Тема 8: Выбор и расчет бурильной колонны.

Практическое занятие № 15.Расчет компоновки УБТ.

Цель работы: выбор и расчет КНБК.

Исходный материал: ГТН. исходные донные.

Ход выполнения работы:

1. Краткое объяснение преподавателем элементов бурильной колонны.

2. Самостоятельное чтение теоретического материала 15.

3. Самостоятельное проведение расчета КНБК и заполнение таблицы.

Теоретический материал 15:

. Расчет компоновки УБТ.

В общем случае УБТ являются частью компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК), в которую, кроме них, долота и двигателя, входят центрирующие элементы (калибраторы, центраторы и т.п.), необходимые для проводки скважины согласно заданному профилю. Проектирование КНБК, учитывающее траекторию скважины, в данных методических указаниях не рассматривается.

Расчет КНБК заключается в определении

диаметров и длины ступеней УБТ, обеспечивающих заданную нагрузку на долото при наибольшей устойчивости и прочности компоновки. Последняя может состоять из одной или нескольких ступеней УБТ с диаметрами, уменьшающимися по направлению от долота к бурильным трубам. Рекомендуемые диаметры бурильных труб d_н в зависимости от диаметра долот, которыми ведется бурение, приведены в табл. 8.1.(или таб 8.9.)

Рекомендуемые сочетания наружных диаметров элементов бурильных колонн в зависимости от диаметров долот Таблица 8.1

Диаметр долот, мм	Диаметр забойного двигателя, мм	Диаметр круглых УБТ, мм		Диаметр СБТ, мм	Диаметр АБТ,мм
		с забойным двигателем	при роторном способе
139,7-146,0	85	73; 89	108	73	-
149,2-158,7	137	120	120	73; 89	73; 93
165,1-171,4	127	120	120; 133	89	93
187,3-200,0	164; 172	146	146	114	129
212,7-244,5	195	178	178	127; 140	129; 147
250;8	215	203	203	140	147
269,9	240	219; 229	219; 229	140	147
295,3	240	229	229; 245	140	147
311,1-320	240	229	245; 254	140	-
349,2-393,7	240	229	273	140	-
445,5 и более	240	229	299	140	-

Диаметр основной нижней (первой) ступени УБТ выбирают, исходя из диаметра долота (жесткости обсадной колонны, под которую ведется бурение) и условия (осложненные и неосложненные) в пределах

(8.1)

где d_УБТ(1) – диаметр первой ступени УБТ

d_д - диаметр долота.

При бурении скважин долотами с диаметрами d_д ≤ 295,3 мм в неосложненных условиях значение соотношения (8.1) выбирают ближе к верхнему пределу (0,85), а при бурении большими диаметрами или в осложненных условиях его принимают вблизи нижнего предела (0,65).

Рекомендуется, чтобы при бурении забойными двигателями их диаметр был равен, или несколько больше диаметра нижней ступени УБТ. В табл. 8.1 даны подобранные по формуле (8.1) диаметры забойных двигателей и первых ступеней УБТ.

В зависимости от применяемого способа и условий бурения по табл. 8.2 выбирают тип УБТ.

Характеристика УБТ

Таблица 8.2

Тип	Диаметры, мм		Масса 1м, кг	Момент свинчивания, кН.м, при группе прочности материала
	Наружный	Внутренний		Д	К	Л	М
1	2	3	4	5	6	7	8
УБТС2-120	120	64	63,5	-	-	7-14	8-16
УБТС2-133	133	64	84,0	-	-	10-22	12-27
УБТ-146	146	74	97,6	10-16	12-19	-	-
УБТС2-146	146	68	103,0	-	-	13-31	15-36
УБТ-178	178	90	145,0	19-32	22-38	-	-
УБТС2-178	178	80	156,0	-	-	25-64	29-74
УБТ-203	203	100	192,0	31-54	37-64	-	-
УБТС2-203	203	80	214,6	-	-	36-93	41-107
УБТ-219	219	112	225,1	27-46	31-54	-	-
УБТС2-229	229	90	273,4	-	-	41-107	47-123
1	2	3	4	5	6	7	8
УБТ-245	245	135	267,4	40-69	47-82	-	-
УБТС2-254	254	10	336,1	-	-	67-178	78-205
УБТС2-273	273	100	397,9	-	-	69-181	79-210
УБТС1-299	299	100	489,5	-	-	70-186	81-215

Желательно сбалансированные УБТС1 и УБТС2 использовать при роторном способе бурения и бурении в осложненных условиях; горячекатаные УБТ – при бурении с забойными двигателями.

Для обеспечения планового перехода по жесткости от КНБК к бурильным трубам число ступеней в компоновке КНБК должно быть таким, чтобы при переходе к БТ и переходах между ступенями выполнялось условие

(8.2)

где n = 1,2 …. Номер ступени УБТ, отсчитываемый снизу вверх. При переходе от последней ступени УБТ к бурильным трубам в соотношении (5.2) следует принимать d_{убт (n+1)} = d_н. Нижняя (первая) секция УБТ многоразмерной компоновки КНБК, предназначенная для создания основной части нагрузки на долото, должна иметь длину

l_УБТ(1) = λ₁ l_УБТ ﴾ 8.3﴿

где l_УБТ – общая длина УБТ, м;

λ₁ = 0,7÷0,8 – эмпирический коэффициент. В осложненных условиях бурения его уменьшают до λ ≥ 0,4. Если УБТ одноразмерная, то λ₁=1.

На практике число ступеней УБТ в КНБК обычно не превышает трех. Общую длину УБТ при одно-двух-и трехразмерной конструкции КНБК в зависимости от нагрузки на долото, угла наклона скважины и плотности промывочной жидкости определяют по формуле

﴾ 8.4﴿

где P_д – осевая нагрузка на долото, Н; G_зд – масса забойного двигателя, кг; ρ, ρ_м – плотность жидкости и материала УБТ, кг/м³; g – ускорение силы тяжести, м/с², q_убт(1), q_убт(2), q_убт(3) – масса погонного метра первой, второй и третьей ступени УБТ, кг/м ; n – число ступеней УБТ; α – угол отклонения УБТ от вертикали, град ( в вертикальных скважинах α = 0). Для трехразмерной КНБК n = 3; для двухразмерной q_убт(3) = 0, n = 2; для одноразмерной q_убт(2) = q_убт(3) = 0 и λ₁ = 1.

Для определения общей длины l_убт следует вначале задаться коэффициентом λ₁. Если КНБК двухразмерная, то длина первой ступени l_убт(1) вычисляется по формуле (5.3), второй l_убт(2) = l_убт - l_убт(1).

Если КНБК трехразмерная, то длина второй и третьей ступеней находится по формуле

(8.5)

Для обеспечения прочности резьбовых соединений УБТ между собой должны крепиться с крутящими моментами, приведенными в табл. 5.2.

Общий вес компоновки вместе с забойным двигателем в жидкости вычисляется по формуле

(8.6)

Общая длина компоновки

l_кнбк = l_зд + l_убт(1) + l_убт(2) + l_убт(3) (8.7)

Контрольные вопросы.

1. В чем заключается расчет КНБК.?

2. Для чего рассчитывается КНБК?

3. Из каких условий выбирается первая(нижняя) секция УБТ.?