Расчет бурильной скважины

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Геология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    55,27 Кб
  • Опубликовано:
    2016-01-20
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Расчет бурильной скважины

Введение

бурение скважина колонна

Район, область, республика: Сургутский район, Ханты-Мансийский Автономный Округ, Тюменская область.

Месторождение: Самотлорское нефтяное месторождение.

Проектный горизонт: песчаный горизонт

Проектная глубина: Н=3400м

Мощность продуктивного пласта, подлежащего вскрытию: 300м

Профиль скважины: вертикальная

Ожидаемый дебит: нефть - 100 т/сут , газ-240т/сут

Пластовое давление: 34 МПа

В процессе проводки скважины подъемная система выполняет различные операции. В одном случае она служит для проведения СПО с целью замены изношенного долота, спуска, подъема и удержания на весу бурильных колонн при отборе керна, ловильных или других работах в скважине, а также для спуска обсадных труб. В других случаях обеспечивает создание на крюке необходимого усилия для извлечения из скважины прихваченной бурильной колонны или при авариях с ней. Для обеспечения высокой эффективности при этих разнообразных работах подъемная система имеет два вида скоростей подъемного крюка: техническую для СПО и технологические для остальных операций.

В связи с изменением веса бурильной колонны при подъеме для обеспечения минимума затрат времени подъемная система должна обладать способностью изменять скорости подъема в соответствии с нагрузкой. Она также служит для удержания бурильной колонны, спущенной в скважину, в процессе бурения.

Подъемная система установки (рис. 1.1) представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 6 и механизмом 7 крепления неподвижного конца каната. Кронблок 4 устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Подвижный конец А каната 3 крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б - через приспособление 7 к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк 1, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк во многих случаях объединяют в один механизм - крюкоблок.

Рис.1.1

1.     
Геологические условия бурения

Литологический состав пород

Интервал глубины, м

Твердость пород

Пластовое давление, МПа

Осложнения

150м

Песчаник

0-300

С

4

1.Обвалы стенок скважины в инт. 1100-1200м 2.Поглащение раствора в инт. 1900-2000м

300м

Известняк


ТВ



1000м

Мергель

300-2200

М

19


1800м

Известняк


ТВ рыхл



2200м

Глины


М



3000м

Сланец

2200-3400

ТВ

34


3400м

Известняк


ТВ




.1 Коэффициент аномальности

Ка п.ф. / Рп.н.

1.      Ка =4 / 3 = 1,35

2.      Ка =19 / 22 = 0,86

.        Ка =34 / 34 = 1

Рп.н. = в  g h

.        Рп.н. =  10 300= 3 МПа

.        Рп.н. = 1000 10 2200= 22 МПа

.        Рп.н. = 10 3400 = 34 МПа

.2 Расчет плотности растворов

 

p-ов = Ка  в

1.             p-ов = 1,33 1 = 1330 кг/м3

2.             p-ов = 0,86 кг/м3

3.             p-ов = 1 1 = 1000 кг/м3

2.     
Выбор конструкции скважины

Расчет ведем снизу-вверх для всей конструкции скважины. Диаметр последней спускаемой в скважину колонны известен до начала расчета:эк1(услов)=140мм Dэк1 (по ГОСТу)=139.7ммм1 (по ГОСТу)=153.7мм

1.      Определение диаметра долота для бурения первого снизу.

д1=Dм1 + 2a1 (2.1)

м1 - наружный диаметр соединительной муфты обсадной колонны.1 - рекомендуемый зазор между муфтой и стенками скважины; он зависит от диаметра обсадной колонны и выхода обсадной колонны из-под башмака предыдущей.1=20ммд1=153.7мм + 40мм=193.7мм

Dд1 (по ГОСТу)=200мм

3.      Определение внутреннего диаметра второй (снизу) обсадной колонны.

ok2=Dд1 + 2b (2.2)

ок2= 200 + 2 x 5=210ммок2 (по ГОСТу)= 216.9ммрекомендуемый радиальный зазор между долотом и внутренней стеной обсадной трубы.=5

4.      Определение наружного нормализованного диаметра второй обсадной колонны. По расчетному значению внутреннего диаметра второй обсадной колонны с использованием таблиц ГОСТа отыскивается наружный нормализованный диаметр обсадной колонны Dок2.

Dок2 (по ГОСТу)=244.5ммм2 (по ГОСТу)=269.9мм

5.      Определение диаметра долота для бурения под вторую колонну.

д2=Dм2 + 2а2 (2.3)

а2 -условный диаметр обсадных труб (по таблице 3)

а2=30мм

6.      Подбор нормализованного долота Dд2 по расчетному значению

Dд2=269.9 + 60=329.9ммд2 (по ГОСТу)=349.2мм

7.      Определение внутреннего диаметра третьей снизу обсадной колонны. dk3

k3=Dд2 + 2b (2.4)

k3=349.2 + 10=359.2ммk3 (по ГОСТу)= 373.0мм

8.      Определение наружного нормализованного диаметра третьей обсадной колонны. По расчетному значению внутреннего диаметра второй обсадной колонны с использованием таблиц ГОСТа отыскивается наружный нормализованный диаметр обсадной колонны Dок3

Dk3 (по ГОСТу)=406.4ммм3 (по ГОСТу)=431.8мм

9.      Определение диаметра долота для бурения под третью колонну.

Dд3=Dм3 + 2a3 (2.5)

3=35ммд3=431.8 + 2 x 35=501.8мм

Подбор нормализованного долота Dд3 по расчетному значению.д3 (по ГОСТу)=508.0мм

Таблица 2. Конструкция скважины

Тип колонны

Глубина спуска колонны, м

Диаметр колонны, мм

Диаметр долот, мм

Цемент

Кондукторная

300

406.4

508.0

Нет

Обсадная

1800

244.5

349.2

Нет

Эксплуатационная

3400

139.7

200

на всю глубину


Выбор способа бурения

В ходе выполнения проекта мы используем роторный способ, без отбора керна.

Выбор типа долот и режима бурения

Осевая нагрузка

Для хорошо изученных районов осевая нагрузка может быть определена по формуле Шрейнера Л.А.

G=α x Рш х Sk (5.1)

α - коэффициент равный

для мягких пород 1.0 - 1.5

для средних пород 0.7 - 1.0

для твердых пород 0.1 - 0.7

Рш - твердость породы по Шрейнеру Л.А, МПаk - площадь контакта зубьев с забоем, м2 может быть определена по формуле Федорова В.С. для шарошечных долот.

k = Дд х б х η/2 (5.2)

Дд - диаметр долота, м.

η - коэффициент перекрытия долота (1.2 - 1.7)

б - начальное притупление зубьев, м ((0.7 - 1.5)>10-3)k1 =0.508 х (1.5/2) х (0.7 x 10-3)=0.00027 м2k3 =0.3492 х (1.5/2) х (1 x 10-3)=0.00027 м2k3 =0.200 х (1.5/2) х (1.5 x 10-3)=0.0002 м2

Таблица 3 Твердость пород по Шрейнеру Л.А.

Порода

Твердость, МПа

Глины

100 (М)

Мергель

250 (М)

Песчаник

1500 (С)

Известняк

2000 (Т)

Сланец

2000 (Т)

Число оборотов долота

Определяется по формуле Владиславлева В.С.

n=Gmax x nmin/G (5.3)

n- частота вращения долота, об/мин.min - минимальная частота вращения ротора, берется по характеристике буровой установки, об/мин.min =100 об/минmax - максимальная нагрузка на долото, рассчитанная по формуле Шрейнера Л.А., кг (кН)max=0.286 кН- фактическая нагрузка на долото, выбранная для данного долота кг (кН)песчаник(0-150м)= 0.286 x 100/0.286 =100 об/минизвестняк(150-300м)= 0.286 x 100/0.054=530 об/минмергель(300-1000м)= 0.286 x 100/0.068=421 об/минизвестняк(1000-1800м)= 0.286 x 100/0.054=530 об/минглина(1800-2200м)= 0.286 x 100/0.04=715 об/минсланец(2200-3000м)= 0.286 x 100/0.04=715 об/минизвестняк(3000-3400м)= 0.286 x 100/0.04=715 об/мин

Расход промывочной жидкости

Определяется по формуле

= 0.785 x (D2д - D2т) x Vв , м3/с (5.4)

д - диаметр долота, мт - диаметр бурильных труб, мв - скорость восходящего потока промывочной жидкости м/с

для мягких пород 1.2 - 1.5 м/с

для пород средней твердости 0.9 - 1.2 м/с

для твердых пород 0.6 - 0.9 м/спесчаник(0-150м)=0.785 х (0.5082 - 0.1682) х 1.0=0.180 м3/с=180 л/сизвестняк(150-300м)=0.785 x (0.5082 - 0.1682) x 0,9=0.162 м3/с=162 л/смергель(300-1000м)=0.785 x (0.34922 - 0.1272) x 1.5=0.124 м3/с=124 л/сизвестняк(1000-1800м)=0.785 x (0.34922 - 0.1272) x 0,9=0.074 м3/с=74 л/сглина(1800-2200м)=0.785 x (0.34922 - 0.1272) x 1.5=0.124 м3/с=124 л/ссланец(2200-3000м)=0.785 x (0.2002 - 0.1142) x 0.9=0.019 м3/с=19 л/сизвестняк(3000-3400м)=0.785 x (0.2002 - 0.1142) x 0.9=0.019 м3/с=19 л/с

Таблица 4

Интервал бурения, м

Долота


Режим бурения




Осевая нагрузка, кН

Число оборотов, об/мин

Расход промывочной жидкости, л/с

0-150

ДК-138.1 С6

0.286

100

180

150-300

ДР-141.3 ТЗ

0.054

530

162

300-1000

ДИ-188.9 С6

0.068

421

124

1000-1800

ДЛС-188.9 С2

0.054

530

74

1800-2200

ДР-1635 ТЗ

0.04

715

124

2200-3000

ИСМ 188.9 С5

0.04

715

19

3000-3400

ИСМ 188.9 С5

0.04

715

19



3.Выбор бурильной колонны

В зависимости от геологических условий и величины запроектированной нагрузки на долота, выбираем диаметр и тип бурильных труб, диаметр и длину утяжеленных бурильных труб (УБТ.)

Длина УБТ (Lубт) определяется по формуле:

убт=k x G/[q(1 - ρрм)],м. (6.1)

- коэффициент равный 1.25- нагрузка на долото, Н- масса 1 м. труб УБТ, кг

ρр , ρм - плотность раствора и металла труб, кг/м3

Тип бурильных труб - бурильных труб с высаженными внутрь концами.

Тип утяжеленных бурильных труб- сбалансированные.б.т.(1слой)=168 ммб.т.(2слой)=127 ммб.т.(3слой)=114 ммубт(1слой)=273 мм (шифр - УБТС2-273)убт(2слой)=203 мм (шифр - УБТС2-203)убт(3слой)=146 мм (шифр - УБТС2-146)убт(1слой)=360 кгубт(2слой)=192 кгубт(3слой)=98 кг

(1 - ρрм) - коэффициент потери веса колонны УБТ в буровом растворе

при ρр(860)=0,886 кг/м3

при ρр(1000)=0,873 кг/м3

при ρр(1330)=0,834 кг/м3убт песчаник(0-150м)= 1.25 x 286 /[360(0.834)=1.19 мубт известняк(150-300м)= 1.25 x 54 /[360(0.834)=0.22 мубт мергель(300-1000м)= 1.25 x 68 /[192(0.886)=0.49 мубт известняк(1000-1800м)= 1.25 x 54 /[192(0.886)=0.39 мубт глина(1800-2200м)= 1.25 x 40 /[192(0.886)=0.29 мубт сланец(2200-3000м)= 1.25 x 40 /[98(0.873)=0.58 мубт известняк(3000-3400м)= 1.25 x 40 /[98(0.873)=0.58 м

4.Выбор гидравлической программы бурения скважины

Суммарные потери давления при циркуляции промывочной жидкости по скважине в процессе бурения будут равны:

ΣP=Pобв + Pбт + Pубт + Pкп.бт. + Pкп.убт +Pд + Pзаб.дв.

обв - потери напора в обвязке буровых насосовбт - потери напора в бурильных трубахубт - потери напора в УБТкп.бт. - потери напора в кольцевом пространстве бурильных трубкп.убт - потери напора в кольцевом пространстве УБТд - потери напора в долотезаб.дв. - потери напора в забойном двигателе

При роторном бурении последний член формулы Pзаб.дв. - отсутствует.



5.Выбор типа промывочной жидкости и её параметров

Таблица 5

Тип промыв. Жидкости

Интервал бурения,м

Параметры



Плотн, кг/м3

Вязк., Па*с

Водоотд, см3

СНС, Па

Техн.вода

0-150

1000

-

-

-

Лигносульфатный

150-300

1060-2200

18-40

5-10

1.2-9

Кальциевый

300-1000

1300-2200

70-100

2-8

9-15

Лигносульфатный

1000-1800

1060-2200

18-40

5-10

1.2-9

Гидрофобизирующие

1800-2200

1000-1240

25-30

5-8

2.4-2.9

Силикатный

2200-3000

1050-2000

20-40

4-8

2.7-13.5

Хромлигносульфатный

3000-3400

1160-2200

18-40

4-10

1.2-9


Цементирование обсадных колонн

Способ цементирования - одноступенчатое с двумя пробками

Расчет цементирования обсадных колонн.

При расчёте цементирования скважины определяются следующие показатели:

цр=0,785 х К1[Кк х Нц х (D2д - D2ок) + d2ок х hc], м3 (9.1)

К1 - коэффициент потерь цемента (1.03 - 1.05)

Кк - коэффициент кавернозности

(Определяется по кавернометрии 1.20-1.25)д - диаметр долота, мок - диаметр обсадной колонны, мок - внутренний диаметр обсадной колонны, м

Нц - высота подъема цементного раствора в затрубном пространстве, м (1200)c - высота цементного стакана, м (обычно 10-15м.)цр=0,785 х 1.03 [1.20 х 1200 х (0.2002 - 0.13972) + 0.3732 x 10]=24.97 м3

Количество сухого цемента

ц= Vцр x qц, т (9.2)

ц - норма расхода сухого цемента для приготовления 1м3 цементного раствора (1.22 т/ м3)ц=24.97х 1.22=30.46 т

3.      Объем воды Vв для приготовления цементного раствора

в = Gц x m/ρв (9.3)

водоцементный фактор (0.5)

ρв- плотность воды кг/м3в =30.46х (0.5/1000)=0.015 м3

4.      Объем продавочной жидкости Vпж равен

пж= Кж х 0.785 х D2экс.в.н х (Н - hc), м3 (9.4)

Кж - коэффициент потери воды (1.1 - 1.2)экс.в.н - внутренний средний диаметр эксплуатационной колонны, м; (0.1243 м)

5.      Максимальное давление цементирования

ц.max=Pг+Pρ (9.5)

г= 0.02 x H + 16 - гидростатическое давление цементирования (9.6)ρ=(Hц - hc)(ρцр - ρцж)/10 - давление разности плотности жидкостей, участвующих в цементировании. (9.7)

ρцр=1080 кг/м3

ρпж=1860 кг/м3г=0.02 x 1200 + 16=40 МПаρ=(1200 - 10)(1080 - 1860)/10= -0.093 МПац.max=40 - 0.093= 39.9МПа

Количество цементирующих агрегатов, необходимых для цементирования.

ца=Qца/qср + 1 (9.8)

ца - суммарная производительность агрегата.ср - средняя производительность цементирующего агрегата за время цементирования скважины м3/с (берется из справочника и усредняется по применяемым скоростям цементирования)ца=40/6.7+ 1= 6

Так, как я собираюсь использовать 3 и 4 скорости агрегата , беру среднее число qср =6.7

Принимаем 6 агрегатов ЦА - 300

Таблица 5

Скорость агрегата

Qна, л/с

P1 МПа

Цементировочный агрегат ЦА - 300

D = 100 мм

I

1,4

40

II

2,5

32

III

4,8

16

IV

8,6

9

ца=F3 x Vкр, дм3/с (9.9)

F3 - площадь поперечного сечения затрубного пространства, м2кр - скорость подъема цементого раствора в затрубном пространстве (2 м/с)

3=0.785 x K x (D2д - D2эн), м2 (9.10)

- коэффициент кавернозностид - диаметр долота, мэн - наружный диаметр эксплуатационной колонны, м3=0.785 х 1.2 х (0.2002 - 0.13972) = 0.019 м2ца=0.019 х 2 = 0.038 м3/с = 38дм3

Число цементосмесительных машин nсм принимается из расчета одна цементосмесительная машина на два цементировочных агрегата

см= nца/2= 6/2=3 (9.11)

Принимаем 3 цементных машины (УС6-30)

Время цементирования Тц равно:

Тц = (Vцр + Vпж)/(nца х qср) + 10 (9.12)

Тц =(24.97 x 15.9)/(6 х 6.7) + 10=19.9 мин

6. Расчет обсадных колонн на прочность

Расчёт приводится в следующем порядке:

1.      Выбираем самую дешевую марку прочности стали эксплуатационной колонны (Д)

2.      Из таблиц выписываем давление смятия для каждой толщины стенки выбранной трубы. Например: трубы марки Д, диаметром 146мм.

Таблица 7

Толщина стенки, Мм

6.5

7

8

9

10

11

Давление смятия, Ркр.см, Мпа

177

205

262

318

373

427


Определяем допустимую глубину спуска выбранных обсадных труб для каждой толщины стенки по формуле:

допкр.см/(ρр х g x Ксм), м

ρр - плотность раствора, кг/м3

Ксм - коэффициент запаса прочности на смятие ( 1.0-1.3)- ускорение свободного падения 9.8 м/сдоп=177/(1000 х 9.8 х 1)=0.018 м

4.      Результаты расчётов заносятся в таблицу (таблица 8)

Таблица 8

№ секции

Марка стали

Толщина стенки, мм

Глубина спуска, м

Длина секции, м

Вес 1м труб, кг

Вес секции, т




от

до





1

Д

6.5

1800

3200

25

20.41

0.51

28.56



Проверяем верхнее сечение эксплуатационной колонны на страгивание по формуле:

Кстрстф

Кстр - коэффициент запаса прочности на страгивание, берется из таблиц. (1.15)

Рст - страгивающая нагрузка, при которой в резьбовом соединении трубы напряжение достигает предела прочности. Берется из таблиц(637)

Рф - фактическая нагрузка на резьбовое соединение. Она равна весу обсадной колонны

1.15<<637/28.56(22.3)

Рф =q1 x l1 + q2 x l2 + … qn x ln

q- вес 1м труб отдельных секции, т.длина отдельных секции труб, м

Будем считать, что длина секции равна длине эксплуатационной колонне.

В целом нефтепереработчики стремятся получить как можно меньше других продуктов одновременно с нефтью. Вода до продажи должна быть отделена от сырой нефти - и чем больше объем воды, которую придется отделять, тем меньше останется нефти на продажу. Желательно также снизить объем добываемого газа либо совсем исключить его (кроме тех случаев, когда скважина ведет в газовый коллектор). В нефтяном коллекторе газ играет роль той силы, которая выталкивает флюиды в ствол скважины. Поэтому имеет смысл сохранять его как можно дольше - это увеличивает продолжительность эксплуатации месторождения.

Во многих коллекторах поверх нефтеносной зоны располагается газоносная, либо снизу находится зона воды, либо вместе и то и другое. В этих случаях заканчивание скважины нужно провести таким образом, чтобы не допустить попадания в нее свободного газа или воды. Следовательно, важное значение приобретает правильный выбор горизонта в пределах интересующей зоны.

Исследование продуктивных пластов

При исследовании по методу “снизу вверх” скважину доводят до проектной глубины, закрепляют обсадной колонной и цементной оболочкой за ней. Испытания начинают с самого нижнего объекта, для чего обсадную колонну против этого пласта перфорируют осуществляют вызов притока, отбирают пробы пластовой жидкости и проводят необходимые измерения. После завершения испытания нижнего объекта устанавливают цементный мост или резиновый тампон выше перфорированного участка , рассчитанный на перепад давления 25 МПа. Затем перфорируют обсадную колонну против выше расположенного объекта, испытывают его и переходят к следующему объекту, перемещаясь вверх.

7. Выбор бурильной установки

Выбор бурового оборудования определяется проектной конструкцией скважины, способом бурения, параметрами бурового инструмента, а также требованиями к транспортабельности буровой установки.

БУ 3000 ЭУ-1

Глубина бурения в пласте

при конечном диаметре скв………………………..3200 м

Начальный диаметр скв., мм………………………. 295

Диаметр бурильных труб,мм……………………….146.1;244.5;406.4

Частота вращения.Об/мин……….100;157;661;750;833;1125

Общая установочная мощность, кВт…………..............1900

Наибольшая оснастка талевого механизма………….…5х6

Диаметр талевого механизма, мм………………………28

Привод буровой установки………………Переменный ток

Лебедка…………………………………ЛБУ - 1200КА

Мощность лебедки, кВт……………………………645

Число скоростей подъема…………………………….6

Буровой насос ………………………………….ЧУНБТ-950

Число насосов……………………………………………2

Мощность насоса, кВт……………………………...630

Мощность привода ротора, кВт……………………..368

Статическая грузоподъёмность ротора, т……………………..250

Вышка………………………………………СБ-01-01/БУ2500ЭУ

Полезная высота вышки, м …………………………………………2

Грузоподъемность вышки, т……………………………………...185

Заключение

бурение скважина колонна

Задача данной курсовой работы заключалась в построении геологоразведочной скважины с учетом определения типа промывочной жидкости, выбора бурильного оборудования и инструмента, расчета всех необходимых параметров для строительства конструкции скважины.

Все аспекты данной работы были соблюдены и успешно выполнены.

Список литературы

1. А.Г. Калинин и др. Разведочное бурение. Москва. Недра 2000 г.

. Н.И. Сердюк и др. Бурение скважин различного назначения. Москва. РГГРУ 2006 г.

Похожие работы на - Расчет бурильной скважины

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!