Проектирование конструкции скважины

УТВЕРЖДАЮ

                                                                                                         

Директор ИШПР А.С. Боев

 

______________________

 

«____» апреля 2016 г.

 

 

А.В. Епихин, А.В. Ковалев

 

ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Методические указания к выполнению курсового проекта

для студентов заочного отделения направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело»

(профиль «Бурение нефтяных и газовых скважин»)

 

Издательство

Томского политехнического университета

Г.

УДК 622.24(075.8)

ББК 33.131,я73

      Е 677

 

Епихин А.В.

    Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов заочного отделения направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело» (профиль «Бурение нефтяных и газовых скважин»)/ А.В. Епихин, А.В. Ковалев; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2016. – 152 с.

УДК 622.24(075.8)

ББК 33.131,я73

 

Методические указания рассмотрены и рекомендованы
к изданию методическим семинаром кафедры
бурения скважин ИПР

«__» апреля 2016 г.

 

 

Зав. кафедрой бурения скважин

кандидат технических наук               __________А.В. Ковалев

 

Председатель учебно-методической

комиссии                                             __________Н.В. Ушева

 

Рецензент

Кандидат технических наук, профессор кафедры бурения скважин Ю.Л. Боярко

 

 

© ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2017
©Епихин А.В., Ковалев А.В. 2017

Оглавление

Введение. 5

1....... Общая и геологическая часть. 6

2. Технологическая часть. 7

2.1. Выбор способа бурения. 7

2.2. Проектирование конструкции скважины.. 8

2.3. Проектирование профиля скважины.. 8

2.4. Выбор породоразрушающего инструмента. 8

2.4.1. Шарошечные долота. 11

2.4.2. Долота PDC.. 12

2.4.3. Алмазные долота. 12

2.4.4. Калибраторы.. 13

2.4.5. Технические средства и режимы бурения при отборе керна. 15

2.5. Проектирование режимов бурения. 15

2.5.1. Расчет осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. 16

2.5.2. Расчет частоты вращения породоразрушающего инструмента. 17

2.5.3. Выбор и обоснование типа забойного двигателя. 19

2.5.4. Расчёт необходимого расхода бурового раствора. 20

Приложение 1. 24

Приложение 2.1. 25

Приложение 2.2. 26

Приложение 2.3. 27

Приложение 2.4. 28

Приложение 2.5. 29

Приложение 2.6. 29

Приложение 2.7. 30

Приложение 2.8. 30

Приложение 2.9. 31

Приложение 3. 32

Приложение 4. 33

Приложение 5. 34

Приложение 6. 35

Приложение 7. 35

Приложение 8. 36

Приложение 9. 37

Приложение 10. 38

Приложение 11.1. 39

Приложение 11.2. 40

Приложение 11.3. 41

Приложение 11.4. 42

Приложение 11.5. 43

Приложение 11.6. 44

Приложение 11.6. 45

Приложение 12. 46

 

 

 

Введение

 

Курсовое проектирование является заключительным этапом в изучении курса «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» и выполняется после прослушивания лекций, про­ведения лабораторных и практических занятий. Задачей курсового проектирова­ния является закрепление и углубление теоретических знаний, полученных студентами при изучении курса, использование этих знаний для решения конкретных инженерных задач и развития навыков самостоятельной творческой работы.

В процессе курсового проектирования студенты должны научиться пользо­ваться учебной, справочной, научно-технической литературой, стандартами, инструкциями, правилами и другими источниками информации, при выполнении расчётов и выборе оборудования. Должны получить навыки использования современных достижений науки и практи­ки строительства нефтегазовых скважин стем, чтобы в дальнейшем на высоком инженерном уровне разрабатывать во­просы технологии бурения скважины при дипломном проектировании и в своей практической деятельности при завершении обучения.

Для выполнения курсового проекта каждому студенту выдается заданиепо сбору материалов для разработки курсового проекта. Собранный на практике фактический материал анализируется студентом совместно с преподавателем. По результатам этого анализа студенту выдаются конкретизированные геолого-технические условия, применительно к которым составляется курсовой проект. На основании заданных условий в проекте решаются вопросы, связанные с выбором способа бурения скважины, обоснованием конструкции скважины, расче­том бурового оборудования и параметров режима бурения и др.

Проект должен составляться с учетом последних достижений в области со­оружения нефтяных и газовых скважин. Обязательным в проекте является четкое обоснование всех принятых решений со ссылками на соответствующие источни­ки. Целесообразность выбранных решений подтверждается техническими расче­тами или положительным опытом работы в аналогичных условиях.

Общая и геологическая часть

 

Общая и геологическая часть курсового проекта по дисциплине «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» (Выпускной квалификационной работы) дает первичное представление о местоположении района работ, горно-геологических условиях бурения, флюидоносности пластов и возможных осложнения по разрезу. Правильно представленная информация позволяет, в совокупности с заданием на проектирование скважины, определить технико-технологические особенности объекта проектирования. Данные для раздела берутся студентами на основании проектировочных расчетов курсового проекта по дисциплине «Заканчивание скважин».

 

 

Технологическая часть

Выбор способа бурения

                                                                                                                                  

Целесообразность применения того или иного способа бурения определяется геолого-техническими условиями. Основные требования к выбору способа бурения - необходимость обеспечения успешной проводки скважины с высокими технико-экономическими показателями. Поэтому способ бурения выбирается на основе анализа статистического материала по уже пробуренным скважинам и соответствующих экономических расчётов.

Выбор способа бурения определяет многие технические решения – режимы бурения, бурильный инструмент, гидравлическую программу, тип буровой установки и, как следствие, технологию крепления скважины.

В Российской Федерации наиболее распространены вращательные способы бурения, а именно: роторный и бурение гидравлическими забойными двигателями.

Каждый способ бурения в определенных горно-геологических, технико-экономических и материально-технических условиях имеет свои преимущества.

Бурение роторным способом имеет преимущества:

1. При бурении глубоких интервалов (более 3500 метров).

2. Когда оптимальная частота вращения долота находится в пределах 35 – 150 об/мин.

3. Разбуривание мощных толщ горных пород, для которых целесообразно применять энергоемкие долота.

4. Бурение скважин в осложненных условиях, требующих применение буровых растворов плотностью более 1,7 гр/см³ , большой вязкости и большого СНС.

5. Бурение скважин с продувкой забоя воздухом и промывкой аэрированной жидкостью с высокой степенью аэрации.

6. Бурение скважин в условиях высоких забойных температур, более 150⁰ С.

7.  Бурение вертикальных скважин.

Бурение скважин с помощью гидравлических забойных двигателей имеет преимущества:

1. При бурении наклонно-направленных и вертикальных скважин глубиной до 3500 метров.

2. Использование буровых растворов плотностью менее 1,7 гр/см³ .

3. Бурение скважин в условиях низких забойных температур, менее 140⁰С.

Бурение роторным способом в этих условиях при повышенных частотах вращения (150 – 200 об/мин) приводит к быстрому износу бурильных труб, бурильных замков, а также к авариям. Для роторного бурения требуются бурильные трубы повышенной прочности и сбалансированный тяжелый низ бурильной колонны.

Пример обоснования выбора способа бурения скважины представлен в Приложении 1.

Проектирование конструкции скважины

 

Конструкция скважины – это совокупность числа обсадных колонн, их диаметров и глубин спуска, интервалов затрубного цементирования, а также диаметра скважины под каждую колонну. Данные для раздела берутся студентами на основании проектировочных расчетов курсового проекта по дисциплине «Заканчивание скважин».