При разбуривании нового нефтяного пли газового месторождения большое значение имеет правильность выбора типа буровых установок, которые для данного района окажутся наиболее экономичными. Прежде всего, в зависимости от размеров площади, глубины залегания продуктивных горизонтов, расстоянии до источников энергоснабжения, перспективности близлежащие структур надо оценить целесообразность электрификации данного района. Первая задача — определение возможности и целесообразности сооружения линии электропередачи для применения электрифицированных установок; вторая — выбор класса буровых установок, которые позволят бурить быстрее и дешевле.
Исходными данными при выборе буровой установки (БУ) являются проектная глубина и конструкция скважины.
На основании выше выполненных выбора и расчетов долот, обсадных, утяжеленных и бурильных труб составлена конструкция скважины, её оборудование и компоновка бурильной колонны (Рис. 1.3).
Основные характеристики установок эксплуатационного и глубокого разведочного бурения (по ГОСТ 16293—82) приведены в табл.1.29-1.30.
Параметр максимальная грузоподъемность характеризует предельно допустимое значение нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в процессе всего цикла строительства скважины (вертикальные нагрузки от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвидации аварий и осложнений в скважине).
Параметр рекомендуемая глубина бурения скважины в каждом конкретном случае может отличаться от указанного значения в табл. 17 в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от типа и веса бурильных труб и компоновки бурильной колонны. Однако во всех случаях должно соблюдаться условие
, (1.34)
где 
– максимальный вес бурильной колонны; 
— рекомендуемая глубина бурения; 300 – вес 1 м бурильных труб, Н/м.
Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона.
Пример 3. Вычислить глубину бурения БУ5000ЭУ ( 
м) при весе 1 м бурильных труб 270 и 360 Н/м.
Решение.По формуле 22 ?
МПа,
При весе 1 м бурильных труб 
Н/м данной установкой можно бурить до глубины
м.
При весе 1 м бурильных труб 
Н/м
м.
Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности [ 
], обусловливающей вес в воздухе наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб:
.
Исходные данные при выборе наиболее рационального класса буровой установки проектная глубина и конструкция скважин. Кроме того, для определения способа транспортировки и монтажа установки необходимо учитывать рельеф местности, грунтовые условия, ожидаемую скорость бурения.
Вес кондуктора: 
Вес промежуточной колонны: 
Вес бурильной колонны с УБТ: 
Вес эксплуатационной колонны: 
Из приведенного расчета следует, устанавливают наибольшую нагрузку.
Пример 4. Выбрать буровую установку для бурения скважины проектной глубиной 
м со следующей конструкцией:
Для бурения скважины до проектной глубины применяются бурильные трубы диаметром 127 мм, УБТ длиной 150 м диаметром 178 мм ( 
мм, 
кН/м). Район буровых работ электроэнергией не обеспечен.
Решение. Вес кондуктора
МН.
Вес промежуточной колонны
МН.
Вес эксплуатационной колонны
МН.
Вес бурильной колонны с УБТ
МН.
Из приведенного расчета следует, что наибольшую нагрузку БУ будет испытывать при спуске 244,5 мм промежуточной колонны.
Максимальные нагрузки с учетом расхаживания: от веса бурильной колонны
МН;
от веса наиболее тяжелой обсадной колонны
МН.
Для бурения данной скважины более рационально использовать установку БУ5000ДГУ-1 с дизель-гидравлическим приводом, поскольку нагрузка (в МН) от наиболее тяжелой обсадной колонны меньше максимальной: 2,3
Для бурения скважин до проектной глубины применяются 127-мм бурильные трубы с толщиной стенки 
= 9 мм, 
= 276 Н/м и 200 м 178-мм утяжеленных бурильных труб (УБТ), = 1450 Н/м. Диаметр скважины под кондуктор 
= 445 мм, скорость подъема раствора в за трубном пространств кондуктора 
= 0,5 м/с.
Решение. При этих условиях вес кондуктора
МН,
вес промежуточной колонны
МН,
вес эксплуатационной колонны
МН,
вес бурильных труб
МН,
МН,
вес бурильной колонны с УБТ
МН.
Таким образом, наибольшую нагрузку будет испытывать установка при спуске 245 мм промежуточной колонны весом 1,3 МН, а вес бурильной колонны составляет 1,06 МН. Для этой глубины при роторном бурении разрывная прочность бурильных труб должна быть не менее
МН ( 
— коэффициент запаса).
Для бурильных труб группы прочности Е диаметром 
= 127 мм и толщиной стенки = 9 мм разрывная прочность 
= 1,79 МН. Этим требованиям по допустимой нагрузке на крюке удовлетворяет буровая установка мятого класса по ГОСТ 16293—82 с допустимой нагрузкой на крюке 
МН (см. табл. 17). В соответствии с ГОСТом нагрузка от веса бурильной колонны допускается не более 0,6, Rk т.е. 
МН. Так как в нашем случае 
МН, то выбранная установка удовлетворяет этому требованию.
Если скважина бурится с большим числом рейсов и на СПО может быть затрачено много времени, то установку следует выбрать с комплексом механизмов АСП.
Примечание к табл. 1.29.: 1. Условная глубина бурения принята при массе погонного метра бурильной колонны 30 кг, при этом нагрузка на крюке от наибольшей массы бурильной колонны составляет 0,5 допускаемой нагрузки на крюке. 2. Допускается увеличивать нагрузку на крюке от массы бурильной колонны до 0,6 допускаемой нагрузки на крюке, при этом допущении расчетная глубина бурения может отличаться от условной и указываться наряду с ней в технической документации. 3. Площадь подсвечников (вместимость магазинов) для буровых свечей должна обеспечивать размещение бурильной колонны длиной не менее 1,25 L, где L – условная глубина бурения.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10458 — 
| 7918 — 
или читать все.
Диапазон бурения геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые очень широк и колеблется от нескольких метров до нескольких тысяч метров. В целях наиболее экономичного бурения скважин в указанном диапазоне глубин СТ СЭВ 771-77 и СТ СЭВ 770-77 предусмотрено создание параметрического ряда буровых установок, которые отличаются друг от друга числовыми значениями по основным параметрам (грузоподъемности, глубине бурения, мощности и др.)
Параметрический ряд подразделяет все буровые установки для колонкового бурения на 8 классов и характеризует каждый класс 16 значениями основных параметров. В качестве главного параметра принята номинальная глубина бурения скважин .
В настоящее время существует еще три параметрических ряда буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения , геологоразведочного бурения на нефть и газ и бурения гидрогеологических скважин. Главным параметром в названных рядах выбрана грузоподъемность буровой установки.
Выбор буровых установок по транспортабельности необходимо производить с учетом рельефа местности, горно-геологических условий бурения, глубины скважины, категории горных пород по буримости, способа разрушения горной породы, возможных скоростей бурения, расстояния между скважинами, состояния ремонтной службы, амортизационных расходов, охраны окружающей среды и недр, чтобы обеспечить высокую экономическую эффективность поисково-разведочных работ.
Параметр « допускаемая нагрузка на крюке » характеризует предельно допустимое значение нагрузки на крюке, которое не может быть превышено при выполнении любых технологических операций в процессе всего цикла строительства скважины (вертикальные нагрузки от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвидации аварий и осложнений в скважине).
Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности регламентируются соотношения, в соответствии с которыми вес бурильной колонны (в воздухе) не должен превышать 0,6 от величины «допускаемой нагрузки», а вес обсадной колонны не более 0,9. Эти соотношения не противоречат принципу максимально возможного использования прочностных свойств колонн для ликвидации осложнений. Тем не менее в ряде случаев они могут стать препятствием в выборе оптимальных соотношений параметров грузоподъемного и бурового инструмента.
Параметр « условная глубина бурения скважин » в каждом конкретном случае может отличаться от указанной в табл.8.3 и 8.4 в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от типа и веса бурильных груб и компоновки бурильной колонны. Однако во всех случаях должно Соблюдаться условие:
Q б.к max ≤(H усл +0,1Н усл )300, (8.1)
где Q б.к max — максимальный вес бурильной колонны; H усл — условная глубина бурения; 300 вес 1 м бурильных труб, Н/м.
Тип привода выбирается в зависимости от степени обустройства конкретного региона.
Выбор рационального типа морской буровой установки (МБУ) следует рассматривать исходя из важности и практической целесообразности множества критериев в следующей их последовательности: мобильность МБУ, безопасность работы и нахождения на ней бурового персонала, соблюдение экологических требований, качество выполнения работ, коэффициент использования рабочего времени, техническая и экономическая эффективность.
Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности [G], обусловливающей вес в воздухе наиболее тяжелой колонны бурильных или обсадных труб
Q б.к или Q о.к ≤[G] (8.2)
Для сооружения геотехнологических скважин отсутствует специализированная буровая техника. По этому для этих целей в основном использует установки роторного бурения ( см.табл.8.2 ), их модификации, а также буровые станки, имеющие шпиндельные вращатели (ЗИФ 650М и ЗИФ 1200MP). Ведутся работы в направлении модернизации указанных установок применительно к условиям подземного выщелачивания.
Пример 8.1 . Вычислить глубину бурения буровой установкой БУ5000/320ЭР-0 (Н усл =5000) при весе 1 м бурильных труб 270 и 360 Н/м.
Решение : по формуле (8.1.)
Q б.к max = (5000+ 500)300 = 1,65 МН.
При весе 1м бурильных труб q=270 Н/м данной установкой можно бурить до глубины
При весе 1 м бурильных труб q=360 Н/м:
Пример.8.2 . Выбрать буровую установку для бурения скважины проектной глубино 4500 м со следующей конструкцией ( табл.8.5 )
Бурение разведочных скважин производится установками, в состав которых входят: буровой станок, насос и их привод (электродвигатели или двигатели внутреннего сгорания), буровая вышка иди мачта, транспортная база, буровое здание, система очистки промывочной жидкости, КИП.
Выбор бурового оборудования определяется проектной конструкцией скважины, способом бурения, параметрами бурового инструмента, а также требованиями к транспортабельности буровой установки.
Для вращательного бурения колонковым способом применяются станки со шпиндельными или подвижники вращателями, оборудованные гидравлическим механизмом подачи, что позволяет создавать необходимую осевую нагрузку на забой при любой глубине и направлении скважины. Основные параметры буровых установок, серийно выпускающихся в России, приведены в табл.5.
На основании проектной глубины скважины, выбранного конечного диаметра и способа бурения производится выбор буровой установки и оборудования, входящего в ее состав.
Пример. Выбрать буровое оборудование для условий бурения, приведенных в табл.4.
Учитывая глубину и диаметр бурения, а также угол наклона скважин, выбираем буровой станок СКБ-5. Он предназначен для бурения геологоразведочных скважин алмазными коронками диаметром 59 мм на глубину до 800 м. Буровой станок СКБ-5 имеет высокие скорости вращения шпинделя, что особенно важно при бурении алмазными коронками. Он оснащен необходимой контрольно-измерительной аппаратурой.
В качестве привода может быть использован электродвигатель мощностью 30 кВт или дизель. В комплект буровой установки входит мачта БМТ-5, буровой насос НБ-120/40.
Далее следует привести краткую характеристику выбранного бурового оборудования.
4. Выбор бурового инструмента
Буровой инструмент для бурения скважин подразделяется на техно-логический, вспомогательный и аварийный. Технологический инструмент является основным инструментом для бурения скважин. Вспомогательный инструмент предназначен для обслуживания технологического инструмента, аварийный инструмент предназначен для ликвидации аварий при бурении.
4.1. Выбор технологического инструмента
К технологическому инструменту относятся буровой снаряд и буровой сальник. В состав бурового снаряда для бескернового бурения входит породоразрушающий инструмент, переходник, колонна бурильных труб и ведущая труба. В состав бурового снаряда для колонкового бурения входят: колонковый набор, колонна бурильных труб и ведущая труба.
Выбор породоразрушающего инструмента для бескернового бурения.
В качестве породоразрушающего инструмента при бескерновом бурении применяются различные типы долот – лопастные, шарошечные и алмазные. Выбор типа долота зависит от физико-механических свойств горных пород. Диаметр долот, применяющихся при геологоразведочном бурении, соответствует диаметру коронок, приведенному в табл.6, что позволяет чередовать колонковый и бескерновй способ при бурении скважины.
Лопастные долота применяют в мягких породах I-IV категорий по буримости. Лопастные долота (двух иди трехлопастные) выпускается диаметром 76 151 мм.
Шарошечные долота (двух- и трехшарошечные) при бурении геологоразведочных скважин используют для проходки мягких, средней твердости, твердых и очень твердых пород. Наиболее широко применяют следующие типы шарошечных долот: М – по мягким породам I-IV категорий по буримости; С – по породам средней крепости IV-VII категорий по буримости; Т – по твердым породам VII-IX категорий по буримости; К и ОК (штыревые) – для бурения крепких и очень крепких пород IX-XI категорий.
Кроме перечисленных для бурения перемежающихся пород применяют следующие типы долот: КС – для бурения мягких пород с включением пород средней твердости IV-V категорий по буримости; СТ – для бурения пород средней твердости с включениями твердых пород VI-IX категорий по буримости; ТК – для бурения твердых пород с включениями очень твердых (крепких) пород IX-X категорий по буримости.
Алмазные долота предназначены для проходки небольших интервалов скважин без отбора керна при направленном и многоствольном бурении в твердых и очень твердых породах VIII-XI категорий по буримости. Они бывает однослойными 06А3, 09А3 и импрегнированными типа 08И3. Диаметры долот 46 — 76 мм.
Выбор породоразрушающего инструмента для колонкового бурения.
В качестве породоразрушающего инструмента для колонкового бурения применяют твердосплавные и алмазные коронки. Коронки входят в состав колонкового набора. Твердосплавные коронки используют для бурения мягких и средней твердости пород I-VIII и частично IX категорий по буримости (при отсутствии кварца). Алмазные коронки используются при бурении твердых и крепких пород VI – XII категории по буримости. Размеры стандартных коронок для одинарных колонковых наборов приведены в табл.6.
Наружный диаметр коронок, мм
Внутренний диаметр коронок, мм
Для бурения мягких пород I-IV категорий по буримости применяют ребристые коронки типа М, изготовляемые в двух модификациях: М5 и М6. Коронки модификации М5 предназначены для бурения мягких однородных пород I-IV категорий по буримости; М6 – для бурения мягких неоднородных по строению пород, II-IV категорий по буримости, перемежающихся по твердости с включениями щебенчато-галечных отложений V-VI категорий.
Для бурения малоабразивных пород средней твердости IV-VII категорий по буримости применяются коронки типа СМ и СТ: СМ4 для бурения монолитных и перемежающихся горных пород V-VI категорий и частично VII категории по буримости; СМ6 для бурения монолитных и трещиноватых горных пород VI-VII категорий по буримости; СТ2 для бурения малоабразивных трещиноватых и перемежающихся горных пород с твердыми включениями IV-VI категорий по буримости.
Для бурения абразивных пород средней твердости применяются твердосплавные коронки типа СА: СА4 для бурения монолитных и слаботрещиноватых горных пород VI-VIII и частично IX категорий по буримости; СА5 и СА6 для бурения монолитных и перемежающихся горных пород VI-VIII и частично IX категорий.
Твердосплавные коронки для бурения гидроударными и пневмоударными машинами выпускаются серийно и отличаются от обычных твердосплавных коронок. Для гидроударного бурения выпускаются коронки типа КГ диаметром 59-115 мм, для пневмоударного бурения – коронки типа КП, КПД, КПС диаметром 96-153 мм.
Для бурения пород VIII-XII категорий по буримости целесообразно применять алмазные коронки. Их выпускает однослойными и импрегнированными. Однослойные коронки армирует наиболее крупными алмазами от 2-5 до 40-60 шт./кар. и используют для бурения пород VIII-X категорий. Импрегнированные коронки армированы объемными алмазами зернистостью 90-600 шт./кар. и подрезными зернистостью 30-60 шт./кар. Их используют для бурения пород IX-XII категорий.
Характеристика алмазной коронки отражена в маркировке, например, 01А3, 02И4, 16А3.
01 (0,2 . и т.д.) – порядковый номер конструкции коронки, характеризует форму торца матрицы;
А (И) – тип коронки – однослойная (импрегнированная);
3 (4, 5) – твердость матрицы (3 – нормальная для бурения в плотных монолитных мало- и среднеабразивных породах; 4 – твердая для бурения в среднеабразивных и абразивных, плотных, монолитных, а также трещиноватых породах; 5 – очень твердая для бурения в очень твердых трещиноватых, весьма абразивных породах).
В практике геологоразведочного бурения наиболее широко приме-няются следующие типы алмазных коронок: однослойные – 01А3, 01А4, 04А3, 07А3, 14А3, 15А3, 16АЗ для бурения горных пород VII-XI категорий по буримости; импрегнированные – 02И3, 02И4, 03И5, которые используются для бурения соответственно малоабразивных, абразивных и сильно абразивных горных пород IX-XII категорий по буримости. Коронки 01А3СВ, 01А4СВ, 02И3СВ, 02И4СВ, 15А3СВ армируются синтетическими алмазами.
Выбор элементов колонкового набора.
Кроме породоразрушающего инструмента в состав колонкового набора входят: кернорватели, алмазные расширители, колонковые трубы, переходники.
Кернорватели предназначены для отрыва и удержания керна при подъеме колонкового набора из скважины и устанавливаются между коронкой и колонковой трубой. При алмазном бурении для калибровки стенок скважины, повышения износостойкости алмазных коронок и стабилизации работы бурового снаряда применяются алмазные расширители. Алмазный расширитель выполняет также роль кернорвателя.
Колонковые трубы, входящие в состав одинарных колонковых наборов, выпускается по тому же стандарту, что и обсадные трубы ниппельного соединения (см. табл.3). В табл.7 приведены диаметры колонковых труб в зависимости от диаметра и типа коронок.
Наружный диаметр коронок
Диаметр колонковых труб, мм
Алмазные коронки, твердосплавные коронки типа СМ, СТ, СА
