Алюминиевые бурильные трубы (АБТ). Дипломный проект-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

РЕФЕРАТ



Данный дипломный проект включает:
пояснительная записка - 135 страниц, 20 таблиц, 15 рисунков, 12 библиогр. названий.
Ключевые слова: БУРИЛЬНАЯ ТРУБА, СКВАЖИНА, КОЛОННА, РЕЗЬБА, МУФТА, ПРОФИЛЬ ВИТКА.
Выпускная квалификационная работа содержит расчет бурильной и обсадных колонн для вертикальной скважины глубиной 3900м, а также исследования преимуществ легкосплавных бурильных труб повышенной надёжности, технико-экономический расчет, проведен анализ существующих аналогов, рассмотрены мероприятия по охране труда и охране окружающей среды.

4.Технико-технологический анализ.
4.1.История развития алюминиевых бурильных труб (АБТ)
Первые исследовательские работы и эксперименты с АБТ начались во второй половине 1950-х годов и дали положительные результаты. В течение последующих лет АБТ широко применялись вместе с гидравлическими и электрическими двигателями, особенно при бурении наклонных скважин. На долю АБТ приходилось 60% от общего объема потребления буровых труб. Широкое использование АБТ способствовало значительному снижению нагрузок на подъемное оборудование буровых установок, снижению продолжительности спуско-подъемных операций, гидравлических потерь в забое, нагрузок на буровые насосы, а также снижению транспортных затрат. АБТ также успешно применялись при роторном бурении. Программа бурения сверхглубоких скважин в научных целях способствовала разработке более прочных и надежных АБТ, способных передавать более высокое напряжение и момент вращения. Буровые трубы повышенной надежности из легких сплавов (ЛБТПН) широко использовались в 1980-х годах при бурении таких сверхглубоких скважин, как Кольская СГ-3, Уральская СГ-4, Криворожская СГ-8, и многих других.
За последние десять лет спрос на трубы ЛБТПН в России значительно вырос. Это произошло по нескольким причинам. Во-первых, разработки месторождений требовали бурения более глубоких скважин со значительным смещением от вертикали. Во-вторых, грузоподъемность на крюке большинства эксплуатируемых буровых установок составляет 75-125 тонн. Кроме того, российская буровая промышленность имеет большой практический опыт применения алюминиевых буровых труб, особенно в Западной Сибири.
4.2.Условия эффективного применения ЛБТПН
ЛБТПН отличаются от серийных легкосплавных бурильных труб (ЛБТ), выпускаемых Самарским и Каменск-Уральским металлургическими заводами, применением трубного резьбового соединения, где без упорная треугольная резьба заменена трапецеидальной с коническим стабилизирующим пояском и упором по торцу. Гарантированные натяги по резьбе, стабилизирующему пояску и укор в торец в этом соединении обеспечиваются за счет применения «температурного» способа сборки по специальной технологии. Конический стабилизирующий поясок в соединении частично разгружает резьбу от знакопеременных изгибающих напряжений и, тем самым увеличивает усталостную прочность трубного соединения ЛБТПН, как минимум, на 60- 80% по сравнению с ЛБТ.
Благодаря такой конструкции трубного соединения алюминиевой грубы со стальными замком, ЛБТПН могут применяться при бурении скважин любого профиля при роторном бурении, при бурении забойными двигателями (ЗД), а также при комбинированном способе проводки скважины с использованием ЗД при постоянном вращении БК, когда необходимо обеспечить повышенную надежность трубного резьбового соединения при приложении значительных знакопеременных нагрузок.
4.3.Сравнительный анализ характеристик ЛБТПН и СБТ

При сравнительном анализе эффективности применения бурильных труб из различных материалов нельзя ограничиваться раздельным сопоставлением только их весовых или прочностных характеристик, так как напряженное состояние БК зависит, как правило, от сочетания этих параметров. Поэтому сопоставление эксплуатационных характеристик бурильных труб целесообразно проводить по следующим трем критериям:
Первый критерий - удельная прочность материала бурильных труб - комплексный параметр, определяемый как отношение допустимой по условиям прочности растягивающей нагрузки в теле трубы к ее весу в буровом растворе, а именно:

(1)

где: Pпред - допустимая нагрузка, при которой в верхнем сечении одноразмерной БК, составленной из бурильных труб одного типоразмера и материала, возникает напряжение, равное минимальному пределу текучести материала трубы st; Gтрубы, Lтрубы - соответственно вес трубы в воздухе и длина одной трубы, К - коэффициент облегчения трубы в буровом растворе.
Величина удельной прочности L, рассчитанная по формуле (1), имеет размерность длины и физически определяет максимально возможную длину подвески одноразмерной секции БК, при которой растягивающие напряжения от собственного веса колонны в буровом растворе достигают предела текучести.