Расчет давлений действующих на обсадную колонну

Расчет наружных давлений.

Длина участка потайной колонны внутри предыдущей обсадной колонны должна быть не менее 70 м. На всем протяжении этого интервала потайная колонна должна состоять из труб, аналогичных тем, что находятся у башмака предыдущей колонны.

Расчет потайной колонны ведется по наружному и внутреннему избыточному давлению, причем учитываются их наибольшие величины, возникающие при самых неблагоприятных сочетаниях давлений снаружи и внутри колонны.

Наружное избыточное давление рассчитывается для следующих условий:

в момент окончания продавливания цементного раствора по всей длине потайной колонны

Р_{н.и z} = (ρ_ц.р – ρ_пр.ж)g(z – h_г),

где ρ_ц.р и ρ_пр.ж – плотность соответственно цементного раствора и продавочной

             жидкости, кг/м³;

h_г – глубина до головы потайной колонны, м; 

Р_{н.и 2180} = (1830 – 1000)9,81(2180 – 2080) = 0,8 МПа

Р_{н.и 2450} = (1830 – 1000)9,81(2450 – 2080) = 3 МПа

При проявлении с открытым устьем:

Р _{н.и z} = Р_нz – ρ_внgz,

где Р_нz – наибольшее наружное давление, определенное по плотности жидкости

          затворения ρ_ж = 1100 кг/м³;

    ρ_вн – плотность жидкости внутри потайной колонны, кг/м³.

Р_нz = ρ_ж g z = 1100·9,81·2180 = 26,2 МПа

Р _{н.и z} = 26,2 – 894·9,81·2180= 8,4 МПа

Согласно полученным данным строятся графики наружных давлений (рис 14)

Расчет внутренних давлений.

Внутреннее избыточное давление в потайной колонне может достигать наибольших значений при испытании на герметичность (без установки пакера выше головы потайной колонны):

Р_{в.и z} = 1,1Р_у + ρ_вz – Р_нz;

где Р_у – ожидаемое давление на устье.

Р_у = Р_пл - ρ_нg(l – z) = 22,3·10⁶ - 698·9,81·(2450 – 0) = 5,6 МПа

Р_{в.и z} = 1,1·5,6·10⁶ + 1000·9,81·2450 – 26,2 = 4 МПа

Выбор труб и расчет колонны

Максимальному наружному избыточному давлению на глубине 2180 м соответствует Р _н.и = 8,4 МПа

n ₁ = 8,4·1,3 = 11 МПа

Этому давлению соответствуют трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 6,4 мм, P_кр = 29,5 МПа, Р_стр = 490 кН, масса 1 м = 19,4.

Выполняем проверочный расчёт на страгивающие нагрузки:

,

Где - вес колонны, МПа

;

- условие выполнено.

Таблица 4.9.4 – Конструкция обсадной колонны - хвостовика Ø114 мм.

Номер секции	Интервал установки, м	Толщина стенки трубы, мм	Группа прочности	Длина секции, м	Вес секции, кН
1	2450 - 2080	6,4	Д	370	72

Буровое оборудование

Исходными данными при выборе буровой установки (БУ) являются проектная глубина и конструкция скважины.

Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона.

Максимальный вес имеет бурильная колонна при бурении интервала 460 – 2180 м. и составляет 0,878 МН.

Из приведенных выше расчетов следует, что наибольшую нагрузку БУ будет испытывать при спуске бурильной колонны.

Максимальные нагрузки с учетом расхаживания:

от веса бурильной колонны

G_б.к = 0,878 ·1,25 = 1,1 МН;

от веса наиболее тяжелой обсадной колонны

G_о.к = 0,725 ·1,15 = 0,83 МН.

Проектом предусматривается бурение производить при помощи БУ-2500ДГУ

Буровая установка.

           Буровая установка БУ-2500 ДГУ предназначена для бурения разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ турбинным и роторным способом и обеспечивает эффективное бурение скважин бурильными трубами 41/2'' (114мм).

           Высокая грузоподъемность установки – 1600 кН – при 8-струнной оснастки талевой системы позволяет ликвидировать осложнения в процессе бурения без дополнительных средств.

           Компоновка механических агрегатов и конструкция оснований выполнены с учетом универсальной возможности транспортирования и монтажа оборудования в минимальные сроки. В зависимости от местных условий установка может транспортироваться тремя крупными блоками на подкатных тяжеловозах грузоподъемностью 60 т, а также отдельными секциями массой до 35 т на специальном транспорте и трейлерах.

           При необходимости перевозки оборудования более мелкими узлами, установка может разбираться на отдельные агрегаты и секции металлоконструкций массой до 10т.

           Быстрый монтаж установки обеспечивается высокой заводской сборочной готовностью секций, карданными валами, быстроразъемными соединениями, специальными приспособлениями. Универсальная монтажеспособность установки БУ-2500 ДГУ выгодно отличает ее от существующих аналогов.

           Температурный диапазон эксплуатации буровой установки от +40 до - 45°С определяется качественными сталями механического оборудования и буровых сооружений.

           Работоспособность установки при низких температурах обеспечивается встроенным подогревом дизелей, масляных картеров трансмиссии, пультов управления.

Техническая характеристика.

Привод буровой установки.......................................................................................................... дизельный

Расчетная глубина бурения, м................................................................................................................ 3400

Допустимая нагрузка на крюке, кН....................................................................................................... 1600

Общая усталостная мощность привода основных механизмов, кВт............................................ 750

Мощность силового агрегата, кВт........................................................................................................... 250

Тип привода................................................................................................................ дизельгидравлический

Наибольшая оснастка талевой системы.............................................................................................. 4 × 5

Усилие в канате лебедки при допускаемой нагрузке, кН.................................................................. 225

Расчетная мощность, развиваемая приводом на входном валу

подъемного агрега, кВт............................................................................................................................... 550

Число передач вращения на подъемный вал лебедки........................................................................... 4

Подъемный механизм.

           Подъемный механизм буровой установки состоит из лебедки и четырехскоростной цепной коробки передач.

           Одновальная лебедка отличается простой конструкции и обслуживания. Она имеет муфту включения барабана ПМК-1000´250 и вспомогательный электромагнитный тормоз ТЭП-45, который позволяет вести автоматическую подачу долота при бурении с необходимой скоростью. Для гашения колебаний навиваемого на барабан каната и равномерной его укладки на лебедки установлено специальное приспособление.

           Подъемный электрический привод мощностью 40 кВт, который обеспечивает низкие скорости, необходимые при ликвидации прихватов инструмента, ловильных работах.

           Широкий диапазон частоты вращения имеет и ротор, который получает вращение от коробки передач лебедки. Управление подъемным механизмом осуществляется с пульта оператора по бурению.

Основание.

Рамная конструкция оснований блоков выполнена с учетом обеспечения транспортирования и монтажа оборудования установки различными способами. Монтаж секций оснований осуществляется быстроразъемными соединениями.

           Три крупных блока – вышечный, приводной и насосный- позволяют перевозить установку без демонтажа механических узлов.

           Низкое расположение секций агрегатов установки определяет устойчивость блоков при транспортировании.

Вышка.

           А-образная вышка имеет хорошую устойчивость и в сочетании со встроенными в ноги вышки маршевыми лестницами удобна в эксплуатации.

           Наличие встроенного в вышку и основания механизма подъема и опускания вышки без больших подготовительных работ обеспечивает ее высокую монтаже способность.

           Предусмотрены легкость и большой диапазон центровки вышки относительно стола ротора.

           За счет перестановки верхнего рабочего балкона вышки позволяет использовать свечи бурильных труб длиной 25 или 27 метров.

           Приспособление на кронблочной площадки вышки обеспечивает замену секции роликов и кронблока без опускания вышки.

Буровой насос НБТ-600.

           Трехцилиндровый поршневой быстроходный буровой насос одностороннего действия позволяет вести эффективное бурение в любых условиях его применения. Высокое допускаемое давление, запас мощности, надежность и долговечность – главные достоинства насоса НБТ-600.

           Клапанные коробки насоса выполнены из легированной термоупрочненной стали. Пневматические диафрагменные компенсаторы на всасывающей и нагнетательной линиях сглаживают пульсацию потоков жидкости. Приводная часть насоса имеет замкнутую систему смазки с индивидуальным электронасосом. Рабочая поверхность цилиндровой втулки охлаждается и смазывается от специального насоса с электроприводом.

           Полный комплект приспособлений и инструмента, а также наличие консольно-поворотного крана обеспечивают быстрое и безопасное техническое обслуживание и ремонт насоса.

Привод.

           В приводе буровой установки применены быстроходные дизели с турботрансформаторами. Мощность трех силовых агрегатов по 250 кВт (340 л.с.) суммируется в цепной трансмиссии и может в зависимости от технологической потребности в полном объеме или частично направляется на подъемную лебедку, буровые насосы или ротор. Передача мощности осуществляется цепными передачами с циркуляционной смазкой. Высокий КПД дизелей позволяет экономично производить бурение.

Расположение бурового оборудования показано на рисунке 15.