Расчет и выбор оборудования буровой установки, определение показателей его работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра горная электромеханика

Курсовая работа

«Расчет и выбор оборудования буровой установки, и определение показателей его работы»

Вариант №13

Выполнил: студент гр. МОН - 12 - 1б

Вотяков Е.С.

Проверил: Воробель С.В.

Пермь 2015



Содержание

1. Выбор диаметров долот для бурения всех обсадных колонн; тип, диаметры и толщина стенки вышележащих обсадных колонн

2. Расчет и выбор секции обсадной эксплуатационной колонны исходя из внешнего давления и нагрузки от веса колонны. Определение веса в воздухе всей обсадной эксплуатационной колонны

3. Расчет и выбор компоновки низа бурильной колонны для бурения эксплуатационной колонны: выбор диаметра и длины утяжеленных бурильных труб; выбор забойного двигателя, бурильных труб. Расчет бурильной колонны на прочность в верхнем сечении с учетом перепада давления на долоте и забойном двигателе. Определение веса в воздухе бурильной колонны

4. Выбор буровой установки по весу бурильной и обсадной колонн в соответствии с требуемыми коэффициентами запаса на действующие нагрузки

5. Определение требуемой мощности буровой лебедки и её привода для подъема бурильной колонны. Сравнение с техническими характеристиками буровой лебедки, входящей в состав выбранной буровой установки. Вывод о резерве мощности

6. Определение требуемого давления буровых насосов при промывке скважины для наибольшей длины бурильной колонны с учетом фактического расхода рабочей жидкости на забойном двигателе и перепадов давления на долоте и забойном двигателе

7. Определение требуемой мощности буровых насосов. Сравнение с техническими характеристиками насосов, входящих в состав оборудования буровой установки. Вывод о резерве мощности

Выводы по работе, отражение расчетных параметров в сравнении с техническими характеристиками оборудования

Список литературы

1. Выбор диаметров долот для бурения всех обсадных колонн; тип, диаметры и толщина стенки вышележащих обсадных колонн

бурение обсадной колонна долот

1.1 Выбор диаметра долота для бурения эксплуатационной колонны

Выбор диаметра долота для бурения по эксплуатационную колонну осуществляют в зависимости от диаметра муфты используемых обсадных труб.

диаметральный зазор между стенками скважины и муфтами обсадных труб. Зазор между стенками скважины и диаметром муфты должен быть достаточным для беспрепятственного спуска обсадной колонны, и как правило составляет 15-50 мм.

1.2 Выбор диаметра долота для бурения технической колонны и выбор диаметра и тип обсадных колонн

внутренний диаметр технической колонны

?1 - зазор между диаметром стенок скважины и внутренним диаметром обсадных колонн, как правило, равен 6-20 мм

1.3. Выбор диаметра долота для бурения кондуктора

1.4. Выбор диаметра долота для бурения направления

Трубы с короткой треугольной резьбой и муфтой к ним ГОСТ 632-80



2. Расчет и выбор секций обсадной эксплуатационной колонны исходя из внешнего давления и нагрузки от веса колонны. Определение веса в воздухе всей обсадной эксплуатационной колонны.

- внешнее давление

- плотность бурового раствора;

z - расстояние от устья до рассматриваемого сечения;

- плотность жидкости в колонне;

h - расстояние от устья до уровня жидкости в эксплуатационной колонне.

I секция

- предельное внешнее давление

- табличное значение предельного внешнего давления

Выбираем типоразмер труб первой секции 178 х 10.4М

Длина первой секции равна высоте эксплуатационного горизонта

q₁ = 42.8 кг - масса погонного метра

- вес 1-ой секции труб

II секция

Выбираем типоразмер труб второй секции 178 х 9.2М

q₂ = 38.2 кг

Выбираем типоразмер труб третьей секции 178 х 8.1М

q₃ = 33.7 кг

- допускаемая глубина спуска 3-ей секции.

L₂ = z₂ - z₃ = 5600 - 4695 = 905 м

Q₂ = q₂ · L₂ · g = 38.2 · 905 · 10 = 345.7 кH

III секция

Выбираем типоразмер труб четвертой секции 178 х 6.9Р

q₄ = 29.1 кг

L₃ = z₃ - z₄ = 4695 - 2742 = 1953 м

Q₃ = q₃ · L₃ · g = 33.7 · 1953 · 10 = 658.2 кH

Расчет вышележащих секций ведется по страгивающей нагрузке.

Страгивающие нагрузки для соединений обсадных труб по ГОСТ 632-80, рассчитанные по формуле Яковлева-Шумилова



IV секция

Для труб 178 х 6.9Р :

[k] - коэф. запаса прочности по страгивающей нагрузке

[k] = 1.15 … 1.75

Q₄ = q₄ · L₄ · g = 29.1 · 867 · 10 = 252.3 кH

V секция

Выбираем типоразмер труб пятой секции 178 х 8.1Р

q₅ = 33.7 кг

Q₅ = q₅ · L₅ · g = 33.7 · 942 · 10 = 317.5 кH

VI секция

Выбираем типоразмер труб шестой секции 178 х 9.2Р

q₆ = 38.2 кг

Q₆ = q₆ · L₆ · g = 38.2 · 740 · 10 = 282.7 кH

VII секция

Выбираем типоразмер труб седьмой секции 178 х 10.4Р

q₇ = 42.8 кг

пускаемая длина труб 7-ой секции

L₇ = L_скв - L₁ - L₂ - L₃ - L₄ - L₅- L₆ = 6000 - 400 - 905 - 1953 - 867 - 942 - 740 = 193 м

Q₇ = q₇ · L₇ · g = 42.8 · 193 · 10 = 82.6 кH

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆+ Q₇ = 2110.2 кН - вес эксплуатационной колонны



3. Расчет и выбор компоновки низа бурильной колонны для бурения эксплуатационной колонны: выбор диаметра и длины утяжеленных бурильных труб; выбор забойного двигателя, бурильных труб. Расчет бурильной колонны на прочность в верхнем сечении с учетом перепада давления на долоте и забойном двигателе. Определение веса в воздухе бурильной колонны

l_убт - длина УБТ, м;

где Р_дол - осевая нагрузка на долото, Н;

q_убт - вес 1 метра УБТ, Н;

Gзд - вес забойного двигателя, Н;

с_ст - плотность стали, кг/м³.

Трубы УБТС2 - 203

Винтовой забойный двигатель Д4-195

Выбираем бурильные трубы 140 х 10М

G_БК = (q_убт · l_убт + q_бт · l_бт + m_зд)·g - вес бурильной колоны в воздухе

l_бт = L_скв - l_убт - l_зд = 6000 - 120 - 6.4 = 5873.6 м - длина бурильных труб

l_зд = 6.4 м - длина забойного двигателя

G_БК = (214.6 · 120 + 32.0 · 5873.6 + 1190)·10 = 2148.9 кН

- максимальная нагрузка в верхнем сечении

- условие прочности при статической нагрузке

- предел текучести для труб группы прочности «М»

[n] = 1.3 - коэф. запаса прочности

условие выполняется, следовательно, принимаем одноступенчатую колонну СБТ диаметром = 139.7 мм.



4. Выбор буровой установки по весу бурильной и обсадной колонн в соответствии с требуемыми коэффициентами запаса на действующие нагрузки

- максимальная нагрузка от веса бурильной колонны

- коэффициент запаса на действующие нагрузки от веса бурильной колонны

- максимальная нагрузка от веса эксплуатационной колонны

- коэффициент запаса на действующие нагрузки от веса эксплуатационной колонны

Для бурения данной скважины более рационально использовать установку Уралмаш 6500/450

Параметры	Значения
Допускаемая нагрузка на крюке, кН	4500
Условная глубина бурения, м	6500
Наибольшая оснастка талевого механизма	6х7
Диаметр талевого каната, мм	38
Привод буровой установки	Переменного тока
Лебедка	ЛБУ-1500
Мощность лебедки, кВт	1500
Буровой насос	УНБТ-1180
Число насосов	2
Мощность насоса, кВт	1180
Наибольшее давление на выходе из насоса, МПа	35
Наибольшая идеальная подача насоса, м3/с	0.051
Ротор	УР-700
Диаметр проходного отверстия в столе ротора, мм	700
Мощность привода ротора, кВт	800
Статическая грузоподъемность ротора, т	630
Вертлюг	УВ-500 МА
Статическая грузоподъемность вертлюга, т	500
Вышка	ВМА 46-600 ОГ-Р
Полезная высота вышки, м	46



5. Определение требуемой мощности буровой лебедки и её привода для подъема бурильной колонны. Сравнение с техническими характеристиками буровой лебедки, входящей в состав выбранной буровой установки. Вывод о резерве мощности

- мощность на подъемном валу, кВт;

- вес подвижных частей талевой системы, кН;

- КПД талевой системы;

- минимальная рабочая скорость.

- вес талевого блока;

- вес талевого каната;

- вес крюка;

- вес элеватора.

- полезная высота вышки, м;

- кратность оснастки.

- масса 1м талевого каната, кг;



- требуемая мощность привода лебедки, кВт;

- количество двигателей;

- коэффициент перегрузки;

- КПД подъемного вала.

- резерв мощности буровой лебедки, %

- номинальная мощность буровой лебедки ЛБУ-1500, кВт

Резерв мощности буровой лебедки составил 23.1%



6. Определение требуемого давления буровых насосов при промывке скважины для наибольшей длины бурильной колонны с учетом фактического расхода рабочей жидкости на забойном двигателе и перепадов давления на долоте и забойном двигателе

- подача насоса, м³/с

- площадь затрубного пространства, м²

- скорость рабочей жидкости

- удельная подача насоса

- площадь забоя, дм²

- расход жидкости забойного двигателя,

Выбираем наибольшую подачу



- требуемое давление буровых насосов, МПа;

МПа - потеря давления в манифольде;

- потеря давления на замках бурильным труб, МПа;

- потеря давления в утяжеленных бурильных трубах, МПа;

- потеря давления в бурильных трубах, МПа;

- перепад давления на забойном двигателе;

- перепад давления на долоте;

- потеря давления в первом кольцевом пространстве, МПа;

- потеря давления во втором кольцевом пространстве, МПа;

- потеря давления в третьем кольцевом пространстве, МПа.

- коэффициент линейных потерь

КП1:

КП2:

- длина технической колонны

КП3:



7. Определение требуемой мощности буровых насосов. Сравнение с техническими характеристиками насосов, входящих в состав оборудования буровой установки. Вывод о резерве мощности

- полезная мощность буровых насосов, кВт

- требуемая мощность буровых насосов, кВт;

- коэффициент запаса мощности;

- КПД насоса;

- КПД трансмиссии.

- резерв мощности буровых насосов, %

- номинальная мощность буровых насосов УНБТ-1180

Резерв мощности буровых насосов составил 54%



Выводы по работе, отражение расчетных параметров в сравнении с техническими характеристиками оборудования

В данной работе был выполнен расчет и выбор буровой установки, а также определены показатели его работы:

· Выбраны диаметры долот для бурения всех обсадных колонн

Диаметр долота для бурения направления составил 558.8 мм

· Рассчитаны секции обсадной эксплуатационной колонны. Определен вес эксплуатационной колонны, который составил 2110.2 кН

· Рассчитана компоновка низа бурильной колонны для бурения эксплуатационной колонны. Рассчитана бурильная колонна на прочность в верхнем сечении. Определен вес бурильной колонны, который составил 2148.9 кН

· Выбрана буровая установка Уралмаш 6500/450

· Определена требуемая мощность привода буровой лебедки, которая составила 1153.5 кВт

· Определено требуемое давление буровых насосов, которое составило 24.4 МПа

· Определена требуемая мощность буровых насосов, которая составила 1087.8 кВт



Список литературы

1. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы - М.: Недра, 1988. - 501 с.

2. Сароян А.Е. Трубы нефтяного сортамента: Справочник - М.: Недра, 1987. - 488 с.

3. Иогансен К.В. Спутник буровика: Справочник - М.: Недра, 1990. - 303 с.

4. Абубакиров В.Ф. и др. Буровое оборудование: Справочник - Т .2: - М: Недра, 2003. - 494 с.

Размещено на Allbest.ru

...