Подбор типа буровой вышки для бурения скважины глубиной 8150 м

Задание

Подобрать тип буровой вышки для бурения скважины, если известно, что:

Условная глубина бурения                                                        Н = 8150 м

Диаметр бурильных труб                                      D_БТ1 = 114 мм; D_БТ2 = 140 мм.

Толщина стенки бурильных труб                                             δ = 10 мм;

Диаметр утяжеленных бурильных труб                                  D_УБТ = 178 мм

Длина утяжеленных бурильных труб                                      L_УБТ = 175 м

Тип вышки                                                                                  Мачтовая

Тип бурения                                                                                Роторный

Длина ведущей трубы                                                                L_ВТ = 14,5 м

Плотность промывочной жидкости                                         ρ_пж = 1300 кг/м³

Плотность металла                                                                     ρ_м = 7850 кг/м³

Масса погонного метра бурильных труб:

D_УБТ = 178 мм                                                         q_УБТ = 156кг [1, с. 63, т 1, 58]

Масса погонного метра ведущей трубы              q = 113 кг [1, с. 5, т 1,1]

Диаметр долота                                                      D_д. = 215,9 мм

Масса долота                                                          m = 40 кг[2, с. 62, т 4,1]

Решение

1 Тип буровой вышки выбирают исходя из максимальной нагрузки на крюке Q_кр^max.С учетом коэффициента прихвата (к = 1,3) и облегчение веса колонны при погружении промывочной жидкости имеем:

                                            (1)

где Q_кол – вес колонны в воздухе.

Вес колонны бурильных труб в воздухе определяется по формуле:

       (2)  тогда

        Q_кол = 14,5 · 113 + 3917,75 · 27,996 + 3917,75·28,408 + 150 · 156 + 40 =246 т

где - теоретическая масса погонного метра бурильных труб.

  для труб D_БТ1=114мм и толщиной стенки d=10мм
               (3)

где - теоретическая масса 1м гладкой трубы ТБВК,  [1,стр.13, табл.1.9];

- длина гладкой части бурильной трубы,  [1,стр.13, табл.1.9];

- теоретическая масса двух высаженных концов бурильной трубы, [1,стр.13, табл.1.9];

- теоретическая масса муфты бурильной трубы, [1,стр.13, табл.1.9];

-длина бурильной трубы,  [1, стр.13,табл.1.9];

для труб D_БТ2 = 140 мм и толщиной стенки δ1 = 9 мм

где - теоретическая масса 1м гладкой трубы ТБВК,  [1,стр.13, табл.1.9];

- длина гладкой части бурильной трубы,  [1,стр.13, табл.1.9];

- теоретическая масса двух высаженных концов бурильной трубы,[1,стр.13, табл.1.9];

- теоретическая масса муфты бурильной трубы,[1,стр.13, табл.1.9];

-длина бурильной трубы,  [1, стр.13,табл.1.9];

- длина ведущей трубы, выбираем [2, стр.71]

- длина бурильной колонны, определяется по формуле:

                (4)

                      (5)

Исходя из максимальной нагрузки на крюке выбираем вышку мачтового типа ВУ-45500А, у которой допускаемая нагрузка на крюке 5000 кН [8, стр.4, табл.1.1]. Буровая установка типа БУ8000/500ЭР.

Рисунок 1 – Вышка А образная типаВУ-45500А

2 Определяем наибольшую вертикальную нагрузку

Q_верт = Q_кр + Р_об + Р_х.к. + Р_н.к. + q_к + q_в                              (6)

где Р_об – вес постоянно поднимаемого оборудования (элеватор со штропами, талевый блок, крюк, канат).

,       (7)

где - вес части талевого каната используемого во время СПО.

      - вес элеватора со штропами, ;[4,стр134];

      -вес крюкоблока УТБА-6-500,  [8, стр.49,табл.1.14].

Р_х.к. – усилие от ходового конца каната

Вес части талевого каната находим из соображения, что он опущен до пола буровой вышки. Канат выбираем из условия применения его соответствующего диаметра в кронблоке и крюкоблоке, а также по разрывному усилю каната в целом. В нашем случае  применяется талевый канат типа    ЛК-РО, диаметр каната , разрывное усилие каната 1076 кН, удельная масса 5,98 [3, стр.152, табл.X.1].

,                             (8)

где - удельный вес 1м талевого каната, [8,стр.152,табл.X.1.12]:

Длину талевого каната при СПО находим следующим образом по формуле (см.рисунок 1.1):

,   (9)

где -радиус шкива по дну канавки кронблока УКБА-7-600,               [8, стр.47,табл.1.12];

     - число канатных шкивов кронблока УКБА-7-600, [8, стр.47,табл.1.12];

     -радиус шкива по дну канавки крюкоблока УТБА-6-500, [8, стр.49,табл.1.14];

      - число канатных шкивов крюкоблока УТБА-6-500,[8, стр.49,табл.1.14];

     - число рабочих струн талевого каната, находим по формуле:

,         (10)

применяемая оснастка

где - число подвижных блоков;

7-число неподвижных блоков;

     - высота буровой вышки от кронблока до пола буровой, [8,стр.58,табл.1.21].

Рисунок 2 – Принципиальная схема для расчета длины талевого каната

                                                       (11)

где n – число витков каната (n = 12)

      η_т.с. – КПД талевой системы (η_т.с. = 0,85)

               (12)

Р_н.к – усилие от неподвижного конца каната

                                                (13)

                                                                       (14)

q_в = 63000 кг [2 с. 58, табл. 1.22] - масса вышки

тогда

Q_верт = 279,4 + 13028+ 29,89 +21,598 +2,852 +63 = 410 т.