Нажмите клавишу «Enter», чтобы перейти к содержанию

Инструкция по Расчету Бурильных Колонн

Инструкция по Расчету Бурильных Колонн.rar
Закачек 2499
Средняя скорость 5223 Kb/s
Скачать

Инструкция по Расчету Бурильных Колонн

1 Общие положения

2 Исходные данные

3 Расчетные схемы, формулы, соотношения

Схематизация бурильной колонны

Осевое нагружение колонны

Частные случаи предельных нагрузок на БК

Допускаемые длины секций КБТ

Рекомендуемые соотношения диаметров

4 Условия прочности и запасы прочности

5 Расчет замковых соединений

6 Расчет компоновки УБТ

7 Расчет колонн бурильных труб

Проектирование КБТ для группы смежных технологических операций

Проверочный расчет бурильной колонны

8 Примеры расчета

1 Геометрические и массовые (весовые) характеристики стальных бурильных труб отечественного производства

2 Геометрические и массовые (весовые) характеристики бурильных труб их алюминиевых сплавов (ГОСТ 23786-79)

3 Геометрические и массовые (весовые) характеристики импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб

4 Предельные растягивающие нагрузки и крутящие моменты для стальных бурильных труб отечественного производства при равномерном поверхностном износе по классам

5 Предельные растягивающие нагрузки и крутящие моменты для алюминиевых бурильных труб при равномерном поверхностном износе по классам

6 Предельные растягивающие нагрузки и крутящие моменты для импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб при равномерном поверхностном износе по классам

7 Предельные наружное и внутреннее давления для стальных бурильных труб отечественного производства

8 Предельные наружное и внутреннее давления для алюминиевых бурильных труб

9 Предельные наружное и внутреннее давления для импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб

10 Предельные осевые нагрузки в клиновом захвате на стальные бурильные трубы отечественного производства

11 Предельные осевые нагрузки в клиновом захвате на алюминиевые бурильные трубы

12 Предельные осевые нагрузки в клиновом захвате на импортные (по стандартам АНИ) бурильные трубы

13 Механические свойства материалов бурильных труб отечественного производства

14 Механические свойства материалов импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб

15 Пределы выносливости (изгиб с вращением) бурильных труб

16 Рекомендуемые моменты свинчивания и допускаемые осевые растягивающие нагрузки на бурильные замки отечественного производства при равномерном поверхностном износе по классам

17 Рекомендуемые моменты свинчивания импортных бурильных замков при равномерном поверхностном износе по классам

18 Геометрические и прочностные характеристики бурильных замков отечественного производства

19 Рекомендуемые моменты свинчивания утяжеленных бурильных труб

Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль».

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Инструкция предназначена для выполнения проектировочного и проверочного расчетов бурильных колонн как для всего цикла строительства скважины, так и для отдельных технологических операций, выполняемых с использованием бурильных труб.

Инструкция обеспечивает проведение расчетов в следующей области исходных данных:

Скважины — нефтяные, газовые, геологоразведочные.

Месторождения — на суше и в прибрежном шельфе (бурение производится стационарными и плавучими буровыми установками).

Профиль скважины — вертикальный, наклонно направленный.

Технологические операции — бурение, отбор керна, расширка, проработка, калибровка ствола скважины, спуск частей обсадных колонн на бурильных трубах, разбуривание цементных мостов (в том числе внутри эксплуатационной колонны).

Способы бурения — роторный, с использованием забойных двигателей (в том числе электробуров), совмещенный.

Бурильные трубы — стальные, в том числе импортные, и алюминиевые.

В инструкции не рассматриваются особенности расчета, обусловленные возможным контактом бурильных труб с высокоагрессивной, в том числе сероводородсодержащей, средой, а также особенности, связанные с воздействием на трубы высоких температур (свыше 100 град. Цельсия для алюминиевых и 200 град. Цельсия для стальных труб).

Истек срок действия

1 Общие положения

2 Исходные данные

3 Расчетные схемы, формулы, соотношения

Схематизация бурильной колонны

Осевое нагружение колонны

Частные случаи предельных нагрузок на БК

Допускаемые длины секций КБТ

Рекомендуемые соотношения диаметров

4 Условия прочности и запасы прочности

5 Расчет замковых соединений

6 Расчет компоновки УБТ

7 Расчет колонн бурильных труб

Проектирование КБТ для группы смежных технологических операций

Проверочный расчет бурильной колонны

8 Примеры расчета

1 Геометрические и массовые (весовые) характеристики стальных бурильных труб отечественного производства

2 Геометрические и массовые (весовые) характеристики бурильных труб их алюминиевых сплавов (ГОСТ 23786-79)

3 Геометрические и массовые (весовые) характеристики импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб

4 Предельные растягивающие нагрузки и крутящие моменты для стальных бурильных труб отечественного производства при равномерном поверхностном износе по классам

5 Предельные растягивающие нагрузки и крутящие моменты для алюминиевых бурильных труб при равномерном поверхностном износе по классам

6 Предельные растягивающие нагрузки и крутящие моменты для импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб при равномерном поверхностном износе по классам

7 Предельные наружное и внутреннее давления для стальных бурильных труб отечественного производства

8 Предельные наружное и внутреннее давления для алюминиевых бурильных труб

9 Предельные наружное и внутреннее давления для импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб

10 Предельные осевые нагрузки в клиновом захвате на стальные бурильные трубы отечественного производства

11 Предельные осевые нагрузки в клиновом захвате на алюминиевые бурильные трубы

12 Предельные осевые нагрузки в клиновом захвате на импортные (по стандартам АНИ) бурильные трубы

13 Механические свойства материалов бурильных труб отечественного производства

14 Механические свойства материалов импортных (по стандартам АНИ) бурильных труб

15 Пределы выносливости (изгиб с вращением) бурильных труб

16 Рекомендуемые моменты свинчивания и допускаемые осевые растягивающие нагрузки на бурильные замки отечественного производства при равномерном поверхностном износе по классам

17 Рекомендуемые моменты свинчивания импортных бурильных замков при равномерном поверхностном износе по классам

18 Геометрические и прочностные характеристики бурильных замков отечественного производства

19 Рекомендуемые моменты свинчивания утяжеленных бурильных труб

20 Вычисление коэффициента внешнего трения

Этот документ находится в:

  • Раздел: Экология
    • Подраздел: 75 ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ, ГАЗА И СМЕЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА
      • Подраздел: 75.020 Добыча и переработка нефти и природного газа
  • Раздел: Строительство
    • Подраздел: Нормативные документы
      • Подраздел: Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы
        • Подраздел: Проектирование и строительство объектов нефтяной и газовой промышленности

Ссылка на страницу

МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМШИЕННОСТИ

Всесоюзный научно-исследовательский инотитут разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб (ВНИИГнефть)

ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЕТУ БУРИЛЬНЫХ КОЛОНН

Руководящей документ подготовлен сектором надежности и расчетов на прочность Всесоюзного научно-исследовательского института разработки х эксплуатации нефтепромысловых труб.

Составители: Ю.Г.Аланович, В.М.Белов, В.П.Ивановекий, В.Ф.Кузнецов, Ю.С.Ропяной, Г.М.Саркисов, А.Е.Сароян.

В подготовке материалов принимали учаотие: А.В.Андриянов, Н.В.Епажнова, Г.Г.Горбунова, Н.С.Коврова.

с начальником Технического управления Мнннефтепроыа Г.И.Грхго-раденко X9.I2.85

с начальником Управления по развитию техники, технологии и организации бурения А.В.Перова! 19.12.85

о заместителем директора Всесоюзного научно-исследовательского института буровой техники В.И.Липатовым 19.12.85

Утвержден первым заместителем министра нефтяной промышленности В.Ю.Фжлановокям 20.12.85.

© Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и зке-пдуатацин нефтепромысловых труб, 1966.

ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЕТУ БЖШЯЫХ КОЛОНН РД 39-0147014-502-85

Взамен РД 39-2-4II-80

Срок введения установлен с 01.04.1986 г. Срок хейотвня до 01.04.1989 г.

Инструкция по расчету бурильных колонн оодеркхт расчетные схемы, методы определения основных расчетных нагрузок и напряжении, условия и верш прочности для бурильных колонн при бурении с использованием забойных двигателей и роторным способом вертикальных ■ наклонно направленных скважин в обычных к осложненных условиях, на оуве и на море, оо стационарных оснований и о плавучих оредотв стад—» в тем числе «портными, ■ алии—в— бурильными трубами.

Дана ориентированная ка применение ЭВМ методика проектировочного расчета аытжмадьиых конструкций бурильных колонн для проводки скважин, основными свойствами которых являются миндальная масса комплекте, максимальное использование труб нжзхжх групп прочности в иеобходниость мпоав&лыюй замены труб ырн переходе от одной технологии eoxofl онврвциж х другой.

Проедена методха проверочного расчета бурильной колонны. Даны примера расчета. Приводится справочный материал ио геометрическим, масеевнм (весовым) в прочностным характерно тынам всех видов буржхьних труб.

I. ОШВ ПОЛОЖЕНИЯ

I.Z. Настоящая инструкция предназначена для выполнения проектировочного и проверочного расчетов бурильннх колонн как для всего цикла строительства охважвни, так ■ для отдельных тахмсвсгычесиых операций, выполняемых с использованием бурильных труб.

1.2. Инструкция обеспечивает проведение расчетов в еле душей области исходных данных:

Скважины — нефтяные, газовые, геологоразведочные. Месторождения — на суше и в прибрежном нельфе (бурение пронз-

водится стационарными и плавучими буровыми установками).

Профиль скважины — вертикальный, наклонно направленный.

Технологические операции — бурение, отбор керна, расшнрка, проработка, калибровка ствола скважины, спуск частей обсадных колонн на бурильных трубах, разбуривание цементных мостов (в том чнс- h (кгс), в верхнем поперечном сечении /77-й секции бурильной колонны н соответствующие ей нормальные напряжения растяжения + 0*»)+ АРЪ —

где К — коэффициент, учитывающий влияние сил трения, сил сопротивления движению бурового раствора а сил инерции. Устанавливается по данным л^меров в-конхретных условиях бурения. При проектировочных расчетах ориентировочно можно принимать К * 1,15;

т — порядковый номер (снизу от УБТ) рассчитываемой секциа КБТ;

О61 — вес L -й секции КБТ, Н (кто);

QKM — вес КНШ, Н (кгс);

Ар — перепад давления в забойном двигателе я долоте, МПа (кгс/мм 2 );

— площадь поперечного сечения канала трубы/77-й секции БТ,

7 — площадь поперечного сечения трубы/т^-й секции, ьлг;

Ol — приведенный вес I м трубы L -А секши, Н/м (кгс/м);

tl — длина L -й секции БТ, у;

>*e- uioraocTb (удельный вео) бурового раствора, г/см 8 (го/см 8 );

^ — приведенная плотность (проеденный удельный вес) трубы L -1 оекцп, г/см 8 (го/см 8 ); ffja — вес забойного двигателя, Н (кгс);

Q0 — гес компоновки УБТ, Н (кгс);

б* — вес элементов КНЕК (за исключением УБТ и забойного двигателе Н (кгс);

%о — плотность (удельный вес) УБТ, г/см 3 (го/см 8 ).

3.7. В никнем поперечном сечении следующей (/77+1)-й оекцки напряжения растяжения, МПа (кгс/ш 2 ), будут равны

где (2дт? — осевая растягивающая нагрузка, вычисляемая по формуле

Щпи)- площадь поперечного сечения тела трубы (лн sj-щ секции, ш 2 .

3.8. В наклонно направленной скважине (рис. I) растягивающую нагрузку Ор9 Н (кгс), в поперечном сечении произвольнойт -ft (снизу от УБТ) оекцки колонны бурильных труб для момента отрыва инструмента от забоя определяет по формуле

где Qs — вес вертикальных участков, Н (кгс);

Он — усилие, обусловленное весом и силами трения колонны на прямолинейных наклонных участках скважины, Н (кгс);

Ом — усилие, обусловленное весом и силами трения колонны на участках увеличения или уменьшения угла наклона провидя , скважины, Н (кгс);

Ощ — усилие, создаваемое в колонне за счет веса и сил трения КНБК, Н (кто).

Примечание. Усилия Q$ , Он, Q* 90*н определяют для участков, расположенных ниже рассчитываемого.

Напряжение растяжения в поперечном сечении т -й секции БК в наклонно направленной скважине от нагрузки 0Р рассчитывают по формуле (2).

Входящие в выражение (6) слагаемые вычисляют следующим образа » Q&L 9

где — число вертикальных участков.

где %H — число наклонных прямолиневных участков;

Jli — коэффициент трения Ж о стенки скважины.

JL- 0.15 ♦ 0,45, рекомендации по выбору конкретного значения JI приведены в приложении 20; clt — угол наклона профиле скважины на L -и участке, град.

Q„ s Z Pi (1-fa/h) I — 2^ Ri (cosей -cosal)-

qi Rl Ml Sinai t (QL 4cd )/(1

+ £ (1-fa V^iRiC Sinai — Sinai )l,

где А и — число искривленных участков;

Ri — радиус кривизны £ -го участка, м;

di ■ cq — углы наклона профиля в начале я конце участка, град.;

Q- — усилие натяжения колонны в конце и -го участка;

Н (кгс). Определял» как cytaty усилив @в> Он,

на искривленном участке приближенно

-ф Rdotsina r \+l ф RCsina*-sina*)l);

— параметры участка расположения КНБК;

— начальный и конечный углы наклона искривленного участка или его части, занимаемой КНБК, град;

— приведенный вес I м КННС, Я/м (кгс/м). Находится делением суммарного веса всех элементов КНБК, включая УБТ, на общую длину КНБК.

3.9. Вели на рассматриваемых участках колонна состоит из нескольких секций, то , QH 7 QM определяют отдельно дал каждой секции, а затем суммируют.

3.10. Растягивающее нагрузки и напряжения растяжения в верхних сечениях секций многосекционной колопны, возникающие при подъеме БК или спуске части обсадной колонны на бурильных трубах, определяют для последовательных (с выбранным шагом) фиксированных положений БК на всех участках (см. рис. I). На каждом из участков верхнее сечение каждой секции фиксируется на менее чем в трех точках, соответствующих концу, середине и началу участка.

Примечание. Допускается производить расчет верхних сечений секций БТ только для их положений на верхних границах искривленных участков и на устье скважины.

З.П. Вели при расчете суша усилий ui, Ом, Qh^Qm окажется мекьие веса нижерасположекной части колонны, суммарное усилие при-нхмается раваш весу соответствующей части БК.

Примечание. Формулы для расчета БК в наклонно направленной скважине применимы только для случая, когда профиль скважины можно аппроксимировать набором гладко-сопряженных отрезков прямых линий (вертикальных и Наклонных) и искривленных отрезков постоянной кривизны. В том случае, если действительный профиль не может быть описан указанным способом, а также при ориентировочном расчете растягивающие нагрузки и напряжения в БК можно определять по формулам (I) — (4), как для вертикальной скважины.

3.12. Для процесса бурения в том случае, когда вся нагрузка на долото создается за счет веса КНБК н нейтральное сечение колонны находится над УБГ, растягивающую нагрузку на БК определяют из выражений (I), (6) при К « 1,0;Оки * 0; ЗР * 0, то ость:

Используя данные таблицы 4.1. выбрать тип ( диаметр) турбобура, диаметр и длину УБТ, выполнить проверочный расчёт бурильной колонны на прочность, на основании расчёта выбрать оптимальную толщину стенки и группу прочности труб. При расчёте допустимой длины колонны принять толщину стенки10 мм. По результатам расчёта составить графическую схему компоновки бурильной колонны, с указанием интервалов установки бурильных труб и элементов КНБК.

Скважина вертикальная, условия бурения неосложненые.

Особенностью расчёта бурильной колонны при использовании забойных двигателей является то, что касательными напряжениями в силу их незначительности пренебрегают. Расчёт начинают с определения допустимой глубины спуска одноразмерной колонны или секции бурильных труб с учётом коэффициента запаса прочности на разрыв, затем производят расчёт на избыточное внутреннее и при необходимости наружное давления, а также проверочный расчёт на прочность в клиновом захвате.

Исходные данные

— Проектная глубина скважины Н — 3000 м

— КНБК и типоразмер бурильных труб приняты по опыту бурения и с учетом оснащенности бурового предприятия — турбобур ТРМ-195 18 м, вес 3100 кг + УБТ 178 — 10 м, q – 145,0 кг/п.м.

Длина УБТ определяется из условия для бурения забойными двигателями

— Плотность бурового раствора — 1150 кг/м 3 .

— Бурильные трубы 127 мм группа прочности Дх9,2; приведённый вес 1п.м, q = 31,22 кг.

— Коэффициент запаса прочности на разрыв К3 = 1,3.

— Коэффициент, учитывающий силы инерции и сопротивления при подъеме — Кд — 1,15.

— Перепад давления на КНБК — 5,9 МПа

— Максимальное давление в бурильных трубах на устье 10 мПа.

— Глубина опорожнения бурильной колонны при работе ИП — 1000м

1.Определяем допустимую глубину спуска бурильной колонны, составленной из труб 127 мм группа прочности Дх9,2 из выражения:

,

где — допускаемая растягивающая нагрузка с учётом запаса прочности;

G — вес КНБК и забойного двигателя кг;

Р0 — перепад давления в КНБК кГ/см 2 ;

So — площадь сечения канала бурильной трубы см 2 ;

F — площадь сечения трубы по металлу

q — вес 1 метра бурильной трубы кГ;

, — плотность промывочной жидкости и материала труб соответственно;

Определяем допустимое растягивающее усилие для данного типоразмера труб

Определяем допустимую длину бурильных труб длинного типоразмера

Произведем проверочный расчет на разрыв с учетом растягивающего усилия от перепада давления в ГЗД и долоте

Напряжение в теле трубы, площадь сечения которой составляет 0,0043 м 2 определяем из выражения

Коэффициент запаса прочности составит

Условие запаса прочности выполнено.

Проверка на внутреннее избыточное давление.

Расчёт производится путём определения величины напряжения, обусловленного максимально возможным внутренним избыточным давлением и его сравнением с допустимым для данного типоразмера труб.

где — ожидаемое внутреннее избыточное давление в колонне бурильных труб на рассчитываемой глубине;

— внутренний диаметр труб;

t — толщина стенки трубы;

Кр — коэффициент разностенности труб (принимается 0, 875).

Проверка на наружное избыточное давление.

Для вычисления запаса прочности на наружное давление при условии опорожнения бурильной колонны на 1000м необходимо определить его значение для данной глубины и сравнить с допустимым для используемого типоразмера труб. Поскольку бурильная колонна до глубины Н=1000м заполнена воздухом при атмосферном давлении Р=0; Затрубное пространство в том же интервале заполнено буровым раствором р=1150кг/м 3

Рн.и. = p*g*H=1150* 9,8*1000= 11,28 МПа

Предельное (соответствующее пределу текучести) наружное давление для рассматриваемого типоразмера труб составляет 40,32МПа, следовательно

Проверка на прочность в клиновом захвате

Для определения коэффициента запаса прочности в клиновом захвате используем табличное значение QmK с применением коэффициента обхвата С=0,9.

Табличное значение Q™ для труб группы прочности «Д» с толщиной стенки 9,2 мм составляет 1091 кН или 109100 кг, с учётом коэффициента обхвата С=0,9

QmK =1091*0,9 = 981,9кН = 981900 кг

Вычисляем коэффициент запаса прочности:

Условие необходимого запаса прочности выполнены.


Статьи по теме