Комплексная модернизация турбобуров 3ТСШ1-195 и ТРМ-195-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Комплексная модернизация турбобуров 3ТСШ1-195 и ТРМ-195-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
В данном дипломном проекте предложена комплексная модернизация турбобуров 3ТСШ1-195 и ТРМ-195.
Цель модернизации: 1) обеспечение работы с низкооборотными и среднеоборотными шарошечными долотами; 2) обеспечение работы с низко-оборотными и среднеоборотными алмазными долотами; 3) переход на низ-колитражный режим бурения.
Ожидаемый эффект от модернизации достигается за счет: 1) увеличения наработки на отказ составных частей турбобура; 2) обеспечения работы тур-бобура от одного бурового насоса.
Технические решения подкрепляются графической частью проекта в объеме 10 листов формата А1, пояснительной запиской с обзором и анали-зом научно–технической информации и патентов, энергетическими, эксплуа-тационными и технико – экономическими расчетами, а также оценкой техно-логической и экологической безопасности.
3.2 Модернизация технологии турбинного бурения с алмазными долотами.

Турбинное бурение с использованием долот безопорного типа, воору-жение которых представляет собой природные или синтетические, алмазные либо поликристаллические алмазосодержащие резцы, является в настоящее время серьезной альтернативой самому передовому роторному способу бу-рения с применением шарошечных долот с герметизированными маслона-полненными опорами. Этот способ принято называть турбоалмазным буре-нием. Его эффективность также может быть увеличена путем модернизации конструкций и характеристик серийных турбобуров. Основное преимуще-ство алмазных долот по сравнению с шарошечными заключается в их мно-гократно большей износостойкости. Правильное применении алмазных до-лот обеспечивает высокий экономический эффект, особенно при бурении нижних интервалов глубоких скважин. Относительно низкая механическая скорость проходки является существенным недостатком турбоалмазного бу-рения. Однако в последние годы были созданы долота с алмазно-твердосплавными пластинами АТП, позволяющие значительно увеличить механическую скорость, даже по сравнению с долотами шарошечного типа. Анализ показал, что современное отечественное турбоалмазное бурение, ос-нованное на применении серийных турбобуров, осуществляется при низких осевых нагрузках на долото, несмотря на то, что расход бурового раствора зачастую является завышенным. Это означает, что при больших глубинах бурения алмазное долото часто оказывается недогружено, частота вращения долота существенно превышает необходимую оптимальную величину, а ра-бота турбобура осуществляется с "навеса", т.е. в правой неэффективной зоне кривой мощности, близкой к режиму холостого хода. Все это приводит к снижению механической скорости проходки алмазных долот и, как след-ствие, к недобору проходки за рейс в турбоалмазном бурении.
В последние годы при бурении нижних интервалов скважин (от 2000 до 3000 м) на месторождениях Западной Сибири стали применяться без-опорные долота с алмазно-твердосплавными пластинами (АТП) типа БИТ и другие. Эти долота обеспечивают механические скорости на уровне не намного уступающем уровню шарошечных долот, проходки за рейс состав-ляют от 500 до 1000 м, а в целом одно долото АТП эффективно отрабатыва-ет от 2000 до 4000 м в нескольких скважинах. Наиболее приемлемым вари-антом турбобура для долот АТП сегодня является модернизированный ре-дукторный турбобур, собранный с высокомоментной турбиной ТВМ-195.
Турбобур с турбиной ТВМ-195 имеет больший запас крутящего мо-мента, чем турбобур с серийной турбиной 26/16,5+195. Кроме того, частота вращения на рабочем режиме у новой турбины – 240 об/мин, лучше, чем 150 об/мин у серийной турбины, потому, что обеспечивает большую механиче-скую скорость проходки. Что касается другой серийной турбины – А7Н4С, то она оказывается неконкурентоспособной из-за чрезмерно высокого пере-пада давления.
В результате промысловых испытаний модернизированного редуктор-ного турбобура с турбиной ТВМ+195 с долотами АТП типа 215,9 БИТ-М5 при бурении скважин на месторождениях Западной Сибири, было установ-лено, что в интервале 1800÷3085 м механическая скорость проходки состав-ляла от 11,8 до 14,5 м/ч, что в 1,12÷1,4 раз больше, чем у редукторного турбобура с серийной турбиной 26/16,5+195 с долотами типа БИТ в сопо-ставимых условиях.
В ПО "Белоруснефть" при бурении интервала от 3400 до 4100 м без-опорными долотами ИСМ+215,9 в солевых отложениях проводились про-мысловые испытания модернизированного турбобура, представлявшего со-бой трехсекционный турбобур, собранный на базе турбинных секций А7Ш и оснащенный высокомоментной турбиной ТВМ-195. Расход бурового рас-твора составлял 24 л/с, плотность 1410 кг/м3. Общее время работы турбобу-ра 3ТВМ-195 во время проведения испытаний составило 672 ч.
В процессе испытаний было установлено, что у серийного турбобура 3А7Ш перепад давления значительно увеличивается от тормозного режима к холостому – с 7,7 до 12,8 МПа соответственно, а у модернизированного турбобура наоборот, уменьшается с 8,0 до 5,2 МПа. Такой характер линии давления указывает на явные преимущества модернизированного турбобура по сравнению с серийным, т.к. работа турбобура при бурении глубоких ин-тервалов обычно происходит в правой зоне характеристики. Поэтому при работе рассматриваемых турбобуров разница в величинах перепадов давле-ний на них составляет примерно 3,0÷4,0 МПа. Эта разница станет еще боль-ше и может достичь величины 6,0 и более МПа при подрыве бурильного ин-струмента и зависании его над забоем, при проработках ствола скважины и промежуточных промывках, т.е. во всех тех случаях, когда турбобуры вы-нуждены работать на холостом режиме.
В тех же геолого-технических условиях проводки глубоких скважин в Белоруссии проводились испытания стабилизированного шпинделя ШС-195. В результате испытаний было установлено, что наработка на отказ шпинделя ШС-195 составила 349 ч, что в 3,15 раз превысило среднюю наработку на отказ серийных шпинделей турбобуров 3А7Ш с шаровой опорой.

5 Техническое предложение

На основе изучения и анализа научных публикаций и патентов веду-щих предприятий, ОАО НПО «Буровая техника» - ВНИИБТ, ООО «Велл Процессинг», а также главного научного сотрудника ВНИИБТ д.т.н. С. Л. Симонянца предлагаю следующую комплексную модернизацию серийного трехсекционного шпиндельного турбобура 3ТСШ1-195 и редукторного тур-бобура ТРМ-195 для совершенствования технологии и технических средств турбинного бурения.
Проектирование новой низколитражной турбины на основе высокомо-ментной турбины ТВМ-195. Расчет параметров производится при расходе бурового раствора 24 л/с. Определяются основные геометрические и кинема-тические параметры новой турбины. Полученные энергетические параметры обеспечивают работу с низкооборотными и среднеоборотными шарошечны-ми долотами. Для обеспечения работы с алмазными долотами модернизиро-ванный турбобур оснащается редуктором-вставкой. Новая турбина также повышает наработку на отказ в 2-3 раза по сравнению с серийной турбиной 26/16,5-195.
С целью повышения эксплуатационных показателей турбобура предла-гаю провести модернизацию турбобура на основе технологии апгрейда пу-тем замены и комбинирования осевых опор и шпиндельной секции (в част-ности рассмотрение ШС-195, ПУМ-195) для применения шарошечных и ал-мазных долот.
В результате анализа достижений научно-технического прогресса и практики турбинного бурения, а также зарубежного опыта, доказана акту-альность и возможность реализации низколитражного режима бурения, ра-боты с низкооборотными и среднеоборотными долотами, проведена ком-плексная модернизация турбобуров 3ТСШ1-195 и ТРМ-195 с целью обеспе-чения оптимальных энергетических и эксплуатационных характеристик.