Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf

гии бурения скважин. Типовые задачи и расчеты приведены с подробными реше­ ниями, представляющими большой теоретический и практический интерес. При решении задач использованы современные ГОСТы, технические условия, нормали. В книге даны рекомендации по выбору типов долот, их рациональной отработке. Приведен расчет колонны бурильных труб при различных способах бурения и с продувкой воздухом. Подробно рассмотрены вопросы, связанные с промывкой скважины. Даны основные формулы по определению количества буровой жидкости, воды, сухой глины и других материалов в зависимости от глубины и конструкции скважины. Большое внимание уделено выбору рацио­ нальных параметров режима бурения и борьбе с осложнениями. Приведены расчеты буровых вышек, талевой системы, ротора, лебедки, турбобура.

Учебное пособие предназначено для учащихся техникумов, изучающих предметы «Бурение нефтяных и газовых скважин» и «Буровые машины и механиз­ мы», а также может быть использовано инженерно-техническими работниками, занятыми бурением нефтяных и газовых скважин.

Таблиц 160, иллюстраций 75, список литературы — 81 назв.

Р е ц е н з е н т ы :

Ухтинский горно-нефтяной техникум (преподаватель И, Т. Трегуб); Горный инженер С. И. Шандин

© Издательство «Недра», 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие предназначается для учащихся техникумов, изучающих курс «Бурение нефтяных и газовых скважин» и «Буровые машины и меха­ низмы». Все задачи и расчеты, приведенные с под­ робными решениями, составлены с учетом последних достижений в области техники и технологии бурения скважин на нефть и газ.

В книге имеются все необходимые материалы

(формулы, монограммы, диаграммы, графики, та­ блицы и др.) для решения задач по буровому делу

идля выполнения курсовых и дипломных проектов.

** #

При расчетах использована метрическая система единиц измерения. Для перевода внесистемных еди­ ниц измерения в международную систему СИ дана табл. 55 приложения.

Учебное пособие написано согласно плану-про­ грамме, утвержденному учебно-методическим каби­ нетом Министерства нефтяной промышленности.

Главы I, VIII, XI, XII написаны И. В. Элияшев-

ским, главы II—VII и IX — Я. М. Орсуляком, гла­ ва X — М. Н. Сторонским.

Авторы выражают глубокую благодарность ин­ женеру С. Н. Шандину (Министерство нефтяной про­ мышленности) и инженеру И. Т. Трегубу (Ух­ тинский горно-нефтяной техникум) за ряд ценных

3

Г л а в а I

ДОЛОТА ДЛЯ БУРЕНИЯ

ВЫБОР ТИПА И МОДЕЛИ ДОЛОТА

Долота различных типов и моделей производительно работают только в определенной породе при определенном режиме бурения. Каждую породу необходимо разбуривать таким долотом, которое дает наиболее высокие технико-экономические показатели.

В зависимости от характера разбуриваемых пород изготовляются долота следующих типов (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

* Одношарошечное.

Фрезерные долота, армированные победитом, предназначены для разбуривания вязких, хрупких, твердых и крепких пород.

Долота истирающе-режущего типа (ДИР) предназначены для бурения глубоких и сверхглубоких скважин уменьшенного диаметра в перемежающихся вязких, средней твердости и твердых породах.

Алмазные долота эффективно работают при роторном способе бурения и при работе с забойными двигателями. Проходка на алмазное

5

долото в 15—20 раз больше, чем на шарошечное. Алмазные до­

пород применяют долота ИСМ, оснащенные сверхтвердым материа­ лом «славутич» марки С-3.

На выбор типа и модели долота существенное влияние оказы­ вают параметры режима бурения. Если есть возможность увеличить осевую нагрузку на долото и скорость его вращения, эффективное разрушение может быть достигнуто при применении долот с большим шагом зубьев. Если подача промывочной жидкости ограничена, рекомендуется применять долота с самоочищающимися шарошками с большой высотой зубьев. Если возможно работать с большим пере­ падом давления на долоте и высокими скоростями истечения жидкости из промывочных насадок, то следует применять долота с нижней промывкой, а также сменные насадки. По данным ВНИИБТ, приме­ нение правильно выбранного типа шарошечного долота обеспечивает повышение показателей бурения в среднем на 20—30%.

КРИТЕРИЙ НЕОБХОДИМОСТИ СМЕНЫ ДОЛОТА

Задача 1. Определить необходимость смены долота при бурении на глубине 1000 м при следующих условиях.

Время на спуск и подъем инструмента составляет Tz п = 2 ч. Проходка долота, замеряемая через каждые 15 мин, в одних и тех же

долота лучше всего ориентироваться на рейсовую скорость и прекра­ щать бурение для смены долота после достижения ее максимума.

Рейсовая скорость Vp измеряется количеством метров, пробурен­ ных за один рейс, отнесенных ко времени механического бурения t6, плюс время, затраченное на подъем инструмента tn, смену долота ta и спуск инструмента tc. Обозначим Тс п — tn + tR + tc.

Рейсовая скорость за отдельные промежутки времени опреде­ ляется по формуле

^2 > + Гс.п’

где 2Ж- — суммарная проходка на долото за время бурения 2 W - Определим рейсовую скорость за первые 15 мин бурения

6

Из расчетов видно, что долото необходимо поднять для замены при

7

Суммарная проходка двух долот в первом случае за время 4,25 ч

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗНОСА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ДОЛОТА И РАЦИОНАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ РАБОТЫ ДОЛОТА НА ЗАБОЕ

Задача 2. Определить коэффициент износа рабочей поверхности шарошечного долота, если за первые 15 мин работы этим долотом скважина была углублена на 7 м и за следующие 15 мин на б м.

Решение. Коэффициент износа рабочей поверхности долота 0г характеризует темп падения мгновенной механической скорости в процессе работы долота на забое и представляет собой обратную величину логарифмического декремента убывания указанной ско­ рости. Значение 0г зависит от абразивных свойств породы, износо­ стойкости рабочей поверхности долота и параметров режима бурения. Значение 0Z можно определить опытным путем, воспользовавшись формулой

lg _ Ч _

Задача 3. Определить рациональное время работы долота на забое при следующих условиях. Время на подъем и спуск колонны Тс п =

Тогда

t6. р = 1,35 1 /Т = 1,91 ч.

Таким образом, рацирнальное время работы долотом на забое со­ ставляет около 2 ч.

8