Установки для глубокого бурения нефтегазоносных скважин

Назначение, устройство основных узлов и агрегатов буровых установок для глубокого бурения нефтегазоносных скважин. Конструкция скважин, техника и технология бурения. Функциональная схема буровой установки. Технические характеристики буровых установок СНГ.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 17.09.2012
Размер файла 2,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Установки для проведения нефтегазоносных скважин

Буровые вышки

Цель работы: Изучить назначение, устройство основных узлов и агрегатов буровых установок для глубокого бурения нефтегазоносных скважин, технические характеристики установок, главные параметры, порядок проведения скважин, провести выбор класса установки, а также рассмотреть основные конструкции и параметры буровых вышек, применение вышек и расчет их параметров.

Основные положения: Нефтегазоносной скважиной (рисунок 1) называется вертикальная или наклонно-горизонтальная выработка в массиве горных пород глубиной 500-8000 м до поверхности продуктивного пласта, при этом осевая протяженность скважины значительно превышает ее диаметр. Поиск, разведка и извлечение нефти и газа более чем в 90% производится через скважины, которые создаются буровыми установками путем вращательного или ударно-вращательного бурения. Интервалы скважины (направление, кондуктор, технические промежуточные колонны, эксплуатационная колонна) после бурения обсаживаются для предотвращения обвалов стенок специальными обсадными колоннами (рисунок 2).

Рисунок 1 - Конструкция скважин:

а - профиль; б - концентрическое расположение обсадных колонн в стволе скважины; в - графическое изображение конструкции скважин; г - рабочая схема конструкции скважины

Буровая установка (рисунки 2а, 2б) - это техническая система, включающая комплекс наземного оборудования (вышка, привышечные сооружения, силовой привод, лебедка, талевая система с кронблоком и талевым блоком, вращатель - ротор, оборудование для бурового раствора, вертлюг), которая, взаимодействуя с погружным оборудованием (буровая колонна, инструмент - долото), осуществляет технологический процесс проведения скважины.

Бурение скважин было изобретено до нашей эры в Китае, а позже забыто. В разных частях света издревле применялся принцип бурения для добычи соли и питьевой воды. Но в XIX в. бурение было взято на вооружение нефтедобытчиками и вновь возродилось. Это не было принципиально новым промышленным методом добычи, скорее заимствованным у добытчиков соли и бурильщиков водяных колодцев как метод, обеспечивавший более глубокое проникновение в недра земли и более эффективную добычу "земляного масла" (нефти).

Рисунок 2а - Буровая установка

С бурения первых промышленных скважин на нефть и начинается собственно история добычи нефти.

Первой, по настоящему нефтяной скважиной, целенаправленно пробуренной для добычи "черного золота", принято считать скважину, пробуренную в США в 1859 году в местечке Тайтусвилл (штат Пенсильвания) изыскателем Эдвином Дрейком по поручению бизнесмена Джорджа Бисселя.

В России первая скважина на нефть была пробурена в 1865 году в долине реки Кудако на Кубани.

В Республике Казахстан началом промышленного освоения ее запасов считается 29 апреля 1911 года, когда после года с начала бурения на промысле Доссор в местечке Карашунгул дала нефть с глубины 225 м скважина № 3. Скважина фонтанировала в течение 30 часов и дала 16700 пудов нефти.

Техника и технология бурения постоянно совершенствуются. Основным методом бурения на суше и на шельфе моря является вращательное (роторное, погружными бурами, верхнеприводное) с использованием шарошечных долот. Самая глубокая эксплуатационная скважина на нефть пробуренная на суше имеет глубину 6300 м (США, Калифорния), а пробуренная на море, включая толщу воды, - 7700 м (Мексиканский залив). Самая глубокая газовая эксплуатационная скважина - 8900 м (США, Техас). Максимально достигнутая глубина скважины 12100 м (Россия, Кольский полуостров). Одним из важнейших технологических достижений последних лет является развитие наклонно-направленного и горизонтального бурения: если в 1988 г. в мире было пробурено 200 скважин с горизонтальным стволом, то в 2010 г. - более 6000. При этом протяженность скважин достигла 10 км.

Рисунок 2б - Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения: 1 - талевый канат; 2 - талевый блок; 3 - вышка; 4 - крюк; 5 - буровой шланг; 6 - ведущая труба; 7 - желоба; 8 - буровой насос; 9 - двигатель насоса; 10 - обвязка насоса; 11 - приемный резервуар (емкость); 12 - бурильный замок; 13 - бурильная труба; 14 - гидравлический забойный двигатель (при роторном бурении не устанавливается); 15 - долото; 16 - ротор; 17 - лебедка; 18 - двигатели лебедки и ротора; 19 - вертлюг

Рисунок 3 - Функциональная схема буровой установки (цифрами указаны передаточные элементы)

1 - переводник и центратор; 2, 3 - переводник ведущей бурильной трубы и вертлюга; 4 - буровой крюк; 5 - ведущая ветвь каната; 6, 7, 9 - трансмиссия лебедки и роторного вращателя (ротор); 8 - линия высокого давления подачи бурового раствора в скважину; 10 - зажимы (клиновые вкладыши) ротора

Главными параметрами буровых установок являются допустимая нагрузка на буровом крюке талевой системы и глубина бурения скважины. По этим показателям буровые установки СНГ (выпуска Волгоградского завода буровой техники и Уралмаша) делятся на 11 классов (таблица 1)

Таблица 1. Технические характеристики буровых установок СНГ

Показатели

Тип буровой установки

БУ - 1250

БУ - 1600

БУ - 2000

БУ - 2500

БУ - 3000

БУ - 4000

БУ - 5000

БУ - 6500

БУ - 8000

БУ - 10000

БУ - 12500

Допустимая нагрузка на крюке, кН

800

1000

1250

1600

2000

2500

3200

4000

5000

6300

8000

Условная глубина бурения, м

1250

1600

2000

2500

3200

4000

5000

6500

8000

10000

12500

Расчетная мощность на входном валу подъемного агрегата, кВт

200--240

240--360

300--440

440--550

550--670

670--900

900-1100

1100-1500

1500-2200

Расчетная мощность привода ротора, кВт

180

180

370

440

550

Мощность бурового насоса

375

475

600

750

950

1180

-

-

Скорость подъема крюка при расхаживании колонны, м/с

0,1-0,25

-

-

Скорость подъема элеватора (без нагрузки), м/с

1,5

1,6

-

-

Высота основания (отметка пола буровой), м

3

5

5

6,0

8,0

9,0

-

-

Просвет для установки стволовой части превенторов, м

2,8

3,86

4,1

4,7

6,7

8,0

-

-

Масса установки, т

237

343

359

550

582

897

1225

1568

-

-

Допускаемая глубина бурения, м

1500

2450

3400

-

-

-

-

-

Примечание: Установки БУ-10000 и БУ-12500 выпускаются заводом Уралмаш по специальному заказу.

Назначение основных узлов и агрегатов буровой установки

Буровая вышка - это сооружение над скважиной для спуска - подъема бурового инструмента, бурильных и обсадных труб, забойных двигателей, размещения бурильных свечей (соединений 2-3 бурильных труб) после подъема их из скважины, а также для защиты буровой бригады от атмосферного влияния.

нефтегазоносная скважина буровая установка

Талевая система предназначена для уменьшения натяжения талевого каната, снижения скорости движения бурового инструмента, обсадных и бурильных труб и состоит из неподвижного кронблока (рисунок 6) в верхней части вышки, талевого блока (рисунок 7), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно внизу буровой вышки и бурового крюка.

Буровая лебедка служит для выполнения следующих операций:

спуска-подъема бурильных и обсадных труб;

удержания на весу бурового инструмента;

подъема различных грузов и оборудования.

Вертлюг - это механизм, соединяющий невращающуюся талевую систему с буровым крюком с вращающейся буровой колонной и обеспечивающий подачу бурового раствора для охлаждения бурового инструмента и выноса шлама с забоя скважины.

Буровые насосы служат для нагнетания бурового раствора в скважину. При глубоком бурении используются двухцилиндровые поршневые насосы двойного действия или многоцилиндровые одинарного действия. Промывочная жидкость под давлением по напорному рукаву от насоса подается к перемещающемуся вертлюгу и далее по ведущей трубе и буровой колонне к инструменту.

Роторный вращатель (ротор) передает через ведущую буровую трубу вращение бурильной колонне и инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент бурильной колонны, при оснащении ее погружным забойным двигателем (турбобуром, электробуром, винтобуром).

Силовой привод (электрический, дизельный, дизель-электрический) обеспечивает функционирование буровой установки. Электропривод от двигателей постоянного или переменного тока прост в монтаже и эксплуатации, но применим только в электрофицированных районах. Дизельный привод применим в районах не обеспеченных электроэнергией. Дизель - электрический привод состоит из дизеля, который вращает генератор, питающий электродвигатель.

Суммарная мощность привода буровой установки составляет 1000-4500 кВт и распределяется на приводы буровой лебедки, насосов, ротора, автоматического бурового ключа, клиновых пневмозахватов.

К привышечным сооружениям относятся:

помещения для размещения привода и буровой лебедки;

насосное помещение;

приемные мостки для подачи бурового технологического оборудования;

трансформаторная площадка;

стеллажи для размещения бурильных и обсадных труб.

Спуско-подъемные операции (СПО) по подъему и спуску буровых труб и обсадных колонн занимают 18-20% времени бурения и для их сокращения разработаны специальные механизмы типа МСП, АСП, АКБ-ЗМ, клиновые захваты и др.

Магазин (свечеприемник) предназначен для размещения и удержания бурильных свечей и утяжеленных бурильных труб, которые устанавливаются на платформе буровой установки вертикально на подсвечник и в магазин. Магазин представляет собой раму, разделенную на секции в виде гребенки. В установках с ручной расстановкой свечей на определенной высоте вышки монтируется площадка верхового рабочего, а в установках с АСП - располагается механизм расстановки свечей.

Направляющие. В последние годы в связи с развитием систем верхнего привода буровые установки оснащаются специальными съемными направляющими по высоте буровой вышки, длина которых определяется длиной хода вращателя (верхнего привода). Они изготавливаются из труб или профильного проката.

Процесс проведения бурения состоит из следующих операций:

установка в вертлюг и ротор ведущей трубы с долотом и бурение скважины на ее длину (13-15м);

подъем ведущей трубы из ротора, отвинчивание долота от ведущей трубы и ведущей трубы от вертлюга и установка ведущей трубы в шурф;

подъем крюком на элеваторе бурильной трубы, навинчивания на нее долота, установка на элеваторе или на клиньях ротора бурильной трубы с долотом, навинчивание на муфту бурильной трубы ведущей трубы и закрепление ее на вертлюге, спуск буровой и ведущей труб в ротор и закрепление ведущей трубы в роторе;

запуск ротора и бурового насоса для закачки бурового раствора;

по мере углубления скважины производится наращивание бурильной колонны свечами из 2-3 труб, вновь установка ведущей трубы на вертлюг и ротор и запуск бурового раствора и ротора.

Подъем колонны состоит из повторяющихся операций, которые заключаются в подъеме свеч, установке их на специальном подсвечнике внутри вышки.

После бурения каждого интервала скважины производится ее крепление обсадными трубами с их цементированием (рисунок 4).

Рисунок 4 - Цементирование

Задача 1. Выбор класса буровой установки

При разбуривании нового нефтяного или газового месторождения большое значение имеет правильность выбора буровой установки. Исходными данными при этом являются проектная глубина и конструкция скважины.

Кроме того, для определения способа транспортировки и монтажа необходимо учитывать рельеф местности, грунтовые условия, ожидаемую скорость бурения.

Пример: Задана глубина скважины Lc. Конструкция скважины состоит из следующих обсадных колонн: направления (направляющей) диаметром Dн при толщине стенок н и весе 1 п. м. qн; кондуктора диаметром Dк при толщине стенок к и весе 1 п. м. qк; промежуточной технической колонны диаметром Dпт при толщине стенок пт и весе 1 п. м. qпт; эксплуатационной колонны диаметром Dэ, при толщине стенок э и весе 1п. м. qэ.

Глубины спуска интервалов: направления lн, кондуктора lk, промежуточной колонны lпт, эксплуатационной lэ.

Для бурения скважин до проектной глубины использованы бурильные трубы диаметром Dб с толщиной стенки б и весом 1п. м qб, а также утяжеленные бурильные трубы (УБТ) диаметром DУБТ весом 1п. м qубт, длиной lубт, которые устанавливаются непосредственно над инструментом-долотом для предотвращения искривления профиля скважины.

При этих условиях вес направления составит (значения параметров принимаются из таблиц исходных данных по вариантам):

вес кондуктора

вес промежуточной технической колонны

вес эксплуатационной колонны

вес бурильной колонны

вес утяжеленной бурильной колонны

По полученному значению наибольшей нагрузки из таблицы 1 "Технические характеристики буровых установок СНГ" подбирается соответствующий тип буровой установки.

Буровые вышки

По конструкции различают два типа вышек: башенные (рисунок 6) и мачтовые (рисунок 7). Их изготавливают из труб или профильной прокатной стали.

Башенная вышка представляет правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатый конструкции. Ее основными элементами являются опоры 1, ворота 2, балкон 3 верхнего рабочего, подкронблочная площадка 4, монтажные стойки 5, поперечные пояса 6, стяжки 7, маршевая лестница 8.

Вышки мачтового типа бывает одноопорные и двухопорные (А-образные). В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2, 3, 4, 6, пожарная лестница 5, монтажные стойки 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, предохранительный пояс 15, маршевая лестницы 16, шарнир 17.

Рисунок 5 - Башенная вышка ВМ - 41

1 - нога; 2 - ворота; 3 - балкон (площадка верхнего рабочего); 4 - подкронблочная площадка; 5 - монтажные козлы; 6 - поперечные пояса; 7 - стяжки; 8 - маршевая лестница

Рисунок 6 - Мачтовая вышка А - образного типа 1 - подъемная стойка; 2, 3, 4, 6 - секции мачты; 5 - пожарная лестница; 7 - монтажные козлы для ремонта кронблока; 8 - подкронблочная рама; 9, 10, 14 - растяжки; 11 - оттяжки; 12 - тоннельные лестницы; 13 - балкон; 15 - предохранительный пояс; 16 - маршевые лестницы; 17 - шарнир

А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они менее устойчивы чем башенные, но их проще перевозить и монтировать.

Основные параметры вышки - грузоподъемность, высота, емкость магазинов (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.

Грузоподъемность вышки - это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины.

Высота вышки определяет длину буровой свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спуско - подъемных операции (СПО). С ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300-500м используются вышка высотой 16-18м, на глубину 2000-3000м - высотой 42м и на глубину 4000-6500 вышки высотой 53м.

Емкость "магазинов" показывает какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114-168мм может быть размещена в них. Практически вместимость "магазинов" (свечеприемников) показывает на какую глубину может быть осуществлено бурение конкретной вышкой.

Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурового инструмента и механизации СПО. Размер верхнего основания башенных вышек составляет 2*2м или 2,6*2,6м, нижнего 8*8м или 10*10м.

Общая масса вышек составляет несколько десятков тонн.

Вышки для морских буровых установок

Предназначаются для установки на самоподъемных и полупогружных буровых установках и отличаются для лучшей устойчивости большими размерами оснований. Вышка ВБП 54х400 имеет нижнее основание 10*11м, верхнее 2,6*5,2м при высоте 54 м, вышка ВБП 53х320 имеет нижнее основание 12,5*13 м и верхнее 4,8*5 м при высоте 53 м. Вышки на портале крепятся болтами, при этом обеспечивается их эксплуатация без оттяжек. Сборка вышек производится в горизонтальном положении на монтажных площадках и устанавливаются на платформах буровых установок плавкранами.

Таблица 2. Технические характеристики буровых вышек СНГ

Наименование параметров

Мачтовые

Башенные

Морские

УМ-42/140-Р

УМ-45/250-Р

УМ-45/500-Р

ВБ-42-200

ВБ-53-300

ВБП 54*400

ВБП 53*320

Допускаемая нагрузка на крюке, кН

1400

2500

5000

2000

3000

4000

3200

Расстояние от стола ротора до низа рамы кронблока, м

42,65

44,80

44,80

42

53

54

53

Расстояние от оси нижних опорных шарниров до верха рычага кронблока, м

45,0

52,41

52,9

-

-

57,8

57,2

База нижняя (между нижними опорными шарнирами) м

8,0

10,3

10,3

8*8

10*10

10*11

12,5*13

База верхняя

2,3

2,93

2,93

2*2

2,6*2,6

2,6*5,2

4,8*5,0

Глубина моря, м

-

-

-

-

-

100

200

Глубина бурения скважины, м

3200

5000

5000

5000

6000

6000

6000

Диаметры бурильных труб в свечеприемнике, мм

114, 127, 147

114, 127, 147

114, 127, 147

114, 127, 147

114, 127, 147

114, 127, 147

114, 127, 147

Длина бурильных труб в свечеприемнике, м

25-27

25-27

25-27

25-27

25,36

25,36

25-27

Задача 2. Определение ветровой нагрузки на буровую вышку

На буровую вышку действуют постоянные нагрузки - от веса вышки, веса оборудования и переменные нагрузки - от нагрузок при эксплуатации, ветровые нагрузки. При этом возникают вертикальные и горизонтальные усилия (реакции). Вертикальные сжимающие усилия создаются нагрузкой на крюке, весом вышки и ее оборудования, натяжением ведущей и неподвижной ветвей каната талевой системы. Горизонтальные нагрузки, опрокидывающие вышку, являются горизонтальными составляющими от усилий в ведущей и неподвижной ветвях каната талевой системы, от веса наклонно установленных на подсвечнике свечей бурильной колонны и от действия ветра. Грузоподъемность и прочность вышки зависят от сочетания этих нагрузок.

Ветровая нагрузка определяется для рабочего и для нерабочего состояния буровой вышки.

В рабочем состоянии вышки принимается предельная ветровая нагрузка при которой обеспечивается ее нормальная эксплуатация с максимальной нагрузкой на крюке и полным набором бурильных труб на подсвечнике. В нерабочем состоянии, когда работы приостанавливаются из-за чрезмерной скорости ветра, принимается предельная ветровая нагрузка с учетом которой должны быть рассчитаны элементы буровой вышки в ее нерабочем состоянии.

Ветровые нагрузки определяются по формуле:

Q=q*c*p*m,

где q=V2/2 или V2/1,6 - ветровой или скоростной напор. Здесь V-скорость ветра, - плотность воздуха, 1,225кг/м3.

По данным многолетних наблюдений, предельный ветровой напор в различных районах СНГ изменяется в пределах от 270 до 1000 Па. Согласно нормам РТМ 26-02-6-68 (Руководящий технический материал на проектирование буровых вышек - Баграмов Р. А "Буровые машины и комплексы", М., Недра, 1988, с.413), для расчета буровых вышек значения ветрового напора принимаются независимо от места их эксплуатации: q=700 Па - для нерабочего состояния: q=250 Па для рабочего состояния.

с - коэффициент, учитывающий возрастание напора ветра в зависимости от высоты

Высота над поверхностью земли, м 10 20 40 100

Поправочный коэффициент с 1,0 1,25 1,55 2,1

р - коэффициент динамичности, учитывающий пульсирующий характер ветрового давления и собственные колебания вышки: р=2

S - проекция панели вышки на вертикальную плоскость, проходящую по оси вышки

S=F*, где F-площадь панели, - коэффициент заполнения панели (для обшитой части =1, для необшитой =0,15-0,2.

m - аэрогидродинамический коэффициент, учитывающий форму, размеры узлов и деталей вышки: для профильного проката m=1,4; для трубного проката m=1,0

Пример: Определение ветровой нагрузки

Определить ветровую нагрузку, действующую на буровую вышку при нормативном напоре ветра q, высота вышки h1 нижняя часть вышки обшита на высоту h1, высота основания h0, балкон рабочего на высоте hб, имеет сплошную обшивку высотой hоб, секции вышки решетчатой конструкций смаршевыми лестницами до балкона.

Решение:

На каждую секцию мачты действует ветровая нагрузка

Q=qi *ci *p*Si *mi

і - число панелей

qi - предельный ветровой напор на каждую секцию

Si - проекция каждой панели на вертикальную плоскость проходящую по оси вышки; Si = Fi*

mi - коэффициенты формы и размеров элементов вышки

р - динамический коэффициент

После определения по заданным параметрам ветровых нагрузок на каждую панель (секции) вышки определяется общая ветровая нагрузка на всю буровую вышку

Q=

Задача 3. Определение горизонтальной составляющей нагрузки, действующей на буровую вышку от веса свечей и ветровой нагрузки на свечи и свечи приемнике

Пример:

a) Определение горизонтальной составляющей нагрузки, действующей на буровую вышку от веса свечей

Вес свечей

G=n·ql

где n - количество свечей в свечеприемнике, q - вес 1 п. м. бурильной трубы, l - длина свечи;

Горизонтальная составляющая нагрузки от веса свечей

Qсв=Gx/hп

где hп - высота от подсвечника до свечеприемника;

х=l / 2sin б,

где l - длина свечи, б - угол наклона свечей в свечеприемнике

б) Определение ветровой нагрузки на свечи в свечеприемнике

Площадь бурильных труб

F=dklccos б

где d - диаметр бурильной трубы; k - число бурильных труб в ряду в свечеприемнике; 1с - длина свечи на которую действует ветровая нагрузка, т.е. за вычетом высоты обшивки нижней панели h1 и высоты ограждения на площадке верхнего рабочего (высота обшивки балкона) hб.

Ветровая нагрузка на свечи

Qвс =q·c·p·m·F·ц

Задача 4. Расчет растяжек для крепления буровой вышки при ветровых нагрузках

Согласно правил безопасности буровые вышки высотой более 14 м во избежание опрокидывания должны укрепляться растяжками из стальных канатов. Растяжки в башенных вышках устанавливают по диагональным плоскостям, что исключает перекос конструкции при любом направлении ветра. Чтобы вышка не опрокинулась, необходимо соблюдение условия

Мустопр·з

где Муст - момент устойчивости вышки

Мопр - момент опрокидывания вышки

з - коэффициент запаса устойчивости, з = 1,25-1,50

Момент опрокидывания

Мопр - Q·h+Q·hn+Qвc·hв

где Q - ветровая нагрузка на вышку (см. предварительные расчеты - пример задачи 2)

h - высота равнодействующей от силы ветра, определяется по формуле

где а; В; Н - соответственно размеры верхнего, нижнего оснований вышки и высота вышки;

hn - высота от подсвечника до свечеприемника;

Q - горизонт составляющая нагрузка от веса свечей (пример а) задачи 3);

Qвc - ветровая нагрузка на свечи (пример б) задачи 3)

hв - высота от подсвечника до центра ветровой нагрузки, действующей на свечи;

где h1 - высота нижней обшитой панели

Рисунок 8 - а) Расчетная схема к определению усилий от веса свечей

б) Расчетная схема для определения усилий в растяжках буровой вышки

Если при этом получится результат, что Мустопр (что не соответствует

условию устойчивости) и вышка может опрокинуться, то ее необходимо укрепить растяжками из стальных канатов. От действия ветровой нагрузки буровая вышка стремится опрокинуться относительно ребра А-А1 (рисунок 8).

Уравнение равновесия относительно ребра А-А1

Мопрз = GвB/2+Td

Отсюда усилие в плоскости растяжек

,

где d= (B+Hp) sin б

sin б определяется из соотношения - Н/D1К (см. Элияшевский И.В. Типовые задачи и расчеты в бурении М., Изд. Недра, 1974г.); Ориентировочно sin б =0,75, Hp=5 - 7 м.

Усилия в растяжках

определяется из соотношения D1К/B3N (рисунок 8)

Ориентировочно = 0,83

Усилие в одной растяжке

Р1 к/2

Диаметр каната для растяжек буровой вышки выбирается по разрывному усилию:

Рр 1к,

где к - коэффициент запаса прочности (к= 3 - 4)

По полученному значению разрывного усилия Рр из таблицы 3 производится выбор диаметра каната

Характеристика талевых стальных канатов ЛК - РО 6х1+6+ (6+6) +12 (ГОСТ 16853 - 79)

Таблица 3.

Диаметр каната, мм

Площадь сечения, мм2

Удельная масса, кг/м

Разрывные усилия каната в целом в кН при временном сопротивление проволоки, МПа

Диаметр проволок внешнего слоя, мм

1766 МПа

1960 МПа

22

204

1,9

320

355

1,0

25

300,6

2,66

460

510

1,6

28

370,3

3,38

520

578

1,8

32

464,99

4,25

711

789

2,0

35

564,23

5,05

863

958

2,2

38

671,6

5,98

1027

1140

2,4

41,3

712

6,6

1120

1240

2,6

44,5

-

8,2

1200

1350

2,8

Исходные данные для расчетов

Задача 1. Выбор класса буровой установки

Параметры и варианты

1

2

3

4

5

6

7

Глубина скважины Lс, м

3000

2800

2650

1800

3200

1400

2400

Диаметр направления Dн, мм

426

426

426

426

426

Толщина стенки направления н, мм

11

11

10

11

10

Диаметр кондуктора Dк, мм

351

325

325

245

351

245

351

Толщина стенки кондуктора к, мм

11

10

10

10

11

10

10

Диаметр промежуточной колонны Dпт, мм

245

245

219

146

245

146

245

Толщина стенки промежуточной колонны пк, мм

10

10

10

10

10

10

10

Диаметр эксплуатационной колонны Dэ, мм

146

146

146

127

146

127

146

Толщина стенки эксплуатационной колонны э, мм

10

10

9

9

10

10

10

Диаметр бурильных труб Dб, мм

127

127

127

114

127

114

127

Толщина стенки бурильной трубы б, мм

9

9

9

9

9

9

9

Диаметр утяжеленных бурильных труб (УБТ) DУБТ, мм

178

146

146

146

178

146

146

Глубина спуска направления, lн, м

20

15

10

-

25

-

10

Глубина спуска кондуктора lк, м

400

350

320

150

380

110

150

Глубина спуска промежуточной колонны lпт, м

2200

2000

1800

1000

2400

800

1650

Длина УБТ lУБТ, м

200

150

150

50

210

50

120

Вес 1п. м. направления qн, кН

1300

1300

1300

1300

1300

Вес 1п. м. кондуктора qк, кН

1000

1000

787

785

800

787

1000

Вес 1п. м. промежуточной колонны qпт, кН

590

590

595

595

590

590

590

Вес 1п. м. эксплуатационной колонны qэ, кН

320

320

343

280

320

280

320

Глубина спуска эксплуатационной колонны lэ, м

3000

2800

2650

1800

3200

1400

2400

Задача 2. Определение ветровой нагрузки

Параметры и варианты

1

2

3

4

5

6

7

Тип буровой вышки

УМ-42/140

УМ-45/250

УМ-45/500

ВБ 42-200

ВБ-53-300

УМ-40-100

УМ-41-170

Нормативный напор ветра q, Па

700

250

250

700

250

250

700

Коэффициент возрастания напора, с1 с5

с2 с6

с3

с4

1,2

1,4

1,45

1,8

1,0 1,8

1,2

1,4

1,45

1,0 1,6

1,2

1,4

1,45

1,0 1,6

1,4

1,45

1,55

1,0 1,55

1,2 1,7

1,4

1,45

1,2

1,45

1,55

1,8

1,2

1,45

1,55

1,8

Коэффициент динамичности Р

2

2

2

2

2

2

2

Число секций (панелей) вышки

4

5

5

5

6

4

4

Высота нижней общитой панели h1

10

8

11

10

12

6

6

Высота основания h0, м

5

5

5

5

6

4

4

Высота обшивки балкона hб, м

4

4

4

4

5

4

4

Высота вышки h, м

42

45

45

42

53

40

41

База нижняя В, м

8

10,3

10,3

8*8

10*10

6,2

6,2

База верхняя а, м

2,3

2,93

2,93

2*2

2,6*2,6

2,3

2,3

Коэффициенты заполнения панелей

1 5

2 6

3

4

1

0,15

1

0,15

1 0,15

0,15

1

0,15

1 0,15

0,15

1

0,15

1 0,15

0,15

1

0,15

1 0,15

0,15 0,15

1

0,15

1

0,2

1,0

0,2

1,0

0,2

1,0

0,15

Материал панелей

Труб-ный про-кат

Про-филь-ный прокат

Про-филь-ный прокат

Труб-ный прокат

Труб-ный прокат

Про-филь-ный про-кат

Про-филь-ный про-кат

Масса вышки Gв, тн

19,3

34,7

42,0

29,0

30,0

16,6

26,2

Задача 3. Определение горизонтальной составляющей нагрузки от свечей и ветровой нагрузки в свечеприемнике

Параметры и варианты

1

2

3

4

5

6

7

Высота от подсвечника до свечеприемника hп, м

22

25

25

22

27

20

20

Длина свечи l, м

25

27

27

25

30

22

22

Количество свечей в свечеприемнике n

100

100

110

100

110

80

90

Диаметр бурильной труб Dб, мм

127

127

127

114

127

114

127

Вес 1 п. м. бурильных труб qб, кг/м

26,2

26,2

26,2

23,3

26,2

23,3

26,2

Угол наклона бурильных труб в свечеприемнике к вертикали , град

4

4

4

5

5

4

5

Число панелей (секций) вышки до свечеприемника

3

3

3

3

3

3

3

Нормативный напор ветра q, Па

700

250

250

700

250

250

700

Коэффициент выростания напора С

1,2

1,4

1,1

1,45

1,2

1,2

1,4

Число бурильных труб в ряду свечеприемника К

12

12

14

14

14

15

15

Коэффициент формы, размеров деталей вышки m

1,0

1,4

1,1

1,45

1,2

1,2

1,4

Задача 4. Расчет растяжек для крепления буровой вышки

Параметры для расчетов заданы в исходных данных задач 2, 3

Отчет по работе

В отчете должны быть представлены: цель работы, назначение и основные сведения по буровым установкам, узлы и агрегаты установок, функциональная схема буровой установки, назначение, типы, устройства буровых вышек, основные расчетные формулы по определению параметров установок и вышек, результаты вычислений, краткий анализ полученных результатов.

Контрольные вопросы

1. назначение буровых установок

2. состав основного оборудование буровых установок

3. функциональная схема буровых установок

4. параметры, характеризующие буровую установку

5. классификация буровых установок

6. выбор установок для бурения скважины

7. вышки применяемые в буровых установках и их параметры. Морские буровые вышки

8. достоинства и недостатки башенных и мачтовых вышек

9. нагрузки, действующие на вышку в процессе проводки скважины

10. силы, создающие вертикальные и горизонтальные нагрузки на вышку

11. параметры, определяющие ветровую нагрузку

12. условия устойчивости вышки

13. выбор каната для растяжек вышки

Рекомендуемая литература

1. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебное пособие. - М.: изд. центр "Академия", 2006 - 352с

2. Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы: Учебное пособие. - М.: Недра, 1989 - 396с.

3. Тетельмин В.В., Язев В.А. Основы бурения на нефть и газ. Учебное пособие - Долгопрудный: Издат. дом "Интеллект", 2009-296с.

4. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. М.: Недра, 1988-413с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Схема колонкового бурения с применением буровой установки. Конструкция, назначение и классификация буровых вышек, буров, труб, долот. Причины аварий при различных способах бурения, способы их ликвидации. Режимы бурения нефтяных и газовых скважин.

    реферат [662,7 K], добавлен 23.02.2009

  • Проблема сезонности бурения. Специальные буровые установки для кустового строительства скважин, особенности их новых модификаций. Устройство и монтаж буровых установок и циркулирующих систем. Характеристика эшелонной установки бурового оборудования.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 17.02.2015

  • Хронология развития отечественных буровых установок. Классификация выпускаемого оборудования для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения по новому стандарту. Уход за бетоном. Устройство свайных фундаментов. Способы сборки вышек башенного типа.

    книга [11,2 M], добавлен 19.11.2013

  • Задачи, объёмы, сроки проведения буровых работ на исследуемом участке, геолого-технические условия бурения. Обоснование выбора конструкции скважин. Выбор бурового снаряда и инструментов для ликвидации аварий. Технология бурения и тампонирование скважин.

    курсовая работа [93,2 K], добавлен 20.11.2011

  • Технические средства направленного бурения скважин. Компоновки низа бурильной колонны для направленного бурения. Бурение горизонтальных скважин, их преимущества на поздних стадиях разработки месторождения. Основные критерии выбора профиля скважины.

    презентация [2,8 M], добавлен 02.05.2014

  • История бурения нефтяных и газовых скважин, способы их бурения. Особенности вращательного бурения. Породоразрушающие инструменты (буровые, лопастные, алмазные долота). Инструмент для отбора керна. Оборудование для бурения, буровые промывочные жидкости.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.09.2013

  • Проходка скважин станками шарошечного бурения. Буровой инструмент станков шарошечного бурения. Очистные комплексы и агрегаты для добычи полезного ископаемого. Условия применения очистных комплексов, их основные виды и характеристика особенностей.

    реферат [1,3 M], добавлен 13.10.2013

  • Текстура и структура как признаки строения осадочных горных пород. Понятие, элементы, виды и назначение буровых скважин, а также их классификация на различных этапах поиска, разведки и разработки нефтяного, газового или газоконденсатного месторождений.

    реферат [534,0 K], добавлен 29.06.2010

  • Роль циркуляционной системы в строительстве скважин. Расчет и выбор типоразмеров секций обсадных труб. Технические характеристики буровой установки. Определение диаметров поршней насосов. Устройства для приготовления и утяжеления буровых растворов.

    курсовая работа [966,8 K], добавлен 27.01.2015

  • Механические буровые установки глубокого бурения. Выбор двигателя, построение уточненной нагрузочной диаграммы. Расчет переходных процессов в разомкнутой системе, динамических показателей электропривода и возможности демпфирования упругих колебаний.

    дипломная работа [4,5 M], добавлен 30.06.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.