Количество промывочной жидкости, потребной для бурения скважины, по формуле:

V=V_П+V_Р+а*V_C,

где V_П - объем приемных емкостей буровых установки V_П =50м³,

V_Р - объем раствора, при фильтрации, поглощения и очистке от шлама,

а - коэффициент запаса раствора,

V_C - объем скважины.

V_Р = n * l,

где n = 0,15 м³/м - норма расхода бурового раствора,

l - длинна интервала.

V_C = 0,785*(D_C*k_к)²*l,

где - D_C - диаметр ствола скважины,

k_к - коэффициент кавернозности k_к = 1,3.

Интервал 0-550:

V_Р.К. = 0,15 * 550 = 82,5 м³;

V_C.К. = 0,785*(0,2953*1,3)²*550 = 63,3 м³;

V_К = 50 + 82,5 + 1,5 * 63,3 = 227,5 м³.

При бурении под эксплуатационную колонну используем раствор, применяемый для бурения под кондуктор. Тогда дополнительный объем раствора найдем следующим образом:

V_Р.ЭК. = 0,15*(1300-550) = 112,5 м³;

V_C.ЭК. = 0,785*(0,2953*1,3)²*750 = 86,8 м³;

V_ЭК = 50 + 112,5 + 1,5 * 86,8 = 292,7 м³.

Определим потребное количество материалов для приготовления бурового раствора. Количество глинопорошка необходимого для приготовления 1 м³ глинистого раствора определяем по формуле:

где _гл - плотность сухого глинопорошка, равная 2600 кг/м³;

_в-плотность воды, равная 1000 кг/м³;

m - влажность глинопоршка, равная 0,05.

Количество воды для приготовления 1 м³ глинистого раствора:

где _р - плотность раствора.

Количество воды для приготовления бурового раствора, для i-го интервала:

где V_i - объем i-го интервала.

Количество глинопорошка, потребное для i - го интервала:

Результаты расчетов потребного количества воды и глинопорошка

Определим необходимое количество химических реагентов для обработки бурового раствора по интервалам бурения:

где С¹ - концентрация химического реагента в весовых процентах;

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.

3. Выбор способа бурения

скважина бурение пласт раствор

Основные требования к выбору способа вращения долота определяются необходимостью обеспечения успешной работы, проводки ствола скважины с высокими технико-экономическими показателями.

Выбор способа бурения зависит от технической оснащенности предприятия (парк буровых установок, буровых труб, забойных двигателей и т.п.), опыта бурения в данном районе.

Для бурения данной скважины выбираем бурение с помощью гидравлических забойных двигателей. Турбинный способ обладает рядом преимуществ по сравнению с роторным способом бурения:

· механическая скорость выше, чем при роторном способе бурения;

· облегчает отклонение ствола в требуемом направлении;

· можно использовать все виды промывочной жидкости за исключением аэрированной;

· возможность применения в колонне бурильных труб легкосплавных и тонкостенных стальных труб;

· улучшаются условия работы, отсутствуют шум и вибрация.

Расчет бурильной колонны

Исходные данные:

· скважина вертикальная;

· глубина бурения 1300 м;

· способ бурения - турбинный;

· диаметр долота D_д = 215,9 мм;

· нагрузка на долото G = 170 кН;

· плотность бурового раствора = 1100 кг/м³;

· турбобур 3ТСШ1-195;

Расчет УБТ:

D_убт = (0,750,85)* D_д;

D_убт = 0,8*215,9 = 172,7 мм.

Выбираем УБТ диаметром D_убт = 178 мм.

Затем найдем диаметр СБТ для D_убт = 178 мм.

D_сбт = 0,75*215,9 = 175,5 мм.

Выбираем предварительно тип СБТ-ТДПВ 127х9, трубы группы прочности «Д» - бурильные трубы с приварными замками диаметром 127 мм, толщиной стенки трубы 9 мм.

Найдем длину УБТ для бурения забойным двигателем:

где G_д - нагрузка на долото при бурении забойными двигателями;

- коэффициент облегчения трубы в промывочной жидкости;

q₀ - вес УБТ диаметром 178 мм, q₀ = 156 кг;

G_зд - вес забойного двигателя, G_зд = 4790 кг;

Р_кр^III - критическая нагрузка третьего порядка.

где _п - плотность промывочной жидкости, _п = 1100 кг/м³,

₀ - плотность материала труб, ₀ = 7800 кг/м³;

где l_кр - критическая длина УБТ;

Примем l_убт = 132 м, т.е. 5 свечей длинной по 24 метра и 1 секция УБТ, длинной 12 м.

Определим вес УБТ:

Определим длину СБТ:

где q₀ - вес 1 м СБТ диаметром 127 мм, q₀ = 262 н/м;

G_сбт - полный вес СБТ;

Длина свечи 24 м, поэтому примем количество свечей равное 30, а длина стальных труб 720 м.

Найдем длину ЛБТ:

где L - глубина скважины по стволу L_сбт = 1300 м;

L_сбт - длина СБТ = 720 м;

L_убт - длина УБТ = 132 м;

L_эд - длина ЗД = 26 м;

Произведем расчет растягивающих напряжений при подъеме бурильной колонны.

Разобьем колонну на характерные участки, т.е. отметим точки перехода одного вида труб в другой, переход УБТ в турбобур.

Результаты разбивки бурильной колонны на участки

Расчет напряжений в колонне ведем по методу Сушона, основываясь на том, что в конце колонны усилия Т_н = 0.

где Т_в - нагрузка в верхней части колонны;

Т_н - нагрузка в нижней части колонны;

- средней зенитный угол;

- изменение среднего угла на участке;

l - длина участка;

q - вес 1 метра трубы на участке длины l;

в - коэффициент облегчения в промывочной жидкости бурильной колонны, в = 0,86;

f - коэффициент сопротивления движения бурильной колонны о стенки cскважины, f = 0,3;

Участок 0 - 1:

Участок 1 - 2:

Участок 2 - 3:

Определим растягивающие напряжение:

где S_к - площадь канала внутри трубы;

S_т - площадь сечения трубы, м²;

где d_вн - внутренний диаметр ЛБТ равный 125 мм;

где D - наружный диаметр трубы;

у_р для третьего участка:

у_р для второго участка:

Определим результирующие напряжение для второго и третьего участков по следующей формуле:

где у_рез - результирующее напряжение, Мпа;

у_р - растягивающее напряжение, Мпа;

у_и - изгибающие напряжение, Мпа;

Изгибающие напряжение в нашем случае равно нулю т.к. скважина вертикальная.

где [n_р], n_р - допустимый и фактический коэффициенты запаса прочности, [n_р] = 1,45;

у_т - предел текучести материала труб, у_т = 300 Мпа;

Проверим сечение третьего участка на прочность:

ЛБТ 147х11 удовлетворяют прочности.

Проведем расчет на прочность ЛБТ 147х11 в клиновом захвате:

Т₃ = 330 кН при f = 0;

Для ЛБТ 147х11, Т_доп =1180 кН;

Т₃ = 330 кН < [Т] = 1180 кН; - Условие прочности в клиновом захвате выполняется.

Результаты расчетов

4. Выбор компоновок бурильного инструмента

Правильно выбранная компоновка позволяет без осложнений, с наименьшими затратами пробурить скважину до проектной глубины.

Для разрушения горной породы применяем трехшарошечные долота. С целью создания осевой нагрузки на долото и для повышения жесткости бурильной колонны применяем УБТ. Для передачи вращения долоту используют турбобуры. Бурение под кондуктор ведется ротором.

Компоновка бурильной колонны

5. Проектирование режима бурения