Бурильная колонна, виды бурильных труб
Общее представление о бурильных колоннах. Обзор инноваций в данной области. Сущность патентов "Бурильная колонна" и "Двойная бурильная колонна". Сравнительный анализ усовершенствований, их достоинства и эффективность в повышении надежности бурения.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.12.2019 |
| Размер файла | 165,1 K |
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/
Бурильная колонна, виды бурильных труб
ВВЕДЕНИЕ
бурильный колонна патент инновация
Активное развитие нефтедобывающей отрасли, усложнение процессов бурения и добычи углеводородов требуют качественной подготовки персонала. Одно из направлений этой подготовки -- использование тренажерных систем реального времени, имитирующих рабочую среду для обучаемого.
Основное назначение бурильной колонны обеспечить гидравлическую и механическую связь работающего на забое долота и ствола скважины с поверхностным механическим и гидравлическим оборудованием. Одновременно бурильная колонна служит инструментом для доставки на глубину буровых и колонковых долот, различных исследовательских приборов и устройств, снарядов и аварийно-ликвидационных приспособлений.
Две главные функции выполняет бурильная колонна в процессе проходки ствола:
- вращает долото и одновременно передает на него осевую нагрузку;
- создает замкнутую циркуляцию агента через забой скважины, обеспечивая очистку ствола от выбуренной породы и привод погружных гидравлических двигателей.
Цель исследования: рассмотреть оборудование и материалы для реконструкции и восстановления скважин.
Задачи реферата:
- Рассмотреть патенты и инновации в выбранной теме.
- Провести анализ оборудования.
- Провести анализ статей по теме работы.
ГЛАВА 1. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О БУРИЛНЫХ КОЛОННАХ
Для проводки скважины необходимо иметь, кроме буровой установки или ремонтно-бурового агрегата, набор бурового инструмента. К этому инструменту относятся бурильные трубы с соединительными элементами, переводники, породоразрушающий буровой инструмент (бурильные долота, бурильные головки), забойные двигатели, из которых формируется бурильная колонна. В соответствии с ГОСТ 631-75 выпускаются стальные бурильные трубы различных групп прочности (Д, К, Е, Л, М, Р, Т) с изменением предела текучести от 380 до 1000 МПа и временного сопротивления разрыва от 650 до 1100 МПа.
Трубы диаметром 60-102 мм имеют длину 6, 8 и 11,5 м; трубы. В диаметром 114-168 мм - 11,5 м.
Выпускаются следующие виды бурильных труб:
трубы бурильные с высаженными внутрь концами (ТБВ);
трубы бурильные с высаженными наружу концами (ТБН);
трубы бурильные с приваренными замками (ТБПВ, ТБПН, ТБПК);
трубы бурильные с высаженными внутрь концами и стабилизирующими поясками (ТБВК);
трубы бурильные с высаженными наружу концами и стабилизирующими поясками (ТБНК);
легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ), которые называют также алюминиевыми бурильными трубами (АБТ);
импортные бурильные трубы.
Исходя из условий работы бурильной колонны рекомендуется: для бурения неглубоких вертикальных скважин роторным способом использовать бурильные трубы типа ТБВ, ТБН, ТБВК, ТБГТВ и ТБПК;
для бурения глубоких скважин в осложненных условиях - трубы типа ТБВК, ТБНК, ТБПВ, ТБПН и ТБПК; для бурения вертикальных скважин с использованием забойных двигателей - трубы типа ТБН, ТБНК, ТБПВ и ТБПК; для бурения наклонно направленных скважин с использованием забойных двигателей - трубы типа ТБНК, ТБПВ и ТБПК.
Легкосплавные бурильные трубы по своим механическим свойствам несколько уступают стальным бурильным трубам группы прочности Д, но обладают и рядом преимуществ. Предельные глубины спуска бурильных колонн, составленных из ЛБТ (АБТ), значительно превышают предельные глубины спуска стальных бурильных колонн. ЛБТ (АБТ) диамагнитны, что позволяет замерять зенитные и азимутальные углы скважины без подъема колонны. За счет меньшей шероховатости внутренней поверхности труб гидравлические сопротивления в ЛБТ (АБТ) примерно на 20% ниже по сравнению со стальными бурильными трубами аналогичного сечения.
Однако ЛБТ (АБТ) имеют и недостатки. Нельзя эксплуатировать бурильные колонны, включающие ЛБТ (АБТ), при температурах выше 150°С, а также при наличии в скважине бурового раствора с рН > 10 недопустима установка кислотных ванн.
Легкосплавные бурильные трубы рекомендуется применять при бурении скважин с использованием забойных двигателей.
Кроме перечисленных бурильных труб, вверху бурильной колонны имеется ведущая труба, присоединяемая к стволу вертлюга. Ведущая труба имеет квадратное сечение, поэтому ее часто называют квадратом. Она состоит из квадратной (или шестиугольной) толстостенной штанги с внутренним каналом, верхнего переводника для соединения с вертлюгом и нижнего переводника. Для предохранения резьбы нижнего переводника от износа при частых свинчиваниях и развинчиваниях во время наращивания бурильной колонны на него навинчивается предохранительный переводник.
При спуско-подъемных операциях отвинчивают или свинчивают сразу несколько труб. Комплект таких труб называется свечой. Свеча имеет разную длину в зависимости от высоты выше.
Бурильные трубы бывают обычной и повышенной (П) точности изготовления.
ГЛАВА 2. Общее представление инновации в выбранной теме
2.1 Патент «Бурильная колонна»
Рисунок 1. Бурильная колонна
Автор патента: ШТИМПФЛЕ-ЦИГЛЕР Андреас (DE)
Изобретение относится к бурильной колонне. Бурильная колонна содержит два элемента, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в отношении поворота. Каждый элемент бурильной колонны содержит внутреннюю трубу и наружную трубу. Между ними образована кольцевая приемная полость. Каждый элемент бурильной колонны имеет провод передачи энергии или данных. Провод проходит вдоль продольной оси бурильной колонны. Провода передачи энергии или данных соединены каждый с индукционной катушкой. При этом для передачи энергии или данных вдоль бурильной колонны индукционные катушки выполнены с возможностью индуктивной связи друг с другом. Первый элемент бурильной колонны снабжен внутренней индукционной катушкой на наружной окружной периферии своей внутренней трубы. Второй элемент бурильной колонны снабжен наружной индукционной катушкой на внутренней окружной периферии своей наружной трубы. Индукционные катушки выполнены сегментными из нескольких кольцевых сегментов и, по меньшей мере, частично перекрываются в радиальном направлении. Причем, по меньшей мере, два сегмента разъемно соединены друг с другом. Изобретение обеспечивает компактное и легко выполняемое в порядке дооснащения соединение для проводов передачи энергии или данных, упрощение операций, выполняемых с индукционными катушками. 9 з.п. ф-лы, 23 ил.
Изобретение относится к бурильной колонне, содержащей, по меньшей мере, два элемента колонны, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в окружном направлении, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Каждый элемент бурильной колонны содержит внутреннюю трубу и наружную трубу, между которыми образована кольцевая приемная полость. Далее, каждый элемент бурильной колонны имеет провод передачи энергии и/или данных, который проходит вдоль продольной оси бурильной колонны. Провода передачи энергии и/или данных элементов бурильной колонны соединены каждый с индукционной катушкой, при этом для передачи энергии и/или данных вдоль бурильной колонны индукционные катушки выполнены с возможностью индуктивной связи друг с другом.
Бурильная колонна может быть, в частности, бурильной колонной земляного бура для проходки буровых скважин в грунте. Такие скважины бурят для улучшения оснований под строительство или для возведения буронабивных свай или изоляционных стен в грунте.
Поскольку буровые скважины часто имеют значительную глубину или длину, бурильные колонны обычно выполняют составными из множества отдельных элементов. Отдельные элементы бурильной колонны снабжены на своих концах соединительными устройствами для механического соединения с соседним элементом. Так, например, на первом конце элемента бурильной колонны имеется вставляемая, т.е. охватываемая присоединительная область, а на втором, противоположном конце имеется охватывающая присоединительная область. За счет этого можно соединить в одну бурильную колонну или бурильную штангу множество по существу одинаковых элементов бурильной колонны. При этом важно, что должны быть соединены не только наружные трубы, но также и внутренние трубы.
При проходке буровых скважин часто желательно передавать оператору бурильной установки данные о положении внутри скважины, в особенности о положении бурильного наконечника. Такие данные могут содержать, например, значения давления или температуры, угол наклона или содержание солей в скважине. Кроме того, при определенных способах бурения может быть желательно передавать на бурильный наконечник или бурильную головку такие данные как эксплуатационные параметры. Для этих целей известно решение, в котором в бурильной колонне предусмотрены провода передачи энергии и/или данных, по которым вдоль бурильной колонны может передаваться информация.
Задачей изобретения является создать в бурильной колонне, состоящей из элементов с внутренней и наружной трубой, компактное и легко выполняемое в порядке дооснащения соединение для проводов передачи энергии и/или данных.
Бурильная колонна по изобретению отличается тем, что первый элемент бурильной колонны снабжен внутренней индукционной катушкой на наружной окружной периферии своей внутренней трубы, а второй элемент бурильной колонны снабжен наружной индукционной катушкой на внутренней окружной периферии своей наружной трубы, при этом индукционные катушки выполнены сегментными из нескольких кольцевых сегментов и, по меньшей мере, частично перекрываются в радиальном направлении.
Другая функция внутренней трубы может состоять также во вводе затвердевающей суспензии. Для устройства буронабивных свай после проходки скважины при вытягивании из нее бурильной колонны через внутреннюю трубу в скважину может подаваться бетон. Таким образом, внутренняя труба может быть также названа трубой бетонирования.
Первая основная идея изобретения заключается в том, чтобы взаимодействующие индукционные катушки не были расположены на одной и той же трубе, то есть не на каждой внутренней трубе или на наружной трубе. Вместо этого предложено расположить первую индукционную катушку на внутренней трубе, а вторую индукционную катушку - на наружной трубе элемента бурильной колонны. Таким образом, согласно изобретению, индукционные катушки находятся между внутренней бурильной колонной и наружной бурильной колонной. За счет этого остаются свободными торцевые стороны или соединительные области элементов бурильной колонны, так что могут использоваться дальше обычные соединительные системы. При этом расположение индукционных катушек в соответствии с изобретением обеспечивает возможность простого дооснащения имеющихся бурильных колонн при сохранении возможности использования имеющихся соединительных систем, в особенности на наружных трубах.
Другая основная идея изобретения состоит в том, чтобы расположить взаимодействующие индукционные катушки таким образом, чтобы после соединения элементов бурильной колонны друг с другом индукционные катушки перекрывались в радиальном направлении, то есть были расположены, по меньшей мере, частично радиально относительно друг друга. Радиальное относительное расположение индукционных катушек также способствует лучшей возможности дооснащения, так как осевые торцевые стороны элементов бурильной колонны остаются свободными.
Согласно изобретению для облегчения установки индукционных катушек, они выполнены из нескольких сегментов. Под этим признаком имеется в виду, что индукционные катушки выполнены не в виде единых деталей, а собраны из нескольких частей. Отдельные части или сегменты образуют кольцевые сегменты кольцевых катушек.
Удобство технического обслуживания бурильной колонны может достигаться за счет того, что наружная труба первого и/или второго элемента бурильной колонны снабжена открываемой крышкой для доступа к проводу передачи энергии и/или данных.
2.2 Патент «Двойная бурильная колонна»
Автор патента: Лачинян Л.А.
Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных трубах. Сущность изобретения заключается в том, что двойная бурильная колонна включает двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, на торцевой поверхности ниппеля со стороны, противоположной его резьбе, выполнена расточка, образующая внутренний цилиндрический выступ, с возможностью его контакта с концом внутренней трубы, в муфте с противоположных торцевых сторон выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы, с возможностью контакта одного из них с концом внутренней трубы, а другого со стороны резьбы муфты - с торцом резьбового конуса ниппеля другой двойной бурильной трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля и муфты выполнены сквозные продольные каналы. Изобретение позволяет повысить надежность путем улучшения герметизации и увеличения прочности двойной бурильной колонны. 3 ил.
Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин с использованием двойных бурильных колонн, а также к чистке песчаных пробок в скважинах нефтяных месторождений посредством встроенных аппаратов, спускаемых на двойных насосно-компрессорных колоннах.
Известна двойная бурильная колонна, содержащая двойные бурильные трубы. каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу с наружными (муфта) и внутренними (ниппель) резьбами. При этом внутренние и наружные трубы соединены между собой посредством центрирующих ребер, которые привариваются к внутренней трубе и вставляются в сквозные пазы, прорезанные в наружной трубе. Затем с помощью сварного шва ребра соединяются с наружной трубой (а.с. СССР 1439196, кл. Е 21В 17/18, 1986 г.). В данном устройстве сквозные пазы. выполненные в наружной трубе, приводят к ослаблению ее рабочего сечения, тем самым ухудшаются прочностные характеристики бурильной трубы. Кроме того, одновременная герметизация колонн внутренних и наружных труб посредством резьбовых соединений недостаточно надежна.
Также известна двойная бурильная колонна, принятая за прототип, содержащая двойные бурильные трубы, каждая из которых включает концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб между собой, узлы герметизации и центраторы (кн. Л.А.Лачинян "Работа бурильной колонны" М., "Недра". 1992,с.23).
Средства соединения в прототипе выполнены в виде радиальных выступов, жестко связанных с внутренней трубой (путем сварки) и входящих в прорези обоймы. запрессованной в муфту. Данное конструктивное решение неизбежно обуславливает наличие как осевого, так и радиального зазоров, что приводит к возможности перемещения в пределах упомянутых зазоров внутренней трубы относительно наружной. Тем самым внутренняя труба полностью разгружена от воздействия внешних нагрузок (крутящих и изгибающих моментов и т.д.), воспринимаемых только наружными трубами.
Таким образом, внутренние трубы, не участвуя в восприятии внешних нагрузок, увеличивают массу и, соответственно, создают дополнительную нагрузку, действующую на наружные трубы. Все вышеупомянутое приводит к уменьшению запаса прочности наружных труб, а, следовательно, и к уменьшению прочности двойной бурильной колонны. Кроме того, герметизация колонны внутренних труб в прототипе осуществляется за счет предварительной деформации упругих уплотнений, что недостаточно, особенно при работе в глубоких скважинах (при перепадах давления более 80 МПа). Тем самым не обеспечивается достаточная герметизация внутренних труб бурильной колонны.
Задача изобретения состоит в повышении надежности путем улучшения герметизации и увеличения прочности.
Для решения этой задачи в двойной бурильной колонне, включающей двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб между собой, узлы герметизации и центраторы, на торцевой поверхности ниппеля со стороны, противоположной его резьбе, выполнена расточка, образующая внутренний цилиндрический выступ с возможностью его контакта с концом внутренней трубы, в муфте с противоположных торцевых сторон выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы с возможностью контакта одного из них с концом внутренней трубы, а другого со стороны резьбы муфты - с торцом резьбового конуса ниппеля другой двойной бурильной трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля и муфты выполнены сквозные продольные каналы.
Устройство работает следующим образом после спуска двойной бурильной колонны в скважину в межтрубное пространство 15 нагнетается промывочная жидкость под давлением, которая поступает на забой к породоразрушающему инструменту (не показан), и увлекает вверх по центральному каналу двойной колонны образующийся при бурении керн и шлам.
В случае применения аналогичных двойных насосно-компрессорных труб для чистки нефтяных скважин промывочная жидкость поступает по межтрубному пространству колонны к струйному аппарату, из которого, истекая с большой скоростью. разрушает песчаную пробку, превращая в пульпу, и по центральному каналу колонны двойных труб доставляет ее на поверхность.
Благодаря предложенному техническому решению давление нагнетаемой промывочной жидкости может достигать предельно возможных значений, ограничиваемых прочностью материала самих труб, что особенно важно для работы в глубоких скважинах.
Благодаря предложенному техническому решению давление нагнетаемой промывочной жидкости может достигать предельно возможных значений, ограничиваемых прочностью материала самих труб, что особенно важно для работы в глубоких скважинах.
Двойная бурильная колонна, включающая двойные бурильные трубы, каждая из которых содержит концентрично расположенные внутреннюю и наружную трубу, концы которой неподвижно соединены с ниппелем и муфтой, средства соединения внутренних и наружных труб между собой, узлы герметизации и центраторы, отличающаяся тем, что на торцевой поверхности ниппеля со стороны, противоположной его резьбе, выполнена расточка, образующая внутренний цилиндрический выступ, с возможностью его контакта с концом внутренней трубы, в муфте с противоположных торцевых сторон выполнены расточки, образующие внутренние цилиндрические выступы, с возможностью контакта одного из них с концом внутренней трубы, а другого со стороны резьбы муфты - с торцом резьбового конуса ниппеля другой двойной бурильной трубы при свинчивании двойных труб в колонну, при этом в теле ниппеля и муфты выполнены сквозные продольные каналы.
2.3 Сравнительный анализ патентов
Бурильная колонна - непрерывная многозвенная система инструментов, соединяющая наземное буровое оборудование (вертлюг) с долотом на забое скважины.
Бурильная колонна состоит из:
· Ведущей трубы;
· Бурильных труб;
· Утяжеленных бурильных труб;
· Вспомогательных элементов.
Бурильная колонна предназначена для:
· Передачи вращения от ротора к долоту;
· Восприятия реактивного момента забойного двигателя;
· Подвода промывочной жидкости к долоту и забою скважины, а также к ГЗД;
· Создания осевой нагрузки на долото;
· Спуска и подъема долота и забойного двигателя;
· Проведения вспомогательных работ (проработка, расширка и промывка ствола скважины, испытание пластов, ловильные работы и др.).
Вспомогательные элементы:
Центраторы- для центрирования нижнего направляющего участка бурильной колонны в стволе скважины и предупреждения его самопроизвольного искривления.
- лопастные;
- шарошечные.
Калибраторы - для выравнивания стенок скважины до номинального диаметра и калибрования ее ствола.
- лопастные;
- шарошечные.
Стабилизаторы - для стабилизации работы нижнего направляющего участка бурильной колонны путем ограничения прогиба труб при наличии каверн, гашения поперечных и иных колебаний.
- с цельными лопастями;
- со сменными лопастями;
- с приваренными лопастями.
Амортизаторы - для снижения амплитуды динамических нагрузок.
- пружинные; - резинометаллические; - гидравлические; - газовые.
Протекторные кольца - для защиты бурильных и обсадных труб.
- резиновые;
- резинометаллические;
- пластиковые;
- металлические.
Обратные клапаны - для предупреждения поступления загрязненного бурового раствора в бурильную колонну.
Фильтры - для предупреждения попадания в бурильную колонну посторонних предметов.
Металлошламоуловители - для улавливания кусков металла и крупного шлама.
Гидрояссы (гидроударники) - для освобождения бурильной колонны от прихватов.
Переводники - для соединения бурильных труб и др. элементов
Таблица 1 Сравнение бурильных колонн из стальных и алюминиевых труб
|
Расчетные параметры напряженно-деформированного состояния бурильной колонны и потери в циркуляционной системе скважины |
Вариант компоновки бурильной колонны |
||
|
Стальные трубы |
Алюминиевые трубы |
||
|
Вес бурильной колонны в буровом растворе плотностью 1400 кг/м3, т |
247,3 |
115,7 |
|
|
Бурение с частотой вращения бурильной колонны 40 об/мин. при нагрузке на долото 15,0 т |
|||
|
Нагрузка на крюке, т |
231,0 |
100,0 |
|
|
Крутящий момент на приводе вращения бурильной колонны, кНм |
34,9 |
16,0 |
|
|
Минимальный запас прочности бурильной колонны |
1,63 |
2,7 |
|
|
Подъем бурильной колонны без вращения с проектной отметки 7000 м |
|||
|
Нагрузка на крюке, т |
303,8 |
144,4 |
|
|
Минимальный запас прочности бурильной колонны |
1,35 |
2,13 |
|
|
Спуск без вращения на проектную отметку 7000 м |
|||
|
Нагрузка на крюке, т |
203,9 |
94,2 |
|
|
Минимальный запас прочности бурильной колонны |
2,01 |
3,25 |
|
|
Гидравлические потери в циркуляционной системе скважины при расходе насосов 30 л/с, МПа |
|||
|
При роторном бурении |
19,7 |
16,5 |
|
|
При турбинно-роторном бурении |
24,9 |
21,7 |
|
|
Минимальная скорость в затрубном пространстве, м/с |
0,17 -- в райзере |
На основании вышеизложенных сравнений анализ расчетных параметров бурильной колонны из стальных труб и алюминиевых труб показывает, что при использовании комбинированной бурильной колонны с алюминиевыми бурильными трубами в сравнении со стальной за счет меньшего ее веса можно получить:
- снижение крутящего момента на приводе вращения бурильной колонны при бурении в 2,18 раза;
- уменьшение нагрузки на крюке при подъеме бурильной колонны -- в 2,10 раза;
- увеличение запаса прочности бурильной колонны на 57 %;
- уменьшение потерь давления в циркуляционной системе скважины.
2.4 Анализ статей. "elibrery"
1. БУРИЛЬНЫЕ КОЛОННЫ ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ - Научный журнал - Бурение и нефть - ISSN: 2072-4799
Специалисты давно работают над проблемами износа бурильной колонны и проекта траектории скважины с целью снижения аварийности от усталости металла. Усталостный износ формируется во многом из-за возникающей кривизны, и потому проект траектории скважины должен рассматриваться с учетом этого фактора. Результатом поисков стало создание методики, названной «коэффициентом кривизны», которая позволяет сравнивать различные варианты проектов, учитывающих суммарное влияние на усталость кривизны скважины, размера, массы, сорта, класса трубы и осевого растяжения в ней.
Многолетний анализ показал: две трети поломок бурильных колонн происходит из-за усталостного износа. На механизм его возникновения влияют свойства материала, коррозионность бурового раствора, траектория, частота вращения ротора, нагрузки и некоторые другие факторы. Комплексный характер износа плюс отсутствие количественной оценки предшествующих поломок делают практически невозможным получение точного прогноза усталостного износа. Кроме того, существующие модели усталостного износа базируются на опытных данных, которые крайне трудно собрать для всех компонентов бурильной колонны.
Было решено неизвестные факторы считать постоянными и учитывать только изменяющиеся известные. «Коэффициент кривизны» стал аналитическим инструментом, в котором заложена концепция относительного сравнения усталостной прочности, и потому он может использоваться для сравнения относительной усталостной долговечности данной бурильной колонны в различных эксплуатационных условиях или множества бурильных колонн при тех же самых условиях эксплуатации. «Коэффициент кривизны» (С1) определяется вычислением напряжения на внешней поверхности трубы от изгиба и осевого напряжения. Эти напряжения вводятся затем в модель Формана для оценки роста трещин, чтобы вычислить усталостную прочность.
Использование С1 позволяет выявить зависимость усталостной прочности от следующих факторов:
-- величины искривления ствола;
-- нагрузки, возникающей под действием веса труб ниже
точки искривления;
-- размера, массы, сорта и класса труб.
Чтобы создать новую колонну с уменьшенным усталостным износом, для анализа взяли несколько факторов:
-- среднее растягивающее напряжение -- чем оно выше, тем меньше прочность;
-- амплитуду напряжения -- чем она выше, тем меньше прочность при прочих равных условиях;
-- коррозионную агрессивность -- коррозионная агрессивность растворов резко снижает прочность;
-- трещиностойкость -- от вязкости материала зависит развитие трещины в пределах данного компонента. Специалисты исходили из предположения, что резкое изменение искривления ствола и было основной причиной поломок. Использование коэффициента С1 как основного критерия в оценке ситуации позволило из шести типов бурильных колонн выбрать оптимальную. Одновременно были рассмотрены параметры режимов бурения и их влияние на темпы накопления усталостного износа.
В условиях ограничений параметров буровых установок при морском бурении важную роль играет увеличение отношения прочности конструкции к массе. Это особенно справедливо для больших глубин, при которых палубные нагрузки на плавучих буровых установках оказывают экспоненциальное влияние на размеры и стоимость основания. Экономия массы здесь имеет важное значение и оценена приблизительно в 5 долл. на каждый сэкономленный фунт веса.
На сегодняшний день еще недостаточно опыта работы с посадочными колоннами, и их число едва перевалило за одну-две сотни в мире. Однако конструкции постоянно совершенствуются для получения необходимых эксплуатационных характеристик. В качестве идеала нефтяники видят перед собой колонну, которая должна:
-- обладать сопротивлением разрыву, смятию трубы клиньями и грузоподъемностью, чтобы обеспечить спуск тяжелых обсадных колонн;
-- обеспечивать удовлетворительную гидравлику и минимизировать отклонение клапана в нижней части для эффективных работ по цементированию;
-- иметь самую малую возможную массу, чтобы уменьшить размеры и стоимость основания;
-- иметь низкий момент свинчивания, чтобы увеличить время спуска в случаях, когда к моменту свинчивания не предъявляется специальных требований. Несмотря на взаимоисключающие требования, в настоящее время создана современная посадочная колонна, удовлетворяющая всех. Ее главные особенности -- большая толщина колонны в зоне захвата клиньями, удвоенный диаметр муфтовых соединений и меньшая толщина стенки благодаря высокой прочности труб.
2. Малюгин Алексей Александрович, and Казунин Дмитрий Владимирович. "Расчет колебаний бурильной колонны в режиме реального времени в составе тренажерных систем" Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 10. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления, no. 1, 2017, pp. 91-101.
Предложена математическая модель динамики бурильной колонны в скважине для тренажерной системы реального времени, которая основана на модели длинного упругого стержня в оболочке при допущении малости углов изгиба. Продольные, крутильные и поперечные колебания колонны в этом случае описываются системой нелинейных уравнений в частных производных. Данная модель позволяет имитировать износ инструмента и механические осложнения, которые могут возникать в процессе бурения. На основе метода конечных элементов и неявной дискретизации по времени реализован алгоритм, имеющий линейную сложность в зависимости от количества конечных элементов. Он позволяет вести расчет как в реальном, так и в ускоренном времени.
Коэффициенты модели настроены на основе неполных опытных данных, предоставленных операторами буровых платформ.
Для определенных геологических условий, конфигурации оборудования и скважины представлены расчеты и получены различные режимы динамики, зависящие от управляющих параметров: зоны длительной остановки, равномерного и неравномерного вращения.
Показано, что при попадании в режим неравномерного вращения резко снижается скорость движения в породе. Отображаемые в тренажерной системе величины (линейные и угловые скорости, нагрузки на различные элементы колонны, моменты вращения) хорошо согласуются с экспериментальными данными.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом бурильная колонна - непрерывная многозвенная система инструментов, соединяющая наземное буровое оборудование (вертлюг) с долотом на забое скважины.
Одновременно бурильная колонна служит инструментом для доставки на глубину буровых и колонковых долот, различных исследовательских приборов и устройств, снарядов и аварийно-ликвидационных приспособлений.
Две главные функции выполняет бурильная колонна в процессе проходки ствола: - вращает долото и одновременно передает на него осевую нагрузку; - создает замкнутую циркуляцию агента через забой скважины, обеспечивая очистку ствола от выбуренной породы и привод погружных гидравлических двигателей.
Бурильная колонна предназначена для:
- передачи вращения от ротора к долоту;
- восприятия реактивного момента забойного двигателя;
- подвода промывочной жидкости к долоту и забою скважины, а также к ГЗД;
- создания осевой нагрузки на долото;
- спуска и подъема долота и забойного двигателя;
- проведения вспомогательных работ (проработка, расширка и промывка ствола скважины, испытание пластов, ловильные работы и др.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Басарыгин Ю. М., Булатов А. И., Проселков Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин. -- Учеб. пособие для вузов. -- М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. -- 632 с. -- ISBN 5-8365-0128-9
2. Буровое оборудование. -- Технический каталог. -- М.: «Немецкая фабрика печати», 2008. -- 265 с.
3. Загадки глубокого бурения
4. Petroleum Engineering-Drilling and Well Completions, C. Gatlin (ed.), Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ (1960.
5. Lessons in Rotary Drilling, U. of Texas, Unit II, Lesson 3.
6. A Primer of Oil Well Drilling, third and fourth editions, U. of Texas.
7. Rotary Drilling Handbook, sixth edition, J.e. Brantly (ed.) Palmer Pub., New York City.
8. Официальный сайт findpatent [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://findpatent.ru/patent/219/2190747.html
9. Официальный сайт findpatent [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://findpatent.ru/patent/250/2507395.html
10. Научная электронная библиотека [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=13015986
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Описание работы с колонной бурильных труб, использующихся при бурении скважины. Техническая характеристика бурильных труб. Бурение с дополнительной нагрузкой КБТ. Проведение расчетов по определению возникающих напряжений, оценка запаса прочности труб.
контрольная работа [910,4 K], добавлен 14.12.2010Особенности процесса бурения скважины, шпура или шахтного ствола. Использование бурильных машин и механизмов для выполнения технологических операций, связанных с проводкой скважины. Безопасность условий труда во время эксплуатации буровой установки.
контрольная работа [25,6 K], добавлен 12.02.2013Общая характеристика компоновки бурильной колонны, ее назначение и устройство основных и вспомогательных элементов. Условия работы колонны бурильных труб. Особенности комплектования бурильных труб и их эксплуатации. Специфика ремонта бурового инструмента.
курсовая работа [426,3 K], добавлен 26.06.2013Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Закономерности разрушения горных пород. Буровые долота. Бурильная колонна, ее элементы. Промывка скважины. Турбинные и винтовые забойные двигатели. Особенности бурения скважин при равновесии "скважина-пласт".
презентация [1,5 M], добавлен 18.10.2016Основной двигатель привода буровой установки. Буровая вышка и подвышенное основание. Оборудование для спуско-подъемных операции. Оборудование для роторного бурения. Буровые насосы. Превенторы (противовыбросовые устройства). Бурение скважины. Бурильная кол
курсовая работа [2,5 M], добавлен 11.10.2005Подготовки обсадных труб к спуску и опрессовка их на буровой. Заполнение колонны обсадных труб буровым раствором. Расчет объема цемента, количества цементного порошка, давления при цементировании, количества цементировочных агрегатов и смесительных машин.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.05.2016Техническая характеристика бурильных труб. Описание процесса бурения, использование инструмента и материалов. Определение положения "нулевого" сечения КБТ. Оценка запаса прочности и критерии подбора труб. Определение действующих напряжений в породах.
контрольная работа [387,9 K], добавлен 14.12.2010Исследование схемы стандартной буровой установки. Описание оборудования, предназначенного для подъема и спуска бурильной колонны и обсадных труб в скважину, удержания колонны на весу во время бурения. Разрушение горной породы. Вынос породы из скважины.
лекция [201,3 K], добавлен 28.11.2014Сущность процесса бурения, назначение и виды буровых скважин. Правила проектирования, монтажа и эксплуатации буровых установок для бурения нефтяных и газовых скважин. Важность соблюдения инструкции по технике безопасности при проведении буровых работ.
контрольная работа [40,7 K], добавлен 08.02.2013Типы обсадных колонн, устройство и конструкция скважины. Принципы и порядок ее проектирования. Роли обсадных колонн, кондуктора и хвостовика. Промежуточная (техническая) и эксплуатационная колонна. Отношение давления при проливе глинистого раствора.
презентация [517,1 K], добавлен 16.10.2013
