Колонны гибких труб при бурении

Основными параметрами насосной установки агрегата являются развиваемое давление перекачиваемой технологической жидкости р _max и ее подача Q _max.

Алгоритм расчета этих параметров следующий.

1. определяют необходимую подачу технологической жидкости. Эту величину принимают в соответствии с маркой используемого забойного двигателя;

2. выбирают технологическую жидкость, с использованием которой будут осуществлять работы. При разрушении пробки в стволе скважины в качестве технологической жидкости можно использовать воду с необходимыми добавками. При бурении горизонтального участка скважины, и особенно в зоне продуктивного пласта, желательно применять технологическую жидкость на углеводородной основе, обычно для этого служит очищенная нефть;

3. определяют схему внутрискважинного оборудования, в соответствии с которой выполняют расчет гидродинамических потерь при прокачивании технологической жидкости по каналам в скважине. Эти потери складываются из следующих составляющих:

D р _г.т – гидродинамических потерь при прокачивании технологической жидкости по колонне гибких труб. Так как колонны независимо от глубины бурения характеризуются постоянной длиной, то для каждого режима эта величина имеет определенное значение;

D р _вр – гидродинамических потерь восходящего потока технологической жидкости в вертикальном участке скважины – кольцевом пространстве между колонной гибких труб и эксплуатационной колонной;

D р _нк – гидродинамические потери восходящего потока технологической жидкости в наклонном участке скважины – кольцевом пространстве между стенками пробуренного участка скважины и эксплуатационной колонной;

D р _дв – перепада давления на забойном двигателе при проводке скважины;

D р _дл – перепада давления на породоразрушающем инструменте (гидромониторные насадки долота и т.д.);

D р _мф – гидродинамических потерь в манифольде насосного агрегата (линии приема отработанной технологической жидкости, всасывающие и нагнетательные трубопроводы насосов). Обычно эти потери составляют весьма малую долю в общем балансе и в практических расчетах ими можно пренебречь.

4. Определяют давление, необходимое для ведения данного технологического процесса. Его величина

где D р_i – гидродинамические потери и перепады давления, имеющие место в данном конкретном технологическом процессе. Например, при проведении буровых работ потери будут складываться из всех составляющих, перечисленных выше. При разрушении пробки в эксплуатационной колонне величина D р _нкбудет равна нулю.

Расчет гидродинамических потерь на каждом участке однотипен.

Величины перепадов давлений на забойном двигателе выбираются согласно характеристикам долот и двигателей.

5. Выполняют проверочный прочностной расчет колонны гибких труб для верхнего опасного сечения. При этом должны быть учтены напряжения от собственного веса труб, спущенных в скважину, напряжения, вызванные действием расчетного давления технологической жидкости, и касательные напряжения, обусловленные реактивным моментом, возника­ющим при работе забойного двигателя.

Нормальные напряжения от собственного веса труб (без учета действия Архимедовой силы, что идет в запас прочности колонны)

s_в = g_тр L _тр,

где g_тр – удельный вес материала колонны гибких труб; L _тр – длина гибкой трубы, спущенной в скважину.

Напряжения, обусловленные давлением технологической жидкости,

тангенциальные

s _t = р _ж R /d_тр,

меридиональные

s _m = р _ж R /2d_тр,

где р _ж – давление технологической жидкости; R = (d _тр.н + d _тр.в)/2 – радиус срединной поверхности трубы; d_тр = (d _тр.н – d _тр.в)/2 – толщина стенки трубы.

Касательные напряжения, обусловленные реактивным моментом,

t = M _кр / W _r,

где M _кр – крутящий момент; W _r = 2pd_тр R – полярный момент сопротивления поперечного сечения трубы.

Главные напряжения определяются по следующим формулам:

s₁ = 0,5[s_a + s_b + ((s_a + s_b)² + 4t²)^1/2 ];

s₂ = 0,5[s_a + s_b – ((s_a + s_b)² + 4t²)^1/2 ];

s₃ = – р _ж.

В этих выражениях

s_a = s _m + s_в;

s_b = s _t.

6. Проверяют КГТ на соответствие условию прочности по третьей или четвертой теориям прочности. При этом определяют эквивалентное напряжение в опасном сечении

s_экв3 = s₁ – s₃;

s_экв4 = (0,5)^1/2 [(s₁ – s₂)² + (s₂ – s₃)² + (s₃ – s₁)² ]^1/2.

Если при расчетах по четвертой теории прочности пренебречь величиной р _ж и считать напряженное состояние плоским, то последняя формула приобретает более простой вид

s_экв4 = (s₁ ² + s₂ ² – s₁ s₂)^1/2.

Эквивалентные напряжения, получаемые с использованием третьей теории прочности, обычно имеют большее значение. Для получения достаточно надежных результатов лучше всего вычисления проводить по обеим теориям.

Условие прочности будет соблюдено в том случае, если выполняется неравенство

s_экв £ s_т / n,

где n – коэффициент запаса прочности.

Наибольшую сложность при проведении расчетов на проч­ность для гибкой трубы представляет определение реального значения предела текучести и коэффициента ее запаса. Учитывая то, что в процессе наматывания и разматывания трубы на барабане напряжения достигают предела текучести, коэффициент запаса прочности можно принимать близким к единице – 1,05 – 1,1.

Более сложным представляется определение предела текучести, величина которого в процессе эксплуатации трубы изменяется вследствие старения материала и его охрупчивания. Для работы с новой трубой могут быть приняты паспортные значения, взятые из сертификата на материал трубы.

В том случае, если материал трубы не удовлетворяет условию прочности, следует уменьшить рабочее давление до приемлемого уровня. Практически при проведении бурения можно варьировать только этой величиной. Снижение давления может быть обеспечено либо за счет уменьшения подачи технологической жидкости, либо замены забойного двигателя на модель, требующую меньшего расхода последней и, следовательно, предопределяющей меньшие гидродинамические по­те­ри, либо использования колонны гибких труб большего ди­аметра. Последний вариант чреват возникновением организационных проблем, поскольку требует переналадки агрегата – установки барабана с большим диаметром гибких труб и смены рабочего диаметра труб инжектора.

Для вновь принятого варианта диаметров труб, давлений и подач технологической жидкости должны быть повторно про­ведены все расчеты.

Особенности работы колонны

Гибких труб

В процессе бурения часть колонны гибких труб находится под действием осевой сжимающей нагрузки. Последняя определяется силами трения, действующими в направлении, противоположном перемещению колонны, т.е. снизу вверх, а также реактивным усилием, вызванным взаимодействием долота с материалом разрушаемой пробки или породы. В результате, как и при бурении скважины с использованием традиционной технологии, нижняя часть колонны находится в сжатом состоянии. Отличие заключается в том, что сечение с нулевой осевой нагрузкой при использовании гибких труб располагается выше по сравнению с традиционной технологией, поскольку в рассматриваемом случае не используют утя­желенные бурильные трубы.

Отсутствие последних сказывается и на том, что достаточно большая часть колонны гибких труб теряет устойчивость под действием сжимающей нагрузки и принимает спиралевидную форму. При этом увеличиваются силы трения трубы о стенки скважины или внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны и соответственно возрастают усилия, необходимые для перемещения трубы по направлению к забою, т.е. процесс идет лавинообразно.

Для уменьшения эффекта потери устойчивости КГТ разрабатывают новые устройства и на их базе новые технологии ведения работ. Например, для перемещения колонны в горизонтальном участке скважины используют эффект ее "за­кач­ки". В ряде случаев в начале горизонтального участка устанавливают втулку с заплечиками, на которые опираются специальные внутрискважинные движители.

 

УКАЗАНИЯ ПО ПЛАНИРОВАНИЮ ВРЕМЕНИ, ОТВЕДЕННОГО НА ОСВОЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Максимальная учебная нагрузка обучающегося – 1032 часов, в том числе:

- обязательная аудиторная учебная нагрузка обучающегося – 592 часа;

- самостоятельная работа обучающегося – 296 часов;

- практические занятия – 262 часов;

- курсовая работа – 30 часов;

- дифференцированный зачет – 2,3,4 семестр;

- экзамен квалификационный – 4 семестр.

6 указания по работе с литературой, конспектами лекций и учебно-методическими изданиями

Работа с учебной литературой рассматривается как вид самостоятельной учебной работы междисциплинарного курса «Основы организации и планирования производственных работ на нефтяных и газовых месторождениях» и выполняется в пределах часов, отводимых на её изучение.

Каждый обучающийся обеспечен доступом к библиотечным фондам филиала, необходимой для эффективной работы на всех видах аудиторных занятий, а также для самостоятельной работы по изучению дисциплины.

Каждый обучающийся имеет возможность оперативного обмена информацией с отечественными образовательными учреждениями, организациями и доступ к современным профессиональным базам данных и информационным ресурсам сети Интернет:

1. http://www.rsl.ru/ – Российская государственная библиотека (РГБ).

2. http:// www. nlr. ru / – Российская национальная библиотека (РНБ).

3. http:// www. libfl. ru / – Всероссийская государственная библиотека иностранной литературы (ВГБИЛ).

4. http:// www. rasl. ru – Библиотека академии наук (БАН);

5. http:// www. benran. ru / – Библиотека по естественным наукам Российской академии наук (БЕН).

6. http://www.gpntb.ru/ – Государственная публичная научно-техническая библиотека России (ГПНТБ).

7. http://www.spsl.nsc.ru/ – Государственная публичная научно-техническая библиотека Сибиркого отделения РАН (ГПНТБ СО РАН) в г. Новосибирске.

8. http://www.nhmgu.ru/ – Научная библиотека МГУ им. М.В. Ломоносова (НБ МГУ).

9. http://www.tonb.ru/ – Тюменская областная научная библиотека (ТОНБ).

10. http:// www. tsogu. ru / lib / – Библиотечно-информационный центр ТИУ (БИЦ ТИУ).

По каждой теме учебной дисциплины разработаны Методические указания для обучающихся  и методические указания для преподавателей. В ходе лекционных занятий обучающийся должен вести конспектирование учебного материала. Обращать внимание на определения, формулировки, законы, расчет экономических показателей. Желательно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также пометы, подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

В ходе подготовки к занятиям обучающимся рекомендуется изучить основную литературу, ознакомиться с дополнительной литературой, новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы. Дорабатывать свой конспект лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой.

Размещенные в пособии тексты-источники, тесты, практические задания составлены авторами методических указаний на основании следующих базовых источников, которые рекомендованы обучающимся в качестве основной литературы для подготовке к практическим занятиям, к сдаче экзамена по дисциплине:

  Электронные издания (электронные ресурсы)

1. Арбузов, В. Н. Геология. Технология добычи нефти и газа. Практикум [Электронный ресурс]: практ. пособие для СПО / В. Н. Арбузов, Е. В. Курганова. — Москва: Юрайт, 2017. — 67 с.

2. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: учебное пособие. [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Ф. Безносиков [и др.]. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2016. — 80 с.

3. Эксплуатация магистральных и технологических нефтегазопроводов. Распределение и учет. [Электронный ресурс]: учеб. пособие. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. — 370 с.

4. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: учебное пособие. [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Ф. Безносиков [и др.].. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2016. — 80 с.

5. Арбузов, В. Н. Геология. Технология добычи нефти и газа. Практикум [Электронный ресурс]: практ. пособие для СПО / В. Н. Арбузов, Е. В. Курганова. — Москва: Юрайт, 2017. — 67 с.

6. Храменков, В. Г. Автоматизация управления технологическими процессами бурения нефтегазовых скважин [Электронный ресурс]: учебное пособие для СПО / В. Г. Храменков. — Москва: Юрайт, 2017. — 415 с.

7. Эксплуатация магистральных и технологических нефтегазопроводов. Распределение и учет. [Электронный ресурс]: учеб. пособие. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. — 370 с.

8. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: учебное пособие. [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Ф. Безносиков [и др.].. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2016. — 80 с.

9. Арбузов, В. Н. Геология. Технология добычи нефти и газа. Практикум [Электронный ресурс]: практ. пособие для СПО / В. Н. Арбузов, Е. В. Курганова. — Москва: Юрайт, 2017. — 67 с.

10. Храменков, В. Г. Автоматизация управления технологическими процессами бурения нефтегазовых скважин [Электронный ресурс]: учебное пособие для СПО / В. Г. Храменков. — Москва: Юрайт, 2017. — 415 с.

11. Эксплуатация магистральных и технологических нефтегазопроводов. Распределение и учет. [Электронный ресурс]: учеб. пособие. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. — 370 с.

12. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: учебное пособие. [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.Ф. Безносиков [и др.].. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2016. — 80 с.

13. Арбузов, В. Н. Геология. Технология добычи нефти и газа. Практикум [Электронный ресурс]: практ. пособие для СПО / В. Н. Арбузов, Е. В. Курганова. — Москва: Юрайт, 2017. — 67 с.

14. Храменков, В. Г. Автоматизация управления технологическими процессами бурения нефтегазовых скважин [Электронный ресурс]: учебное пособие для СПО / В. Г. Храменков. — Москва: Юрайт, 2017. — 415 с.

 

 

7 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ, самостоятельной работе И ДРУГИМ ВИДАМ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Важной составной частью учебного процесса в филиале ТИУ в г. Ноябрьске  являются практические  занятия.

Цель практических занятий, проводимых по междисциплинарному курсу «Проведение технологических процессов разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений» - углубление и закрепление теоретических знаний, полученных обучающимися на лекциях и в процессе самостоятельного изучения учебного материала, а также совершенствование навыков применения экономических знаний при изучении дисциплин.

Успеху проведения самостоятельной работы способствует тщательная подготовка к ним обучающихся.

Необходимо:

- ознакомиться с вопросами к занятию;

- ознакомиться с основной и дополнительной литературой, рекомендованной для подготовки к занятию.

Порядок ответов на занятиях может быть различным: сначала вывод, затем аргументы либо сначала дается развернутая аргументация ответа, за которой следует вывод.

 

 

ТЕМАТИКА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ обучающихся, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЕЁ ОРГАНИЗАЦИИ

Учебная программа предусматривает самостоятельную внеаудиторную работу обучающихся. Она включает тщательную подготовку к практическим занятиям по темам учебной программы с использованием как основной, так и дополнительной рекомендованной литературы, работ классиков экономической науки, публикаций экономической периодической печати, статистических материалов, решения тестовых задач.

Задания СРС должны выполняться до лекции. На лекциях же знания, полученные самостоятельно, должны углубляться и расширяться.

Результатами самостоятельной работы могут быть: устные доклады по отдельным вопросам тем предмета, вынесенным на обсуждение на практическом занятии; письменные рефераты по отдельным вопросам дисциплины с теоретическим анализом фактических данных функционирования российской экономики, основных направлений экономической политики. Самостоятельная работа обучающегося учитывается при выведении итоговой оценки.

Примерная тематика самостоятельной работы обучающихся:

- Расчеты свойств газожидкостной смеси в функции давления и температуры;

-Изучение взаимосвязи работы подъемника и пласта.

-Расчет глубины спуска эксплуатационной колонны.

-Изучение оборудование для технологических операций в скважинах.

-Расчет по выбору оборудования и установлению оптимальных режимов его работы.

-Изучение мер по охране окружающей среды и недр.

-Определение физических свойства жидкости.

-Расчет требуемых физических величин в соответствии с законами и уравнениями термодинамики и теплопередачи.

-Изучение методов и правил монтажа оборудования.

-Расчет процесса фонтанирования с помощью кривых распределения давления вдоль лифта.

УКАЗАНИЯ ПО САМОКОНТРОЛЮ И ПОДГОТОВКА К КОНТРОЛЬНОМУ ТЕСТИРОВАНИЮ

 

Задания по самоконтролю рекомендуется  выполнять после всех изученных тем дисциплины для самопроверки и подготовки к итоговому контролю.

Тестовые задания по самоконтролю составлены по всем разделам и темам междисциплинарного курса «Проведение технологических процессов разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений» и рекомендованы обучающимся после выполнения теоретической и самостоятельной работы.

Вопросы для самоконтроля обучающихся к подготовке к тестированию:

1. Анализ процесса разработки месторождений

2. Вибросейсмическое воздействие на пласт

3. Виды гидродинамического несовершенства скважин

4. Виды проектных технологических документов на разработку месторождений

5. Водонапорный режим

6. Выбор и расположение нагнетательных скважин

7. Выбор оборудования и приборов для исследования нефтяных и газовых скважин.

8. Выделение эксплуатационных объектов

9. Вязкость нефти (динамическая, кинематическая, условная) и способы её измерения

10. Газовые методы повышения нефтеотдачи пластов

11. Газонапорный режим

12. Газоотдача и конденсатоотдача пластов.

13. Гидропрослушивание пластов

14. Гравитационный и смешанный режимы

15. Гранулометрический состав пород

16. Давление насыщения и газовый фактор

17. Давление насыщения и температура

18. Дросселирование газов. Коэффициент Джоуля-Томсона

19. Задачи охраны недр.

20. Исследование нагнетательных скважин

21. Капиллярные эффекты

22. Классификация нефти в зависимости от содержания серы, парафина, смол и других компонентов

23. Классификация нефти в зависимости от содержания серы, парафина, смол и других компонентов

24. Коллекторские свойства карбонатных пород

25. Коллекторские свойства терригенных пород.

26. Компоненты нефти, влияющие на процесс нефтедобычи

27. Конструкции скважин, производство буровых работ, геофизические и геолого-технологические исследования скважин, методы вскрытия пластов и освоения скважин.

28. Контроль и регулирование разработки месторождений

29. Контроль процесса разработки месторождений

30. Коэффициент теплопроводности горных пород

31. Критерии подбора объектов воздействия для повышения нефтеотдачи пластов

32. Методы исследования, применяемые при разработке нефтяных и газовых месторождений

33. Механизмы вытеснения нефти из пласта

34. Механизмы вытеснения нефти из пласта

35. Механические свойства горных пород

 

Образцы заданий

1. Механические свойства горных пород (пластичность)

2. Механические свойства горных пород (прочность)

3. Механические свойства горных пород (упругость)

4. Микробиологическое воздействие на пласт

5. Молекулярно-поверхностные свойства системы «нефть-газ вода-порода»

6. Нефте- и водонасыщенность коллекторов

7. Нефте- и водонасыщенность коллекторов

8. Нефтеотдача при различных режимах эксплуатации залежи

9. Нефть, ее химический состав

10. Нормы отбора нефти и газа из скважин и пластов

11. Общие понятия о методах воздействия на нефтяные и газовые пласты, их назначение.

12. Определение начальных запасов нефти и газа в пласте

13. Определение вязкости нефти

14. Определение забойного давления в газоводяных и газоконденсатных скважинах

15. Определение забойного давления в работающей скважине

16. Определение количества воды, необходимой для осуществления заводнения, давления нагнетания, приемистости и числа нагнетательных скважин.

17. Определение плотности нефти

18. Определение типа залежи    

19. Основы проектирования разработки месторождений

20. Особенности разработки газовых месторождений

21. Особенности разработки газоконденсатных месторождений

22. Отбор проб пластовой нефти

23. Охрана недр при разработке нефтяных и газовых месторождений

24. Охрана окружающей среды при разработке нефтяных и газовых месторождениях

25. Пластовая энергия и силы, действующие в залежах нефти и газа

26. Пластовые воды и их физические свойства (минерализация, содержание солей, объемный коэффициент, плотность)

27. Пластовые воды, их классификация

28. Пластовый нефтяной газ и его свойства (молекулярная масса, плотность, относительная плотность)

29. Пластовый нефтяной газ, его состав

30. Плотность нефти и способы её измерения

31. Показатели нефтеотдачи пластов

32. Понятие системы и объекта разработки

33. Пористость горных пород

34. Потенциальные возможности методов увеличения нефтеотдачи пластов

35. Приведенное пластовое давление

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ К Экзамену

Экзамен является неотъемлемой частью учебного процесса и призван закрепить, систематизировать и упорядочить знания обучающегося, полученные на занятиях и в процессе самостоятельной работы.

Сдаче экзамена предшествует работа обучающегося на лекционных, практических занятиях и самостоятельная работа по изучению междисциплинарного курса и подготовки рефератов. Отсутствие обучающегося на занятиях без уважительной причины и невыполнение заданий самостоятельной работы является основанием для недопущения, обучающегося к экзамену.

Подготовка к экзамену осуществляется на основании методических рекомендаций по междисциплинарному курсу и списка вопросов изучаемой междисциплинарного курса, конспектов лекций, учебников и учебных пособий, научных статей, информации среды Интернет.

Оценка качества подготовки обучающихся осуществляется в двух основных направлениях: оценка уровня освоения дисциплин и оценка форсированности компетенций. Предметом оценивания являются знания, умения, компетенции обучающихся.

Конкретные формы промежуточной аттестации по каждой учебной дисциплине, разрабатываются учебными подразделениями самостоятельно и доводятся до сведения обучающихся в течение первых двух месяцев от начала обучения.

Нормативный рейтинг МДК составляет 100 баллов. Баллы рейтинга для дисциплин, предусматривающих текущую и промежуточную аттестацию (в форме дифференцированного зачета) и итоговую аттестацию в форме квалификационного экзамена переводятся в пятибалльную систему по следующей шкале:

88-100 баллов - «отлично»;

76-87 баллов - «хорошо»;

61-75 баллов - «удовлетворительно»;

60 баллов и менее - «неудовлетворительно».

Из 100 баллов на оценивание экзамена выделяется 45 баллов.

.