Определение осевой нагрузки на долото

Министерство образования российской федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по курсу "Технология бурения нефтяных и газовых скважин"

студентам специальности 0908 "Бурение нефтяных и газовых скважин"

для расчетов параметров режима турбинного бурения и выбора

модели забойного двигателя

Тюмень, 2003

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составитель: Кулябин Геннадий Андреевич, к.т.н., доцент

Ó Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2003

Цель и сроки выполнения заданий

1.1. Настоящие методические указания содержат 5 заданий, целью которых является получение опыта в расчетах режима бурения (углубления) скважин с одновременным закреплением знаний технологии бурения скважин, полученных при изучении технология бурения скважины на лекциях и при самостоятельной работе студентов по указанной тематике. Приведенные методы расчетов можно применять при бурении с другими гидравлическими забойными двигателями.

Задания 2.2, 2.3, 2.5, 2.6 студента начинают выполнять сконсультациями преподавателя в аудитории на практических занятиях, а заканчивают их выполнение в процессе СРС ко времени следующего (по расписанию) занятия.

Задание 2.4. выполняется студентами самостоятельно по заданию преподаватели.

После выполнения заданий студент допускается к экзамену по изучаемому разделу технология бурения скважин.

Проектирование параметров режима бурения и выбор турбобура

Определение осевой нагрузки на долото

Величину проектной осевой нагрузки на долото (G) расчитывают разними методами, более эффективные из которых рассмотрим ниже.

2.2. Аналитический метод расчета G предусматривающий объемное разрушение пород на забое скважины. ВеличинуG в этом случае находят как [1]

,                                                      (2.1)

где: Р_ш - твердость горных пород по штампу, МПа, (Па);

F_к - проекция площади контакта нескольких зубцов долота в момент окончания единичного силового взаимодействия с забоем или в момент интенсивного силового контакта (вдавливания) зубцов с породой (для недеформированного забоя при новом фрезерованном вооружении). F_к является площадью контакта зубцов в момент силового взаимодействия их с забоем, причем часто F_к называют "площадь контакта зубцов долота с забоем";

;                (2.2)

R - радиус долота, м;

h_п - коэффициент перекрытия вооружением долота забоя скважины;

b_з - ширина проекции площадки контакта одного зубца с забоем вдоль образующей шарошки в момент максимального вдавливания зубца в породу забоя или в момент окончания осевого силового взаимодействия зубца с породой (для новых фрезерованных зубцов при недеформированном забое скважины b_з - это средняя (по венцам) ширина зубца при его вершине);

Sl_i - средняя сумма длин зубцов долота по образующим от трех (четырех, двух - для четырех- и двухшарошечных долот) шарошек долота в предположении, что три шарошки находятся в одновременном силовом контакте с забоем.

Таблица 2.1.

Пределы изменения некоторых параметров трехшарошечных долот диаметром 212,7…349,2 мм типов М, МС, С, СТ, Т

2.2.1. Величину h_п определяютиз справочной литературы, например [2], или непосредственно у конкретного долота как:

,                                              (2.3)

причемSl_iдля некоторых долот ориентировочно можно определить из табл. 2.1. (Масленников И.К. Буровой инструмент Спр. - М.: Недра, 1989. - 430с.: ил.)

Ширинуb_з лучше определять на долоте при условии вдавливания зубца в породу на0,5...2 мм [3, табл.17, рис.2.4], причем нижний предел для твердых пород, а верхний - для мягких или сильнопластичных пород.

2.2.2. Величины твердости Р_ш - для условий бурения скважин в Среднем Приобье и в Шаимском районе буровых работ приведены в [1, табл.2.2. и 2.3]. Для всех основных пород данные по Р_ш, категориям твердости (К_т) и абразивности (K_а) и некоторым другим параметрам имеются в работе [4, табл.10.1...10.5, 11.4, 12.1, 12.2, 12.6, 12.7, 13.1]. При выполнении данной задачи по расчету G  можно успешно использовать табл.12.6, 12.7из [4] или табл. 2.2 данных методических указаний.

2.2.3. Примерный порядок выполнения первого задания. По методике ВНИИБТ с привлечением К_т, К_а [1] выбирают тип долота. Затем по табл.2.1, 2.2 данных указаний находят необходимые параметры для расчетовG. Причем Р_ш, К_т, К_а можно находить и из работы [4] по заданию преподавателя (или по желанию студента), a Sl_i,R,b_з - определять непосредственно для долота, которое имеется в лаборатории и подходит по конструкции к выбранному вначале выполнения задания.

2.2.4. Примечание: ВеличинаG по существу нагрузка на породу, поэтому для ее реализации в конкретных условиях бурения скважины далее необходимо запроектировать осевую нагрузку, которую необходимо поддерживать по прибору (например, по ГИВу) на устье скважины с учетом сил трения колонны о стенки скважины, затем решить задачу - за счет каких элементов бурильного инструмента будет обеспечена нагрузка на долото.