Курсов проект на тема : Сондажен инструмент: елементи, предназначение, условия на работа. Напрежение възникващи в сондажния инструмент по време на работа. Проектиране конструкцията на сондажен инструмент по време на роторно сондиране
I. Резюме II. Увод III. Специална част 1. Сондажен инструмент 2. Работна щанга 3. Сондажни тръби 4. Съединителни резби 5. Сондажен лост 6. ТДК 7. Аксесоари 8. Проектиране на сондажен инструмент IV. Заключение
Увод Темата на курсовият проект „Проектиране на сондажен инструмент”. Сондажният инструмент осъществява връзка между работния инструмент и сондовите механизми на повърхността. Той осигурява канал за промивната течност и създава осово натоварване върху скалоразрушаващия инструмент и предава въртящ момент.
Сондажен инструмент Сондажният инструмент както е споменато в увода осъществява връзка между работния инструмент (СРИ) и сондовите механизми (Top Drive или патронник) .Освен това чрез него се спускат обсадни колони , циментира се и се промива сондажа.
Работна щанга (Kelly)
Дълга с квадратно или шестоъгълно сечение тръба с канал за промивна течност. Тя се използва за предаване на въртеливо движение от работната глава към сондажния инструмент.
Използва се за предаване на въртеливо движение на длетото чрез сондажни тръби и щанги Въртенето и осовото натоварване върху длетото са важни за пробивния процес Правят се от молибденови стомани с високо съдържание на хром и третирани с топлина Биват шестоъгълни или квадратни като хексагонът е по здрав Дължините са 12.2 м и 16.5 м Квадратните са от 2 ½ инча до 6 Шестоъгълните са от 3 до 6 инча
Сондажни тръби Предават въртящ момент и промивна течност по сондажа Натоварвания на които действат върху тръбите Вертикални ( теглото на сондажния инструмент) Радиални поради налягането на сондажа ( хст или пласт) Циклични Трябва да издържи всичките товари Биват безшевни тръби с external (EU), internal (IU) or internal external upset (EIU) Или оголемяването на метала при свръзката Произвеждат се в три размера • Range 1: 18-22 ft • Range 2: 27-30 ft • Range 3 38-45 ft Класификации : D, E, X95, G105, S135 с размери от 2 до 6 инча Моделите се спесифицират под номинално тегло , вътрешен диаметър , опън , вътрешно напрежение , здравина на тялото. Тези фактори се променят при износване . В зависимост от износването тръбите са 1 клас нова клас минимално износена 80 процента плътност на стената 2 клас 65 процента 3 клас 55
Съединителни резби Къси цилиндрични компоненти които се заварени за двата края на тръбата Могат да бъдат вътрешни или външни резби ( втулка или муфа) Минимална сила на опън 120 000 psi и 140 000 psi Размерите са нужни за изчисляване на необходимите тръби и резби Форми на резбите Различават се по ширина на короната радиус на корена на резбата и ъгъл между прилежащите резби и брой на резби за инч/см
При извършване на СПО по няколко щанги (щангов комплект) се спускат и изваждат без да се развиват. Някои щангови комплекти се свързват с муфи а някои с конусни съединители. Те се състоят от две части – нипел и муфа , които се съединяват с едра конусна триъгълна резба – съединителна.
Сондажен лост Осъществява връзката между работния инструмент и механизмите на повърхността. В зависимост от начина на сондиране той изпълнява различни функции. Има ниска твърдост което предпазва от изкълчване 80 процента от плаващото тегло се подлага на напрежение за фактор за безопасност 1.15 Средна производна дължина 31фт Резбите са врязани Имат скосени резби , които са заздравени след студена обработка Плътна тръба използвана за WOB или осово натоварване върху СРИ
ТДК Тежкият долен край (ТДК) осъществява осовото натоварване, поддържа в опънато състояние сондажният инструмент по време на работа, поглъща вибрациите и ударните натоварвания при движение на сондажния инструмент, служи и за предотвратяване на прихвати по време на сондиране.
Компановки на ТДК В ляво: без стабилизатори В дясно: със стабилизатори за подобра вертикалност на сондажа
Принадлежности Тежка щанга: дебелостенни тръби с едра съединителна резба в двата си края. Във всеки ТДК влиза една щанга с вътрешни резби в двата края , която се разполага над длетото Стабилизатор: използват се за укрепване на сондажния инструмент и подобряване на вертикалността на сондажа Разширител:се използват като заместител на стабилизаторите при поабразивни скали. Има три типа (фиг.9.) за меки , средни до твърди и твърди формации Хидроударник: хидравличните ударници (фиг.10.) се използват при т.нар (fishing jobs) или когато се извършват операции по освобождаване на заседнал инструмент
Проектиране на сондажния инструмент Опън Натиск Усукване Надлъжно огъване Напречно огъване Други натоварвания
Избор на тръби Представеният метод за проектиране на СИ е по стандарта на API: По API се пресмятат опъновите ,натисковите ,усукващите и ударните натоварвания и съответните напрежения, които възникват по време на сондиране.
Опъново P= [(Ldp. Wdp) + (Le.We)]Kb ,[lb], (1.1) , където: P-потопеното тегло, окачено преди тази секция от сондажни тръби, (lb) Ldp- дължина на сондажните тръби, (ft) Le – дължина на тежките щанги, (ft) Wdp – тегло на сондажните тръби във въздуха, (lb/ft) We – тегло на тежките щанги във въздуха, (lb/ft) Kb – фактор на олекване = (1-pпт/pм) (1.2)
Максималното допустимо опъново натоварване се пресмята по формулата Pa=Pt.0,9 , (lb) (1.3), където: Pa- максимално допустимо опъново натоварване (lb) Pt- теоритично опъново натоварване по каталог (lb) 0,9 – приема се 90% износване на тръбите
Различията между изчисленото и максималното допустимо опъново натоварване представлява свръхнатоварване - MOP – margin of over pull MOP=Pa – P (lb) (1.4) Същите стойности, представени като отношение са коефициент на сигурност КС = Pa/P (1.5
Смачкване Pac = Pp/SF , (psi) (1.6), където: Pp-теоритично смачкващо налягане по каталог, (psi) SF или КС – коефициент на сигурност = 1,125 Pac – допустимо смачкващо налягане, (psi)
Ударно Fуд= 1050.qср , (MPa) , 1,7) , където Qср = Qси/Lси , (kg.m) , (1,8) , средно тегло на линеен метър, където: Qси- тегло на сондажния инструмент, (kg) Lси – дължина на сондажния инструмент , (m)
Усукване
T= HP.5250/rpm , (ft/lbs), (1.9) ,където : T- усукване на тръбите, (ft.lbs): HP – мощност използвана за въртене на тръбите , (hp) Rpm – обороти в минута
Максимална дължина на тежките щанги Lc= WOB/ cosа. NP.Kb.Wc , (ft) (1.10), където: Lc- дължина на тежките щанги, (ft) WOB – максимален осов товар върху длетото, (lb) А – ъгъл на отклонение от вертикалата (градуси) NP – неутрален проектен фактор ( коефициент ), (0,8 – 0,85) Kb - фактор на олекване (по формула 7.2) Wc – линейно тегло на тежките щанги по въздуха (lb/ft)
Заключение Правилното проектиране на сондажния инструмент е от голяма важност за оптималното организиране на сондажния процес. Неправилната организация на процеса на проектиране може да доведе до множество аварии с голям риск от жертви. Съставянето на сондажния лост от комплекти в зависимост от условията на тяхната работа и редовното им следене за физическо състояние на всяка отделна щанга намалява риска от аварии и разхода на метал при сондирането.
Литература 1. Огнянов.С. „Дълбоко нефтено сондиране” София , Техника 1967 2. Ръководство за упражнения по сондиране 3. Grant Prideco Heavy wall drill pipe , catalog , 2012 4. http://www.glossary.oilfield.slb.com/Terms/j/jar.aspx 5. Rabia.H “Well engineering & construction”