I=п/64(D4-d4), см4
ГдеDи d - наружный и внутренний диаметр трубы, см.
D = 10,2 см.
d = 8,3 см
I=3,14/64(10,24-8,34)=308,8 см4
Определим длину полуволны для сечения над УБТ по формуле:
где 
- угловая скорость вращения колонны, рад/с;
Она определяется следующим образом:
Рад/с
- вес 1м трубы, кг/см (вес 1м труб 102x10 равен 22,4 кг).
Определим стрелу прогиба по формуле:
где 
- диаметр скважины, см;
- диаметр замка (согласно данным 
).
Диаметр скважины определяем по формуле:
.
где 
- диаметр долота, см.
;
.
3.9 Выбор долот для бурения.
Выбор долота производится по породам геологического разреза, необходимо произвести классификацию горных пород геологического разреза и выделить характерные пачки. Классификация горных пород осуществляется на основе их классификационных характеристик. К классификационным характеристикам горных пород, от которых наиболее явно зависят показатели работы долот в каждых заданных геологических условиях, относятся твердость, абразивность и сплошность.
3.9.2 Разделение горных пород на пачки по буримости.
Разделение горных пород на пачки производятся в соответствии с глубинами спущенных обсадных колонн.Направляющая колонна спускаемая на интервал от 0 до 30 метров сложена преимущественно глинами с включающих в себя мягкие обуглившихся растительных остатков и слабосцементированными мергелями, глины и мергели входят в 2-3 категории по твердости. По группе абразивности – малоабразивные. Кондуктор колонна спускаемая на глубину 510 метров, данный интервал от 30 до 510 метров сложен преимущественно песчаниками, глинами и известняками.В сцементированныхглинах и песчаниках встречаются многочисленные обломки, отпечатки раковин,глинисто-известняковые толщи содержащие нижние части глинистых пород, в верхнихчастях содержат мощные пачки известняков. Известняки и песчаники входят в 3-5 категории по твердости.По группе абразивности –малоабразивные породы. Эксплуатационная колонна спускается на глубину 1800 метров. Интервал от 510 до 1800 м сложен преимущественно глинами, песчаниками и алевролиты. Алевролиты – песчанистые по твердости относятся 4-5 категории твердости. По абразивности – малоабразивные.
3.9.3 Выбор и обоснование марок и типоразмеров долот.
До 95 % объема буровых работ выполняется шарошечными долотами. Для бурения под эксплуатационную колонну по расчетным данным нам известно что диаметр долота составляет 151 мм из разделения горных пород на пачки известно что данный интервал сложен средними по твердости (до V категории) породами, в глинах и песчанниках целисообразно бурить долотами с центральной промывкой так как с применением гидромониторной промывки глины будут забивать породой центр шарошек и препятствовать их вращению. Долота ЦВ в большинстве случаев используются при роторном бурении для пород средней твердости и средней твердости с пропластками твердых пород. Маркировка долота:III 151 С-ЦВ (З-88).
Для бурения под кондуктор колонну по расчетным данным известно что диаметр долота 244,5 мм из разделения горных пород на пачки нам известно что данный интервал сложен, средними по твердости (до Vкатегории) породами. целисообразно бурить долотами с центральной промывкой так как с применением гидромониторной промывки глины будут забивать породой центр шарошек и препятствовать их вращению, на подшипниках качения, долото трёх шарошечное. Маркировка долота:III 244,5 С-ЦВ (З-121).
Для бурения под направляющую колонну по расчетным данным нам известно что диаметр долота 349,5 мм из разделения горных пород на пачки нам известно что данный интервал сложен абразивными, мягкими породами (до III категории) породами. В мягких породах целесообразно использовать центральную промывку, на подшипниках с телами качения, долото трёх шарошечное. Маркировка долота:III 349,5 М-ЦВ (З-152).
| Долота шарошечные производства ОАО Уралбурмаш | |||||||||||
| Диаметр | Обозначение долота | Присоеденительная резьба Pin Size | Рекомендуемые режимы бурения | ||||||||
| Дюйм | мм | Система ВБМ-групп | ГОСТ 20692-2003 | Код | ГОСТ 50864-96 | API 7-1 | Масса, кг | Частота вращения, об/мин | Нагрузка, кН | ||
| 5 15/16 | V-С22-R1125 | С-ЦВ | З - 88 | 3 1/2 Reg | 11,5 | 600 - 40 | 50 - 130 | ||||
| 9 5/8 | 244,5 | V-C22-R1298 | С-ЦВ | З - 121 | 4 1/2 FH | 39,2 | 600 - 40 | 90 - 210 | |||
| 13 3/4 | 349,2 | V-C21-R1405 | М-ЦВ | З-152 | 6 5/8 Reg | 104,0 | 300-40 | 150-300 | |||
3.10 Выбор буровой установки.
Скважину бурят при помощи буровой установки, представляющей собой сложный комплекс машин, механизмов, аппаратуры, металлоконструкций, средств контроля и управления, расположенных на поверхности.
В комплект буровой установки входят: вышка для подвешивания талевой системы и размещения бурильных труб, оборудования для спуска и подъема инструмента, оборудования для подачи и вращения инструмента, насосы для прокачивания промывочной жидкости, силовой привод, механизмы для автоматизации и механизации СПО и тд.
Различные условия и цели бурения при наличии большого разнообразия глубин и конструкций скважин не могут быть удовлетворены одним типоразмером буровой установки, отечественная промышленность (ОАО «Уалмаш»и ОАО «Волгоградский завод буровой техники») выпускает ряд буровых установок (БУ).
3.10.1 Расчет веса колонны обсадных и бурильных труб с учетом компоновки.
Расчет веса колонны обсадных и бурильных труб производится по формуле:
, МН
где 
- длина колонны труб, м;
- вес 1 метра трубы, Н/м.
Расчет производим для эксплуатационной колонны:
GУБТ = 84*155= 13020 кг.
GБ.Т. =(1800-155)*22,4 =35848кг.
GОБС = 1800*22,35 = 40230кг.
GБТ+УБТ= 13020 + 35848 = 48868 кг
Расчет длякондуктор колонны:
GУБТ = 371*174=64554 кг.
GБ.Т. =(510 - 174)*32 = 24726 кг.
GОБС = 510*46,76 =23847 кг.
GБТ+УБТ= 64554+24726 = 89280кг
Из расчетов следует что самой тяжелой является колонна УБТ и БТ для бурения под кондуктор, масса которой составляет 89280кг.
Массу переводников и долот мы внимание не принимаем т.к. они не предадут существенных изменений.
3.10.2 Выбор и обоснование буровой установки.
Исходя из глубины бурения 1800м, и веса колонны кондуктора, которая является самой тяжелой при бурении. Была выбрана буровая установка МБУ-125 (рис 3.10.1)
Назначение буровой установки МБУ-125:
бурение разведочных, эксплуатационных скважин, проведение КРС, в том числе для работ по зарезке второго ствола в действующих скважинах и других видов работ по строительству скважин.
Конструктивные особенности и преимущества:
Буровая установка состоит из отдельных блоков, смонтированных на полуприцепах, которые перевозятся с помощью универсальных тягачей, что обеспечивает ее мобильность и значительно уменьшает время на переезд со скважины на скважину.
Привод гидросистемы установки осуществляется от дополнительной коробки отбора мощности, что позволяет проводить монтаж и демонтаж на скважине без подключения электроэнергии и разгружать привод при проведении спускоподъемных операций;
Крепление ветровых оттяжек мачты осуществляется на консолях поперечной балки подроторного основания, что не требует установки якорей и повышает мобильность.
Наличие динамометров усилия на грузовых оттяжках.
Наличие двух пневматических линий (основная от компрессора подъемника, вспомогательная от блока компрессоров) обеспечивает их дублирование и увеличение подачи воздуха при необходимости.
Возможность регулировки параметров работы буровых насосов с площадки бурильщика.
Выдвижение верхней секции вышки производится с помощью буровой лебедки, как от основного, так и от аварийного привода.
Наличие пневмоуправляемого с пульта бурильщика тормоза ротора.
Оригинальная система соединения разъемных элементов с помощью специальных пальцев без использования резьбовых соединений, что позволяет уменьшить время монтажа и демонтажа блоков.
Многомодульный энергосиловой блок, в котором размещены:
- трансформаторный модуль;
- модуль управления параметрами работы комплекса;
- модуль дизельного генератора и блока компрессоров.
Система контроля параметров бурения с архивированием позволяет вести контроль за правильностью хода ведения буровых работ и спускоподъемных операций.
Предусмотрена возможность вывода параметров бурения на ПК бурового мастера в реальном режиме времени с их записью, кроме того, имеется энергонезависимый блок с записью основных параметров (давление в подающем манифольде и вес на крюке).
Рис 3.10.1
Технические характеристики
| Номинальная нагрузка на крюке Кн(т) | 1250 (125) |
| Монтажная база - шасси | самоходная внедорожная платформа |
| Двигатель дизельный "Caterpillar с искрогасителем " (кВт) | |
| Условная глубина бурения, м(бурильные трубы, массой 30 кг/м) | |
| Скорость подъема крюка, м/сот основного привода | 0..1,59 |
| Длина бурильной свечи, м | 18 - 20 |
| Вышка - двухсекционная, телескопическая с открытой передней гранью. | |
| Высота вышки, м |
3.11 Показатели работы долот и режимы бурения.
3.11.1 Расчет осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент
При расчете осевой нагрузки на долото используют один из основных методов:
- Статистический анализ отработки долот в аналогичных геолого-технических условиях.
При статистическом расчете осевой нагрузки Рдиспользуется формула
Pд=qDд, кН
где, q – удельная нагрузка на один миллиметр диаметра долота, кН/мм;
Dд – в мм.
Значения удельных осевых нагрузок для шарошечных долот приведены в табл. 3.8.3
Расчет осевой нагрузки на долото для бурения интервала под эксплуатационную колонну:
Долото марки:III 151 С-ЦВ
Pд1=0,2*155=31 кН;
Pд2=0,5*155=77,5 кН;
Расчет осевой нагрузки на долото для бурения интервала под кондуктор:
Долото марки:III 244,5 С-ЦВ
Pд1=0,2*244,5=48,9 кН;
Pд2=0,5*244,5=122,25 кН;
Расчет долота для бурения под направляющую колонну:
Долото марки:III 349,5 М-ЦВ
Pд1=0,2*349,5=69,9 кН;
Pд2=0,5*349,5=174,75 кН;
3.11.2Расчет частоты вращения породоразрушающего инструмента:
Каждому классу пород и типу долот соответствуют свои оптимальные частоты вращения инструмента, при которых разрушение горных пород максимально. Для безопорных долот расчет производится только из условия создания необходимой линейной скорости на периферии долота. Расчет в этом случае ведется по формуле:
об/мин,
где Vл –рекомендуемая линейная скорость на периферии долота, м/с;
Dд – м.
Для шарошечных долот линейная скорость принимается:
в породах М – 3,4-2,8 м/с;
в породах МС – 2,8-1,8 м/с;
в породах С – 1,8-1,3 м/с;
в породах СТ – 1,5-1,2 м/с;
в породах Т – 1,2-1,0 м/с;
в породах К – 0,8-0,6 м/с.
Для бурения под эксплуатационную колонну долотом марки: III 151 С-ЦВ
(об/мин)
(об/мин)
Для бурения подкондуктор колонну долотом марки: III 244,5 С-ЦВ
(об/мин)
(об/мин)
Для бурения под направляющую колонну долотом марки: III 349,5 М-ЦВ
(об/мин)
(об/мин)
3.11.3 Расчет расхода количества жидкости на долото
Расчет расхода количества жидкости на долото осуществляется по формуле:
Q=n1 
(D2скв –d2б.т)vв.п
Где Q –расход п/ж,м3/с; n1 - коэффициент, учитывающий увеличение диаметра скважины для мягких пород 1,05, для средних 1,17, для твёрдых 1,3; vв.п –скорость восходящего потока для бескернового бурения vв.п= 0,4-0,8 п/ж, м/с.
Расход количества жидкости под эксплуатационную колонну:
Марка долота:III 151 С-ГНУ.
Q1=1.17*0.785(0.1512-0.1022)*0.4=0.0045 м3/с=4,5 л/с
Q2=1.17*0.785(0.1512-0.1022)*0.8=0.0091 м3/с=9,1 л/с
Расход количества жидкости под кондуктор колонну:
Марка долота:III 244,5 С-ГНУ.
Q1=1.17*0.785(0.24452-0.1402)*0.4=0.014 м3/с=14 л/с
Q2=1.17*0.785(0.24452-0.1402)*0.8=0.029 м3/с=29 л/с
Расход количества жидкости под направляющую колонну:
Марка долота:III 349,5 М-ЦВ.
Q1=1.05*0.785(0.34922-0.1682)*0.4=0.030 м3/с=30 л/с
Q2=1.05*0.785(0.34922-0.1682)*0.8=0.061 м3/с=61 л/с
Сводная таблица режимов бурения
| Типоразмер и марка долота. | Осевая нагрузка. Pд,удельная осевая нагрузка Pу,кН | Частота вращения, линейная скорость. n, Vл | Расход промывочной жидкости, скорость восходящего потока. Q, vв.п | |||
| кН | кН | об/мин | м/с | л/сек | м/с | |
| III 151 С-ЦВ | 31-78 | 50-130 | 227-164 | 1,8-1,3 | 0,4-0,8 | |
| III 244,5 С-ЦВ | 49-123 | 90-210 | 140-101 | 1,8-1,3 | 0,4-0,8 | |
| III 349,5 М-ЦВ | 70-175 | 150-300 | 185-153 | 3,4-2,8 | 0,4-0,8 |
4 ОХРАНА ТРУДА ПРИРОДЫ И НЕДР
4.1 Техника безопасности при бурении скважин
4.2 Производственная санитария
4.3 Меры по обеспечению пожарной безопасности
4.4 Охрана окружающей среды
5.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Таблица исходных данных ТЭП, объемов и видов работ по строительству скважин.
| №п/п | Наименование показателя | Величина показателя, другая необходимая информация |
| Цель строительства скважин (разведка, эксплуатация, другое) | Эксплуатация | |
| Способ бурения (роторный, другой) | Роторный | |
| Вид бурения (скважины вертикальные, наклонные) | Вертикальный | |
| Тип буровой установки (марка) | МБУ-125 | |
| Количество скважин | ||
| Глубина каждой скважины, п.м | ||
| Бурение под направляющую колонну: | - | |
| 7.1 | диаметр бурения, мм | 349,2 |
| 7.2 | метраж (объем бурения), п.м | |
| 7.3 | категории пород с указанием проходки (п.м) по каждой категории | II-100% |
| Бурение под кондуктор: | - | |
| 8.1 | диаметр бурения, мм | 244,5 |
| 8.2 | метраж (объем бурения), п.м | |
| 8.3 | категории пород с указанием проходки (п.м) по каждой категории | III-50% V-50% |
| Бурение под эксплуатационную колонну: | - | |
| 10.1 | Диаметр бурения, мм | |
| 10.2 | Метраж (объём бурения), п.м | |
| 10.3 | Категории пород с указанием проходки по каждой категории | IV-60% V-40% |
| ГИС (геофизические исследованиях в скважине) | - | |
| 11.1 | Инклинометрия (указать интервалы и количество п.м для проведения ГИС в каждом интервале) | 0-30 (30 м) 30-510 (480 м) 510-1800 (1290 м) |
| 11.2 | Акустический каротаж (указать интервалы и количество п.м для проведения ГИС в каждом интервале) | 0-30 (30 м) 30-510 (480 м) 510-1800 (1290 м) |
| 11.3 | Другие виды ГИС при необходимости | - |
| Количество используемых долот, штук | - | |
| 12.1 | При заданном режиме бурения | |
| 12.2 | При проектируемом режиме бурения | |
| Сокращение времени мех.бурения скважин в результате усовершенствования процесса бурения | АСП3М1-10% | |
| Численность рабочих в буровой бригаде, человек | ||
| Извлекаемые запасы нефти, тонн | ||
| Затраты времени на: | - | |
| Спускоподъёмные операции | ||
| Крепление ствола скважины | ||
| Разные (прочие) работы | ||
| Ремонтные работы | ||
| Цементация затрубного пространства | ||
| Строительно – монтажные работы | ||
| Подготовительные работы к бурению | 4,3 | |
| Испытание скважины на продуктивность | 5,2 |
