1.11.Крепление скважин обсадными трубами.

Стенки скважин крепят, спуская в них обсадные трубы и цементируя затрубное пространство. При роторном бурении на воду для крепления скважин в основном применяют цельнотянутые трубы. Обсадные трубы изготовляют длиной 6—13 м.

Ввиду небольшой высоты мачт при буровых установках обычно применяют трубы длиной от 6 до 9 м, а при бурении глубоких скважин — от 9 до 13 м. Для шахтового направления или кондуктора используют сварные трубы диаметром 426—478 мм.

Оснастка низа колонны из стальных обсадных труб

Для придания жесткости нижнему концу колонны и лучшего ее направленпя при спуске в скважину применяют башмаки из толстостенных патрубков с направляющими пробками, изготовляемым из чугуна, дерева пли бетона.

Внутренний диаметр башмака должен быть равен внутреннему диаметру труб, а наружный — наружному диаметру муфт обсадной колонны.

Башмаки изготовляют из муфтовой заготовки длиной 250—400 мм. На нижнем конце башмака с внутренней стороны снимают фаску, чтобы создать направление для долота при подъеме его в башмак; с наружной стороны делают незначительный скос, чтобы кромка башмака при спуске не задевала стык труб предыдущей колонны.

Чугунные пробки ввинчивают в нижнюю часть башмака; изготовляют их комплектно с башмаком.

Деревянные пробки изготовляют круглые точеные или крестообразные. Крестообразные пробки применяют при спуске неглубоких колонн большого диаметра (свыше 325 мм).

Бетонные пробки изготовляют из высококачественного цемента и битой гальки размером 2—3 мм. Башмак с бетонной пробкой делают за несколько дней до спуска колонны.

При спуске тяжелых колонн для разгрузки вышки и бурового оборудования (лебедки, талевого блока) пользуются обратными клапаиами тарельчатого типа из чугуна.

Обратный клапан устанавливают в нижней части колонны, в первой муфте выше башмака, в муфте между стыками двух труб. Муфту с установленным обратным клапаном приваривают с обоих концов к трубам.

Для остановки цементировочных пробок при цементировании скважин применяют упорное стопкольцо, представляющее собой чугунную шайбу толщиной 15—20 мм

Для центрирования колонны в скважине и обеспечения лучших условий на колонне иногда устанавливают направляющие фонари различной конструкции.

 Для установки фонарей указанной конструкции необходим затрубный просвет не менее 30 мм; кроме того, они затрудняют спуск колонны, в результате чего возможно образование сальников.

2.Основная часть.

Задание 1.

Определение длины хода и диаметра плунжера

обеспечивающих максимальную производительность насоса

Штанговый глубинный насос в подавляющем большинстве случаев представляет собой насос одинарного действия с проходным плунжером. Такие насосы в различных модификациях позволяют отбирать пластовую жидкость с дебитом до 400 т/сут. при глубинах до 3500 м.

Независимо от конструкции, все глубинные насосы подразделяются, на две группы: вставные и трубные. У трубных насосов цилиндр встроен в компоновку НКТ и может быть извлечён из скважины только после подъёма всех НКТ. Плунжер насоса и узел всасывающего клапана опускают и извлекают из скважины с помощью колонны штанг.

У вставных насосов весь агрегат в собранном виде спускают и поднимают на колонне штанг, а его крепление к низу НКТ осуществляется с помощью специальной замковой опоры.

Оба типа насосов имеют плунжер, соединённый с колонной штанг и снабжённый нагнетательным клапаном. Плунжер перемещается в цилиндре, имеющем в нижней части впускной клапан. Вставной насос имеет замковую опору, при помощи которой он фиксируется в рабочем положении.

Определение длины хода плунжера.

Длина хода плунжера (по статической теории) для глубины спуска насоса L < 1500 м:

(м) (1),

где s – длина хода сальникового штока в м; n – число качаний в минуту; – потери хода от удлинения насосных штанг и труб:

(2),

где – площадь поперечного сечения плунжера, см²; – площадь поперечного сечения штанг, см²; – площадь поперечного сечения тела НКТ, см²; Е = 2,1 × кгс/см² – модуль упругости стали; – плотность жидкости в скважине.

Длина хода плунжера для L > 1500 определяется по формуле И.А Чарного (динамическая теория):

(3),

где – угол сдвига фаз в движении плунжера и сальникового штока

; а = 5100 м/с – скорость звука в материале штанг; (м).

Увеличение диаметра плунжера приводит к повышению производительности глубинного насоса только до определенного предела, т.к. одновременно с этим увеличиваются потери хода из-за упругих деформаций НКТ и штанг. Увеличение диаметра плунжера сверх этого предела при неизменных длине хода и числе качаний ведёт к уменьшению производительности.

Для любой глубины спуска насоса существует некоторый предельный диаметр плунжера, при котором можно получить максимальную производительность. Она может быть получена при таком диаметре плунжера, при котором потери хода от упругих деформаций равны половине хода сальникового штока.

Определение максимальной производительности насоса.

Для случая, когда НКТ не заякорены, максимальная площадь плунжера определяется по формуле:

(см²)(4),

откуда .

Если НКТ заякорены, то они не испытывают упругих деформаций поэтому формула для определения диаметра плунжера, обеспечивающего максимальную производительность, примет вид:

и (5),

где – динамический уровень в скважине.

Исходные данные для расчетов:

Диаметр плунжера насосов – 32 мм

Диаметр насосных штанг – 22 мм,

Наружный диаметр НКТ – 73 мм

Внутренний диаметр НКТ – 62 мм

Плотность жидкости – 900 кг/м³

Глубина спуска насоса -1200м

Число качаний в минуту-6

Динамический уровень в скважине – 1100

Решение:

Определение длинны хода плунжера:

Длина хода плунжера для глубины спуска насоса при L < 1500 м определяется следующим образом:

_т = м^2;

_шт = = м²