему, наружному давлению и растягивающей нагрузке; [п], [S], [k] - допускаемые запасы прочности обсадных колонн по внутреннему, наружному давлению и растяжению.

Предельное внутреннее давление, характеризующее сопротивляемость трубы внутреннему давлению, определяется по давлению, при котором напряжения в меридиональном сечении трубы достигают предела текучести. Величина этого давления, зависящая от диаметра, толщины стенки и материала трубы, вычисляется по формуле

рт = 2δσтс/D,

где δ - номинальная толщина стенки трубы, мм; σт - предел текучести материала труб, МПа; D - наружный диаметр трубы, мм; с - коэффициент, учитывающий допускаемое по ГОСТ 632-80 отклонение толщины стенки трубы от номинального значения (с=0,875).

Сопротивление трубы внутреннему давлению возрастает с уменьшением диаметра и увеличением толщины стенки и прочности материала труб. Предельные внутренние давления обсадных труб, приводятся в справочниках по трубам нефтяного сортамента и в других литературных источниках


Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!