Методические указания по выполнению заданий на практических занятияхПрактические занятия предусматривают выполнение студентами под руководством преподавателя заданий по расчету гидравлической программы скважины для безаварийной её проходки, расчётов элементов аварийного инструмента, его устройства и принцип действия. Главной целью практических занятий является знакомство с теоретическими положениями курса, приобретение и формирование навыков и умения при обосновании мероприятий по предупреждению осложнений, а также выборе способов и механизма его осуществления при ликвидации аварий для условий бурения скважин на нефть и газ. Практические занятия подаются в виде презентаций и содержат следующие основные элементы: теоретическую часть, расчетно-аналитическую часть, методическую часть, выводы и рекомендации по работе. Оценка качества знаний, полученных в процессе выполнения работ и изучения теоретических положений по заданной теме работы, осуществляется путем проведения тестового контроля. Занятие 1. Обоснование требуемого количества обсадных колонн и глубин их спуска Цель: определение необходимого количества обсадных колонн для крепления ствола скважины и глубины спуска каждой колонны с выделением зон возможных осложнений и указанием пластовых давлений и давлений гидроразрыва пород по интервалам. Задание: по имеющимся фактическим данным пластового давления построить график совмещённых условий бурения и определить конструкцию скважины. Ход занятия: Разработка конструкции скважины осуществляется на основе анализа особенностей геологического разреза и накопленного опыта строительства скважин в данном районе. При этом особое внимание обращается на возможное упрощение и облегчение конструкции скважины с учетом имеющегося опыта. Если буровые работы в данном районе ранее не проводились и имеются сомнения в достоверности представленного геологического разреза, то в конструкции первой скважины может быть предусмотрена резервная колонна на случай возникновения непредвиденной ситуации. При изучении геологического разреза в нем выделяются осложненные интервалы (катастрофических поглощений, высокопластичных глин, соленосные и т.п.), которые необходимо изолировать обсадными колоннами, и интервалы с несовместимыми условиями бурения. Несовместимыми считаются условия в тех смежных интервалах, которые по показателям пластовых давлений (коэффициент анамальности пластового давления ka) и давлений гидроразрыва (индекс давления поглощения) невозможно проходить открытым стволом с буровым раствором одной плотности без угрозы возникновения осложнений в виде перетоков. Необходимо построить график совмещенных давлений по стволу скважины на основании пластового, гидростатического давления и давления гидроразрыва пласта. По результатам расчета определить оптимальную плотность бурового раствора и выявить области несовместимых условий бурения для определения глубины спуска обсадных колонн. Запроектированная конструкция скважины должна обеспечить: долговечность скважины как технического сооружения; надежную изоляцию всех проницаемых горизонтов и сохранность жидких и газообразных полезных ископаемых; возможность бурения до проектной глубины без опасности возникновения серьезных осложнений. Занятие 2. Расчёт расхода промывочной жидкости. Цель: определение расхода промывочной жидкости, обеспечивающего очистку забоя и транспорт шлама в кольцевом пространстве. Задание: научиться определять расход бурового раствора для различных условий промывки, определять параметры турбобура и цилиндровых втулок насоса. Ход занятия: При решении данной задачи необходимо знать среднюю скорость течения жидкости в затрубном пространстве uк обеспечивающую вынос выбуренной породы из скважины. По мере разбуривания площади и накопления опыта значение uк может уточняться с учетом различных факторов (тип разбуриваемых пород, способ бурения, конструкция долот и т. п.). По расчётной скорости восходящего потока определяется расход бурового раствора Q, необходимый для выноса шлама:
Полученное значение Q уточняется проверкой условия, обеспечивающего очистку забоя скважины от шлама.
Занятие 3. Расчёт перепада давления в местных сопротивлениях циркуляционной системы. Цель: определить перепад давления в элементах циркуляционной системы. Задание: студент должен научиться определять потери давления в различных местных сопротивлениях: от замковых соединений в трубном и затрубном пространствах, в турбобуре, ведущей трубе, вертлюге, буровом рукаве, стояке. Ход занятия: Местные гидравлические сопротивления создают элементы циркуляционной системы с переменной формой и размерами каналов, вызывающих изменение скорости потока, образование крупных вихрей и возвратных течений. Такими элементами являются наземная обвязка (ведущая труба, вертлюг, буровой рукав, стояк), замковые соединения, муфты, переводники, долота, центраторы, расширители и т. д. Перепад давления Dр в различных местных сопротивлениях можно определять независимо от относительной длины элемента по формуле
Занятие 4. Гидравлический расчёт циркуляционной системы. Цель: определить гидравлические характеристики насоса (давление нагнетания и расход бурового раствора) по материалам производственной практики. Задание: на основании вышеприведённых расчётов студент должен научиться определять тип насоса, забойный двигатель для бурения эксплуатационной колонны. Ход занятия: На основании исходных данныхдля расчета Глубина бурения скважины L., м............................................. ……………………....2700 Глубина залегания кровли пласта с максимальным градиентом пластового давления Lk, м ……………......................................2670 Пластовое давление а пласте с максимальным градиентом пластового давления рпл, МПа.................................................................... ……………………...29,86 Глубина залегания подошвы пласта с минимальным градиентом гидроразрыва (поглощения) Lп, м........................................... ………………............2450 Давление гидроразрыва (поглощения) рr, МПa………………………………39 Плотность разбуриваемых пород р, кг/м3............................... ……………………….2400 Механическая скорость бурении Момент турбобура, необходимый для разрушения породы, Мр, Н м……. 1450 Минимальная скорость подъема жидкости в затрубном пространстве. обеспечивающая вынос шлама, Реологические свойства жидкости: динамическое напряжение сдвига τ0, Па................................ ……………...…………..20 пластическая вязкость η, Па-с………………………………………………………………0.027 Тип бурового насоса.............................................................. ……………………..У8-7М Число буровых насосов............................................................. ……………………………I Диаметр скважиныdс, м............................................................ ……………………….0.225 определить рабочие характеристики забойного двигателя. Занятие 5. Исследование поглощающих горизонтов. Цель: ознакомиться с существующими методиками исследования поглощающих горизонтов анализирует причины их проявлений. Задание: определить приемистость поглощающего пласта и далее обосновывает способ его ликвидации. Ход занятия: Технические возможности позволяют в настоящее время проводить гидродинамические исследования поглощающих пластов с применением большого количества методов. Глубина начала поглощения определяется непосредственно в процессе углубления скважины по снижению уровня промывочной жидкости в приемных емкостях циркуляционной системы или геофизическими методами. Подошва поглощающего горизонта определяется методом поинтервальной опрессовки ствола скважины снизу-вверх при помощи гидромеханических пакеров. В отдельных случаях границы поглощающих горизонтов можно определить дебитометрией. Далее строится графическая зависимость давления от расхода промывочной жидкости. По результатам расчета параметров строится индикаторная кривая в координатах Q – ΔР. Степень сложности предстоящих изоляционных работ может быть предварительно оценена по характеру индикаторной кривой и области ее расположения относительно граничных индикаторных зависимостей приемистости поглощающего пласта. Занятие 6. Тампонирующее устройство для ликвидации зон поглощений Цель: ознакомиться с конструкцией предлагаемого тампонажного снаряда. Задание: определить параметры тампонажного снаряда и технологию применения Ход занятия: В процессе бурения скважин, цементирования обсадных колонн, испытания и освоения продуктивных горизонтов, а также их эксплуатации возникает необходимость постоянного или временного разобщения скважин на отдельные участки. Тампонирующее устройство предназначено для доставки быстросхватывающей тампонирующей смеси в сухом виде, в зону поглощения и ее затирки в стенки скважины. Снаряд позволяет выполнить все операции с одной установки в скважине диаметром от 107мм до 152мм. Глубина установки цеммоста до 1500 м, длиной до 2м. Разобрать конструкцию тампонажного снаряда и определить его конструктивные параметры. Занятие 7. Установление границ прихвата и прихватоопасной ситуации. Цель: изучить способы определения границ прихвата инструмента при возникновении аварии и применяемые при этом приборы. Задание: освоить методику определения места пр хвата. Ход занятия: Определение верхней границы прихвата инструмента по упругому удлинению его свободной части. Верхняя граница прихвата колонны труб, одноразмерной по наружному диаметру и толщине стенок, определяется из зависимости
где L - длина свободной части колонны; Е - модуль упругости металла труб (модуль Юнга); F - площадь поперечного сечения трубы; Р2 – Р1= Р - разница между силами растяжения, прикладываемыми к колонне сверх ее веса; ∆l- упругое удлинение колонны труб под действием силы р; 1,05 - коэффициент, учитывающий жесткость замковых соединений труб если
Значения k, зависящие от размера труб и разности Р2-Р1. Занятие 8. Расчёт установки нефтяных и кислотных ванн. Цель: произвести расчёт водяной, кислотной или нефтяной ванны. Задание: изучить характеристики прихвата, причины его возникновения и определить рациональный способ его ликвидации. Ход занятия: Это один из самых эффективных и распространенных способов ликвидации прихватов, возникших за счет прилипания, сальников, обвалившийся породой. Практически бессмысленно его применение при заклинивании инструмента посторонними предметами, в желобных выработках. Сущность метода заключается в том, что в зону прихвата закачивается специальная жидкость ванны, поэтому его применение возможно только при сохранении циркуляции бурового раствора. В результате постановки ванны уменьшается сила трения между бурильной колонной и стенками скважины, разрушаются связи в фильтрационной корке, уменьшается сила прижатия труб к стенке скважины, происходит химическое растворение пород. Жидкость ванны закачивается через колонну бурильных труб в зону прихвата и выдерживается в этой зоне от 6 до 12 часов при постоянном расхаживании инструмента. Если инструмент не освобождается, то возможна повторная установка ванны, но не более 3 раз. Для того, чтобы не происходило смешивание жидкости ванны с буровым раствором и ее всплытие, так как плотность этой жидкости практически всегда меньше плотности раствора, предварительно в скважину закачивается буферная жидкость в объеме 1–3 м3. После буферной жидкости закачивается жидкость ванны в расчетном объеме, затем вновь 1‑1,5 м3 буферной жидкости и расчетный объем продавочной жидкости (бурового раствора). Эффективность ванны возрастает при своевременной ее установке (при минимальном времени после прихвата). Занятие 9. Аварийный инструмент. Цель: изучить типы применяемого аварийного инструмента. Задание: изучить характеристики, устройство, назначение аварийного инструмента и правила его эксплуатации. Ход занятия: В зависимости от вида аварии обосновать применение типа аварийного инструмента, его устройство и технологию применения. Занятие 10. Изучение типовых аварийных технологических ситуаций. Цель: определить действие оператора в конкретной аварийной ситуации. Задание: оценить ситуацию и выдать рекомендации бурильщику. Ход занятия: Пример Перечень типовых технологических ситуаций, порядок их анализа и действия оператора
Занятие 11. Анализ фактически произошедших аварий и осложнений. Цель: проанализировать характер аварии или осложнения и дать рекомендации по её ликвидации. Задание: составить план работ профилактической подготовки ствола скважины для дальнейшего углубления. Ход занятия: Пример План ликвидации аварии в скв. № 1
|
где dс – диаметр скважины, м; dн – минимальный наружный диаметр труб бурильной колонны, м.
где а = 0,35 ±0,5 м/с при роторном способе и электробурении; а = 0,5 ±0,7 м/с при бурении гидравлическими забойными двигателями.
где a— коэффициент гидравлических сопротивлений, который для каждого элемента в первом приближении можно принять постоянным. Наибольшее значение коэффициент имеет в забойных гидравлических двигателях, гидромониторных долотах и замковых соединениях типа ЗН. Лишь для немногих простейших моделей местных сопротивлений, например внезапного расширения трубы, коэффициент a можно определить теоретически. Обычно его находят экспериментальным путем.
м, м/с................................ ……………………… 0.015
, м/с…………………………………...…….0,85
