Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ДАТЧИКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Васильев С. И., Лапушова Л. А.,

Приложение

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ГЛУБИНЫ ОБРЫВА
БУРОВОЙ КОЛОННЫ

Рассмотрим алгоритм вычисления глубины слома колонны.

Методика вычисления глубины слома буровой колонны.

Составляющие глубины инструмента в скважине:

DКНБК + DТБ∙nТБ; Hи = HКНБК + HТБ,

где DКНБК – длина КНБК; DТБ – длина ТБ; nТБ – количество ТБ; Hи, HКНБК, HТБ – глубины инструмента, КНБК и ТБ соответственно.

Длинна ТБ складывается из количества спущенных бурильных труб определенной длинны (промера) разного типа расположенных в скважинном пространстве плюс часть спускаемой трубы (по данным датчика глубины (оборотов лебедки)).

Таким образом:

Hи = HКНБК + HТБ∙(n + 1) – HПТБ. (1)

По весу инструмента

Вычисление глубины слома колонны по показаниям датчика веса представляет собой соотношение разницы длинны (количества) спускаемого инструмента и его веса до слома и после.

Составляющие веса инструмента на датчике:

(2)

где  – вес инструмента на датчике; PТС  – вес талевой системы (крюкоблока); PКНБК – вес КНБК (долото, ДРУ, КОБК, ПП, НУБТ, НОС, LWD, MWD и др.); TТБ – вес ТБ; nТБ – количество ТБ; Nп – количество полиспастов.

Вес талевой системы – постоянная, не влияющая на расчет количества инструмента.

Таким образом, им можно пренебречь:

(3)

Количество полиспастов – количество витков на талевой системе и предназначенное для выигрыша в силе, уменьшающие показания на датчике веса в разы, равные их количеству. Обычно их количество равно 6, 8, 10 (в зависимости от типа буровой установки). Например, вес инструмента равен 100 тонн, количество полиспастов – 10, таким образом, показания на датчике веса – 10 тонн.

Вес колонны после слома (без учета веса талевой системы):

где  – вес колонны после слома (без учета веса талевой системы);  – вес части (если произошел слом) КНБК (долото, ДРУ, КОБК, ПП, НУБТ, НОС, LWD, MWD и др.); TТБ – вес ТБ; nост – количество несломленных труб; Nп – количество полиспастов.

Количество несломленных труб может быть не целым числом, если слом пройдет посреди трубы.

Таким образом:

(4)

где t – часть КНБК выше слома.

Если выразить глубину слома инструмента через (1), то получим глубину слома:

(5)

где nси – количество оставленного инструмента (ниже слома).

Пример расчета

Определить глубину слома инструмента, если известно, что:

КНБК (общая длина – 32,73 м, общая масса ~ 4600 кг):

Долото – БИТ219,1ВТ613УСВ322 (диаметр – 219,1 мм, длинна – 0,35 м, вес ~ 90 кг).

Забойный двигатель – ДРУ2-172 (диаметр – 172 мм, длинна – 9,60 м, вес ~ 1450 кг), с регулятором угла – 1°31′.

Обратный клапан – КОБК-178 ГМ (диаметр – 178 мм, длинна – 0,45 м, вес ~ 61,5 кг).

Переводник переходный – ПП 133×147 (диаметр – 178 мм, длинна – 0,54 м, вес ~ 46,1 кг).

Немагнитная буровая труба забойной телесистемы – НУБТ (диаметр – 167 мм, длинна – 9,74 м, вес ~ 1300 кг).

Телесистема – HOS (диаметр – 171 мм, длинна – 2,60 м, вес ~ 350 кг).

Немагнитная буровая труба забойной телесистемы – НУБТ (диаметр – 171 мм, длинна – 9,45 м, вес ~ 1300 кг).

ЛБТ (диаметр – 127 мм, длинна – 12,20 м, вес ~ 170 кг) – 80 труб (40 свечей).

ТБПК (диаметр – 127 мм, длинна – 12,30 м, вес ~ 300 кг) – было спущено 27 полных труб.

ПТБ (положение талевого блока) – 23,33 (верхнее положение 25 м).

Вес инструмента после слома на датчике веса – 2100 кг (без учета талевой системы).

Количество полиспастов – 10.

Решение:

Общая длинна инструмента – 1353,13 м (сумма всего инструмента до момента слома).

Длинна скважины – 1342,5 м (длина инструмента – ПТБ).

Общая масса инструмента – 26600 кг.

Вес инструмента после слома (вес на датчике×количество полиспастов) – 21000 кг.

Масса инструмента ниже слома (общая масса инструмента – вес инструмента после слома) – 5600 кг.

Длина инструмента ниже слома:

32,73 м (КНБК) + 71,7 м (ЛБТ) = 104,43 м
[масса инструмента ниже слома (5600 кг) – КНБК (4600 кг) = 
 = 1000 кг ЛБТ;

1000 кг/170 кг (масса одной трубы ЛБТ) = 
 = 5,88 (число труб ЛБТ ниже слома)×12,20 м (длина одной трубы ЛБТ) = 
 = 71,7 м].

Глубина слома буровой колонны = 1342,5 м – 104,43 м = 1238,07 м.

Методика расчета глубины обрыва бурильной колонны (БК) по показателям гидравлического индикатора веса ГИВ-6.

Глубина поломки БТ:

где L – длина обрыва БК; Q – вес оборванной части БК; q – вес одного метра БТ; ρм – плотность стали БТ (7850 кг/м3).

n – цена деления по ГИВ; m – количество струн талевого каната; β – уменьшение веса БК в делениях.

Пример расчета

Дано:

L – 4500 м;

dтр – 140 мм;

q – 39,5 кг/м3;

T1 – 67 дел.;

T2 – 60 дел.;

σ1 – 70,5 кН;

σ2 – 53,0 кН;

N – 5×6;

ρб.р – 1470 кг/м3.

Определить глубину обрыва труб колонны.

Решение:

1. Определим цену деления индикатора в момент аварии

2. Определим какой длине БК соответствует вес 175 кН.

3. Определение глубины на которой произошел обрыв.

L = 5000 – 541 = 3959 м.

Обрыв буровой трубы произошел на глубине 3959 м.