Файл: Выпускная квалификационная работа на тему " Технология бурения эксплуатационной скважины глубиной 4800 метров в условиях поглощения бурового раствора на месторождении Южный Небитдаг (Республика Туркменистан) " Выпускную квалификационную.docx

Рисунок 3.2. Буровая установка Уралмаш-3Д

3.5. Выбор породоразрушающего инструмента

Долото для заданного интервала бурения (режимной пачки) должно удовлетворять следующим усло­виям:

1. 
   соответствовать твердости горных пород;
   
2. 
   обеспечивать наиболее высокую область разрушения по­род по сравнению с альтернативными долотами;
   
3. 
   вооружение шарошечного долота первого класса долж­но обеспечивать использование ресурса опоры, т.е. стойкость его вооружения при абразивном изнашивании должна быть не менее стойкости опоры.
   

Поэтому решение о перспективных типе и классе долота принимается в два этапа.

На первом этапе проводится предварительный выбор ти­пов долот в соответствии с твердостью горных пород. На первый взгляд задача решается очень просто, так как типы долот изготавливаются в соответствии с твердостью пород. Все усложняется тем, что горные породы весьма неоднород­ны по свойствам, и приходится использовать статистические характеристики показателей их свойств: среднее арифмети­ческое значение, среднее квадратическое отклонение и вид распределения.

Обычно марку и вид долот выбирают основываясь на методике соответствия с классификационной таблицей парных соответствий категорий твердости и абразивности горных пород. Но при этом конечно же необходимо учитывать полученный опыт по бурению соседних скважин и аналогичных интервалов на соседних месторождениях.

Исходя из этого выбор падает на трехшарошечные долота марки IADC соответствующими диаметрами в соответствующих интервалах бурения. Они великолепно показали себя на практике. Марки долот приведены на табл. 3.1.

Таблица 3.1.Долота по интервалам

Типоразмер, шифр или краткое название элемента КНБК	Интервал работ по стволу, м
	от ( верх )	до ( низ )
III 490 IADC 115	0	400
III-393.7 IADC 215	400	1500
III295.3 IADC 217	3500	3500
III 215.9 IADC 137	4800	4800

---

3.6. Расчёт параметров режима бурения

Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества бурового раствора, типа долота, геологических условий, механических свойств горных пород.

Выделяют параметры режима бурения, которые можно изменять с пульта бурильщика в процессе работы долота на забое, и факторы, установленные на стадии проектирования строительства скважины, отдельные из которых нельзя оперативно изменять. Первые называются управляемыми. Определённое сочетание их, при котором осуществляется механическое бурение скважины, называется режимом бурения.

Режим бурения, обеспечивающий получение наилучших показателей при данных условиях бурения, называется оптимальным. Иногда в процессе бурения приходится решать и специальные задачи – проводка скважины через поглощаюшие пласты, обеспечение минимального искривления скважины, максимального выхода керна, качественного вскрытия продуктивных пластов. Режимы бурения, при которых решаются такие задачи, называются специальными. Каждый параметр режима бурения влияет на эффективность разрушения горных пород, причём влияние одного параметра зависти от уровня другого, то есть наблюдается взаимовлияние факторов.

Под режимом бурения подразумевается совокупность управляемых параметров (осевая нагрузка на долото Р_д, частота его вращения n, расход бурового раствора Q_и и его качество), изменяя которые можно добиться требуемых показателей работы долота.

Расчет параметров режима бурения будем вести для каждого выделенного интервала бурения применительно к роторному способу бурения и конкретному типу долота.

Бурение под кондуктор в интервале 0-400 метров.

Поскольку численные значения твердости разбуриваемых пород проектируемой скважины нам неизвестны, осевую нагрузку на шарошечное долото (Р_д) определяем по удельной нагрузке Р_уд

Р_д=Р_уд

---

D, (2.4);

где Р_уд в кН/мм; D - диаметр долота, мм.

Таблица 2.5.1. Диаметры долот и обсадных колонн

Тип обсадной колонны	Диаметр, мм
	Колонны	Долота
Кондуктор	426	490
1-я Промежуточная	324	393,7
2-я промежуточная	245	295,3
Эксплуатационная	140	215,9

Так как твердость пород в данном интервале колеблется и считается мягко-средними, удельная нагрузка Р_уд для применяемых долот диаметром 426 мм колеблется в пределах 0,2 – 0,45 кН/мм

Согласно полученным данным

Р_д = (0,2 ÷ 0,45) · 426 = 85,4 ÷ 191,7 кН = 8,5 т ÷ 19,2 т

Принимаем

Р_д = 12 т ÷ 14 т = 12000 кг ÷ 14000 кг
При выборе частоты вращения воспользуемся соответствующими рекомендациями и условиями бурения в условиях Юго-Западного Туркменистана.

Таблица 2.5.2. Рекомендуемые частоты вращения долота

Бурение под	n, мин-1
Кондуктор Первую промежуточную Вторую промежуточную Эксплуатационную колонну	90 120-90 120-90 90-70

Расход бурового раствора вычислим по формуле

, (2.5);

где D_c и d- диаметры соответственно скважины и бурильных труб;

V_в скорость восходящего потока (м/с).

Выбор V_в в кольцевом пространстве основывается обычно на опытных данных. В большинстве случаев при использовании не утяжеленных маловязких растворов рекомендуется принимать V_в=0,6 м/с.

Для расчета воспользуемся эмпирической зависимостью, согласно которому :

---

при бурении долотом 490 мм- V_в= 0,35-0,4 м/с;

Тогда по формуле расхода бурового раствора получим:

при бурении под кондуктор

= 0,051м³/с

Два насоса с диаметрами втулок 170 мм при 90 двойных ходов в минуту обеспечивают 54 л/с.

Интервал 400 м – 1500 м (бурение под первую промежуточную колонну)

Твердость пород в данном интервале тоже колеблется и считается мягко-средними, удельная нагрузка Р_уд для применяемых долот диаметром 393,7 мм колеблется в пределах 0,43 – 0,51 кН/мм

Согласно полученным данным

Р_д = (0,43 ÷ 0,51) · 393,7 = 157,5 ÷ 200,7 кН = 15 т ÷ 20,07 т

Принимаем

Р_д = 16 т ÷ 18 т = 16000 кг ÷ 18000 кг

При выборе частоты вращения воспользуемся соответствующими рекомендациями и условиями бурения в условиях Юго-Западного Туркменистана.

Расход бурового раствора вычислим по формуле

, (2.5);

где D_c и d- диаметры соответственно скважины и бурильных труб;

V_в скорость восходящего потока (м/с).

Выбор V_в в кольцевом пространстве основывается обычно на опытных данных. В большинстве случаев при использовании не утяжеленных маловязких растворов рекомендуется принимать V_в=0,5 м/с.

Для расчета воспользуемся эмпирической зависимостью:

при бурении долотом 324 мм- V_в= 0,6 - 0.65 м/с;

Тогда по формуле расхода бурового раствора получим:

= 0,045 м³/с

Два насоса с диаметрами втулок 160 мм при 90 двойных ходов в минуту обеспечивают 46 л/с.

Интервал 1500 м – 3500 м (бурение под вторую промежуточную колонну)

Удельную нагрузку Р_уд для применяемых долот диаметром 295,3 мм колеблется в пределах 0,55 – 0,7 кН/мм

Согласно полученным данным

Р_д = (0,55 ÷ 0,7) · 295,3 = 162,415 ÷ 206,7 кН = 16,4 т ÷ 20,06 т

Принимаем

Р_д = 16 т ÷ 18 т = 16000 кг ÷ 18000 кг

При выборе частоты вращения воспользуемся соответствующими рекомендациями и условиями бурения в условиях Юго-Западного Туркменистана.

Расход бурового раствора вычислим по формуле

,

где D_c и d- диаметры соответственно скважины и бурильных труб;

V_в скорость восходящего потока (м/с).

Выбор V_в в кольцевом пространстве основывается обычно на опытных данных. В большинстве случаев при использовании не утяжеленных маловязких растворов рекомендуется принимать V

---

_в=0,5 м/с.

при бурении долотом 295,3 мм- V_в= 0,7 - 0.72 м/с;

Тогда по формуле расхода бурового раствора получим:

= 0,036 м³/с

Два насоса с диаметрами втулок 140 мм при 90 двойных ходов в минуту обеспечивают 36 л/с.

Интервал 3500 м – 4800 м (бурение под эксплуатационную колонну)

Удельную нагрузку Р_уд для применяемых долот диаметром 215,9 мм колеблется в пределах 0,55 – 0,7 кН/мм

Согласно полученным данным

Р_д = (0,55 ÷ 0,7) · 215,9 = 118,7 ÷ 151,3 кН = 11,8 т ÷ 15,13 т

Принимаем

Р_д = 12 т ÷ 14 т = 12000 кг ÷ 14000 кг

При выборе частоты вращения воспользуемся соответствующими рекомендациями и условиями бурения в условиях Юго-Западного Туркменистана.

Расход бурового раствора вычислим по формуле

,

где D_c и d- диаметры соответственно скважины и бурильных труб;

V_в скорость восходящего потока (м/с).

Выбор V_в в кольцевом пространстве основывается обычно на опытных данных. В большинстве случаев при использовании не утяжеленных маловязких растворов рекомендуется принимать V_в=0,5 м/с.

Для расчета воспользуемся эмпирической зависимостью (рис. 14.2. [10]) согласно которому :

при бурении долотом 295,3 мм- V_в= 0,7 - 0.72 м/с;

Тогда по формуле расхода бурового раствора получим:

= 0,0192 м³/с

Один насос с диаметрами втулок 140 мм при 100 двойных ходов в минуту обеспечивают 20 л/с.

Разместим полученные расчетные данные в таблицу.

Таблица 2.5.3. Параметры режимов бурения по интервалам

Интервал, м	Нагрузка на долото, т	n, мин-1	Расход промывочной жидкости, л/с
0-400 м	9-20	90	54
400-1500	15-20	90-120	46
1500-3500	16-20	90-120	34
3500-4800	16-20	60-80	20

---