Основными направлениями развития топливно-энергетического комплекса России определены главные задачи отрасли: повышение темпов и эффективности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса, техническое перевооружение и реконструкция производства, интенсивное использование производственного потенциала, совершенствования системы управления. При этом предусмотрено обеспечение добычи достаточного количества нефти, газа и газового конденсата за счет развития отрасли путем ввода в разработку большого числа новых нефтегазовых месторождений.
В настоящее время бурение скважин, многоцелевое производство и современная промышленность предлагает большой выбор технических средств и технологий, в которых требуется разбираться, чтобы принять правильное решение. С каждым годом мы сталкиваемся со все более сложными задачами, связанными с бурением скважин. Сроки проведения работ сокращаются, а буровое оборудование становится все более сложным и разнообразным. Таким образом круг подбора различных методов бурения скважин и разновидностей оборудования неумолимо растет. Чтобы эффективность бурения была достаточно высокой и работы проводились в срок, необходимо подобрать соответствующий поставленной задаче (оптимальный) режим бурения.
Целью работы является рассмотрение основных режимов бурения скважин.
бурение долото мощность критический
История бурения
Бурение первых скважин в России относится к IX веку и связано с добычей растворов поваренной соли в районе г. Старая Русса. Соляной промысел получил большое развитие в XV..XVII вв., о чем свидетельствуют обнаруженные следы буровых скважин в окрестностях г. Соликамска. Их глубина достигала 100 м при начальном диаметре скважин до 1 м.
Стенки скважин часто обваливались. Поэтому для их крепления использовались или полые стволы деревьев или трубы, сплетенные из ивовой коры. В конце XIX в. стенки скважин стали крепить железными трубами. Их гнули из листового железа и склепывали. При углублении скважины трубы продвигали вслед за буровым инструментом (долотом); для этого их делали меньшего диаметра, чем предшествующие. Позднее эти трубы стали называть обсадными. Конструкция их со временем была усовершенствована: вместо клепанных они стали цельнотянутыми с резьбой на концах.
Первая скважина в США была пробурена для добычи соляного раствора близ г. Чарлстона в Западной Вирджинии в 1806 г. При дальнейших поисках рассолов в 1826 г. близ г. Бернсвилла в шт. Кентукки случайно была найдена нефть.
Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение) , ремонт ...
... буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение входе выполнения этих работ. Структура ... дипломного проекта является энергообеспечение буровой установки ООО «Буровая компания «Евразия» в связи с заменой механического привода на электрический с целью снижения затрат на ... по нагнетательному трубопроводу в вертикальную трубу (стояк), установленную в правом ...
Первые упоминания о применении бурения для поисков нефти относятся к 30-м годам XIX века. На Тамани, прежде чем рыть нефтяные колодцы, производили предварительную разведку буравом. Очевидец оставил следующее описание: «Когда предполагают выкопать в новом месте колодец, то сначала пробуют буравом землю, вдавливая оный и подливая немного воды, дабы он ходше входил и по вынятию оного, есть ли будет держаться нефть, то на сем месте начинают копать четырехугольную яму».
1. Основные технологические понятия и показатели бурения
Выбор режимных параметров зависит от условий проводки скважины, способа бурения, конструктивных особенностей используемого долота, его диаметра, вооружения. Поэтому подбор вышеназванных параметров должен быть осуществлен на основе всестороннего анализа имеющихся данных с учетом полученных теоретических и экспериментальных зависимостей.
Эффективность процесса разрушения горных пород слагающих забой скважины определяется гармоничным сочетанием осевой нагрузки, числа оборотов, момента и мощности на долоте, обеспечивающих достижение максимальной механической скорости бурения.
Показателями бурения называются параметры, характеризующие количество и качество результатов проходки скважин. Главнейшими из них являются: скорость, стоимость 1м. пробуренной скважины, процент выхода керна, направление ствола скважины и др.
Режимом бурения называется сочетание параметров, которые могут изменяться бурильщиком. Так, например, при вращательном бурении основными параметрами режима бурения являются:
1) осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент;
2) частота вращения бурового снаряда;
3) качество очистного агента (воды, бурового раствора или сжатого воздуха);
4) объемный расход, т. е. объем в единицу времени очистного агента.
Различают следующие разновидности режимов бурения: оптимальный и специальный.
Оптимальным режимом бурения называется сочетание параметров режима бурения, обеспечивающих максимальную скорость бурения в данных геолого-технических условиях при данном типоразмере породоразрушающего инструмента и при обеспечении требуемых качественных показателей: надлежащего направления ствола скважины и высокого выхода керна.
Специальным режимом бурения называется сочетание специальных технологических задач. Например, взятие керна полезного ископаемого с помощью специальных технических средств, выпрямление ствола скважины, искусственное искривление скважины в заданном направлении и др. В этом случае величина скорости бурения имеет подчиненное значение.
Рейсом бурения называется комплекс работ, затраченных на выполнение следующих рабочих операций: 1) спуск бурового снаряда в скважину; 2) чистое бурение, т. е. углубление скважины (основная операция); 3) подъем бурового снаряда из скважины.
2. Определение оптимальной нагрузки на долото
Нагрузка под воздействием которой достигается эффективное объемное разрушение горных пород в процессе бурения и максимальное значение скорости бурения называется оптимальной нагрузкой на долото.
Реферат бурение скважин на воду
... бурения Бурение скважин может осуществляться способами, принципиально отличающимися по своей физической природе разрушения горных пород: по способу воздействия на горные породы, по характеру разрушения горных пород на забое, по типу долота (рис.1). По способу воздействия на горные породы ... сначала пробуют буравом землю, вдавливая оный и подливая немного воды, дабы он ходше входил и по вынятию оного, ...
рисунок 1
На рисунке 1 приведены экспериментальные кривые зависимости механической скорости проходки от осевой нагрузки, полученные профессором Л.А. Шрейнером.
Кривая 1 — теоретическая;
Кривая 2 — отражает три характерных процесса разрушения горных пород, а именно:
- поверхностное истирание (участок I), когда удельное давление значительно ниже предела прочности породы;
- усталостное разрушение (переходный участок) при достижении значений удельных давлений до величин, близких к пределу прочности породы, когда процесс разрушения становится объемным при многократном воздействии зубьев на породу;
- объемное разрушение (участок ), наиболее эффективное разрушение при достижении удельных давлений величины предела прочности породы
P ? Gсж
В этих условиях механическая скорость проходки шарошечными долотами возрастает линейно с увеличением осевой нагрузки.
Оптимальная осевая нагрузка для всех разновидностей породоразрушающего инструмента определяется по формуле
Gд = а Рш St ( 1 )
где а = 0,47-0,97 — коэффициент учитывающий влияние забойных условий на твердость горных пород при данном способе бурения и тип породоразрушающего инструмента;
Рш — твердость разбуриваемых горных пород в условиях давления, определяемого по формуле
Рш = Рша + Р( 2 )
где Рша — твердость разбуриваемых горных пород в атмосферных условиях, кН/м2 ;
- Р — упрочнение пород от действия всестороннего сжатия, кН/м2;
St — площадь контакта зубьев долота с забоем, м2 (предполагается, что максимальное значение приобретает в случае, когда все шарошки опираются на два зуба по периферийным венцам), определяется по формуле
St= bc + 2 b ht tg/2 ( 3 )
где b — длина боковой стороны зуба, м;
- c — ширина притупления зуба, м;
- ht — величина внедрения зуба в породу забоя, м;
- угол при вершине зуба.
3. Определение критической частоты вращения долота
Частота вращения долота при которой достигается объемное разрушение породы и максимальное значение механической скорости бурения, называют критической частотой вращения долота (nк).
Величина критической скорости вращения зависит от свойств проходимых пород, конструкции вооружения шарошек долота, параметров режима бурения и ряда других факторов. При бурении с частотой вращения n nк при объемном процессе разрушения м= f (nк) является возрастающей функцией, а при n nк — убывающей функцией.
Федоровым В.С. предложено определять величину значения nк для достижения объемного разрушения горной породы, слагающей забой скважины, из условия обеспечения минимально необходимой продолжительности контакта зубъев с породой по следующей эмпирической формуле
nк = 0,6 * 105 dш / (м zn Dд), мин -1 ( 4 )
где dш — диаметр шарошки, м;
- zn — число зубьев на периферийном венце шарошки;
- Dд — диаметр долота, м;
- м — минимальное время контакта зубьев долота с породой, при котором происходит разрушение последней, мс;
