Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин

 

 

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

По расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин

для студентов специальности

«Бурение нефтяных и газовых скважин»

К курсовому и дипломному проектированию

 

 

Уфа 2006

 

 

Печатается по решению Методического Совета Уфимского государственного нефтяного технического университета

 

 

Методическое пособие по расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин составлено в соответствии «Инструкции по расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин» введенного с 01.01.98г. взамен РД 39-0147014-502-85 и предназначена для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения специальности 0909. Рекомендуется использовать при разработке курсового проекта по курсу «Технология бурения глубоких скважин», а также при составлении дипломного проекта по специальности 0909.

 

Составители:

 

Рецензенты:

 

 

ã Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2006

 

Введение

 

Методическое пособие по расчету бурильной колонны расчетные схемы, методы определения основных расчетных нагрузок и напряжений, условия и нормы прочности для бурильных колонн при бурении с использованием забойных двигателей и роторным способом вертикальных, наклонно-направленных и, частично горизонтальных скважин в обычных и осложненных условиях, на суше и на море, со стандартных оснований и с плавучих средств стальными, в том числе импортными, и алюминиевыми бурильными трубами. Методика направлена на проведение проектировочного расчета оптимальных конструкций бурильных колонн для проводки скважины, основными свойствами которых являются минимальная масса комплекта, максимальное использование труб низких групп прочности и необходимость минимальной замены труб при переходе от одной технологической операции к другой.

Приведена методика проверочного расчета бурильной колонны. Даны примеры расчета. Приводится справочный материал по геометрическим, массовым (весовым) и прочностным характеристикам всех видов бурильных труб.

Методическое пособие выполнено на основе «Инструкции по расчету бурильных колонн для нефтяных и газовых скважин» введенного с 01.01.98 г. взамен РД 39-0147014-502-85. Настоящая инструкция одобрена и рекомендована к применению на территории Российской Федерации и стран СНГ решением конференции Ассоциации буровых подрядчиков.

 

 

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1. Настоящее пособие предназначено для выполнения проектировочного и проверочного расчетов бурильных колонн, как для всего цикла строительства скважины, так и для отдельных технологических операций, выполняемых с использованием бурильных труб.

1.2. Пособие обеспечивает проведение расчетов в следующей области исходных данных:

Скважины – нефтяные, газовые, геологоразведочные.

Месторождения – на суше и в прибрежном шельфе (бурение производится стационарными и плавучими буровыми установками).

Профиль скважины – вертикальный, наклонно направленный.

Технологические операции – бурение, отбор керна, расширка, проработка, калибровка ствола скважины, спуск частей обсадных колонн на бурильных трубах, разбуривание цементных мостов (в том числе внутри эксплуатационной колонны).

Способы бурения – роторный, с использованием забойных двигателей (в том числе электробуров), совмещенный.

Бурильные трубы – стальные, в том числе импортные, и из алюминиевых сплавов.

1.3. Основные положения пособия (нормативные значения коэффициентов запаса прочности, нагрузки на долото и др.) находятся в соответствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности», М., 1993 г., утвержденными Гостехнадзором России 14.12.92 и Постановлением Госгортехнадзора России №22 от 06.06.96 о дополнениях и изменениях указанных Правил.

1.4. Формулы пособия обязательно следует применять с теми разномерностями параметров, которые указываются в подформульных расшифровках обозначений.

1.5. В пособии не рассматриваются особенности расчета, обусловленные возможным контактом бурильных труб с высокоагрессивной, в том числе сероводородосодержащей средой, а также особенности, связанные с воздействием на трубы высоких температур (для труб стальных – свыше 200 ⁰С, из алюминиевых сплавов – свыше 100 ⁰С).

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

2.1. Конструкция скважины.

2.2. Профиль наклонно направленной или горизонтальной скважины.

2.3. Интервалы проводки скважины. Для каждого из них приводятся следующие данные:

- виды технологических операций, выполняемых с использованием бурильных труб;

- способ бурения;

- диаметр долота;

- нагрузка на долото;

- тип, размеры и масса (вес) забойного двигателя;

- частота вращения бурильной колонны;

- плотность (удельный вес) бурового раствора;

- давление бурового раствора;

- наружное давление;

- перепад давления в турбобуре и долоте;

- интервалы установки и массы (веса) частей обсадных колонн, спускаемых на бурильных трубах;

- крепость разбуриваемых пород;

- коэффициенты трения колонны о стенки скважины (для наклонно направленных и горизонтальных скважин);

- условия бурения и возможные виды осложнений.

2.4. Дополнительно для скважин, бурение которых производят с плавучих средств, приводятся следующие данные:

- глубина акватории;

- наибольшее смещение судна относительно оси скважины в горизонтальной плоскости;

- наибольший угол поворота (наклона) судна относительно оси скважины;

- давление волн и течения на бурильную колонну.

2.5. Типоразмер клинового захвата.

2.6. Парк бурильных труб и УБТ – номенклатура и количество труб (с указанием типоразмеров замковых соединений), из которых можно формировать бурильные колонны.