Сұйықтық бағанының қысым функциясы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ
ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Ш. Есенов атындағы Каспий технологиялар және инжиниринг университеті

Курстық жұмыс
Тақырыбы:
Пайдалану колоннасының керілуін есептеу және пайдалану кезіндегі керілуді басқару әдістері

Орындаған: Аркабеков Е. М., ИБ.
Тексерген: Садуақасов Д. С.

Ақтау
2023 ж
Мазмұны:
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
Пайдалану бағанының кернеуіне әсер ететін қосымша факторлар ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
Пайдалану мұнай бағанасын керу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
Пайдалану мұнай бағанының керілуін есептеу кезіндегі функциялар ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
Мұнай бағанының кернеуі ұңғыманың пайдалану қасиеттеріне қалай әсер етеді? ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
Пайдалану бағанын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...10
Пайдалану бағанының диаметрі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
Мұнай бағандарын пайдалану кезінде кернеуді басқару әдістерінде ескерілетін факторларлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
Мұнай колоннасының кернеуін басқару бойынша кеңестер ... ..15
Пайдалану мұнай бағанының кернеуін басқарудың артықшылықтары мен кемшіліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
Пайдалану мұнай бағанының кернеу принципі ... ... ... ... ... ... ..1 7
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
Қолданылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21

Кіріспе
Мұнай-газ өнеркәсібіндегі ұңғымаларды тиімді пайдалану тек мұқият жобалауды ғана емес, сонымен қатар сенімді жұмысты қамтамасыз ету және көмірсутектерді өндіруді барынша арттыру үшін әртүрлі параметрлерді үнемі бақылауды және басқаруды қажет етеді. Бұл процестің сәттілігін анықтайтын негізгі аспектілердің бірі-жұмыс бағанының керілуі. Құбыр ішіндегі сұйықтық бағанының салмағынан туындаған кернеу оның құрылымдық тұтастығын сақтауда және ресурстарды тиімді өндіруді қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады.
Бұл зерттеудің мақсаты пайдалану бағанының керілуін есептеу әдістерін қарастыру және мұнай және газ ұңғымаларын пайдалану процесінде осы параметрді басқару стратегияларын әзірлеу болып табылады. Бұл ұңғыманың тереңдігі, сұйықтықтың тығыздығы, құбырдың құрылысы және температураның өзгеруі сияқты әртүрлі факторлардың кернеу мөлшеріне әсерін талдауды қамтиды. Сонымен қатар, өндірістің тиімділігін арттыру және төтенше жағдайлар қаупін азайту мақсатында кернеуді басқарудың заманауи технологиялары мен инновациялық әдістері қарастырылады. Зерттеу барысында кернеуді есептеу үшін қолданылатын стандартты математикалық модельдер мен инженерлік әдістер қарастырылады, сонымен қатар нақты жұмыс жағдайында кернеуді басқару тәсілдері егжей-тегжейлі зерттеледі. Автоматтандырылған басқару және реттеу жүйелері сияқты инновациялық технологияларға, сондай-ақ кернеуді оңтайлы басқаруға арналған заманауи материалдар мен құбыр конструкцияларына ерекше назар аударылады. Бұл аспектілерді түсіну мұнай-газ өнеркәсібіндегі инженерлер мен менеджерлер үшін өте маңызды, өйткені ол ұңғымаларды пайдаланудың сенімділігі мен тиімділігін арттыруға, тәуекелдерді азайтуға және үнемі өзгеріп отыратын параметрлер жағдайында өндірістік процестердің тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Пайдалану бағанының кернеуіне әсер ететін қосымша факторлар.
Пайдалану колоннасының кернеуі мұнай өндірісінің тиімділігіне әсер ететін мұнай өнеркәсібіндегі маңызды параметр болып табылады. Мұнай бағанының кернеуіне бірнеше факторлар әсер етуі мүмкін:
Ұңғыманың тереңдігі:
Ұңғыманың тереңдігі артқан сайын ұңғыманың түбіне қысым артады. Бұл мұнайдың көтерілуіне қосымша қарсылық тудырады. Пайдалану колоннасындағы кернеу осы қысымды еңсеру және мұнайдың тиімді өндірілуін қамтамасыз ету үшін жеткілікті болуы тиіс.
Қоршаған орта температурасы:
Жоғары температура мұнайдың тұтқырлығына әсер етуі мүмкін, бұл өз кезегінде кернеу талаптарын өзгерте алады. Сондай-ақ, температураның өзгеруі бағанда қолданылатын материалдардың қасиеттеріне әсер етуі мүмкін.
Мұнай сипаттамалары:
Мұнайдың тұтқырлығы, тығыздығы және газ құрамы сияқты әртүрлі қасиеттері баған ішіндегі үйкеліс күштеріне әсер етуі мүмкін, бұл мұнайды көтеру үшін қажетті кернеуді анықтайды.
Бағанның диаметрі мен ұзындығы:
Бағанның үлкен диаметрлері мен ұзындықтары ұңғымадан көтерілген массаны арттыра алады, бұл ауырлық күшін жеңу үшін көбірек кернеуді қажет етеді.
Корпустың жағдайы:
Корпустың зақымдануы, коррозиясы немесе тозуы кернеу талаптарын өзгертіп, өндірудің қауіпсіздігі мен тиімділігіне әсер етуі мүмкін.
Өндіру әдістері:
Өндірудің әртүрлі әдістері (қысымды қолдау, жасанды көтеру, газ көтеру және т.б.) әртүрлі кернеу талаптарын қоя алады.
Жабдықтың дизайны мен материалдары:
Материалдарды таңдау және жабдықтың дизайны (сорғылар, құбырлар, кабельдер) ұңғыманың шарттарына сәйкес келуі және қажетті кернеуді қамтамасыз етуі керек.
Ұңғымадағы су деңгейі:
Ұңғымада судың болуы су мен мұнайдың физикалық қасиеттеріндегі айырмашылықтарға байланысты кернеуді басқаруда қосымша қиындықтар тудыруы мүмкін.

Пайдалану мұнай бағанасын керу әдістері.
Пайдалану мұнай бағанасының керілуі мұнайдың ұңғымадан жер бетіне көтерілуін қамтамасыз етеді. Мұнай өнеркәсібінде қолданылатын бірнеше кернеу әдістері бар:
Гравитациялық кернеу:
Бұл әдіс мұнайды көтеру үшін ауырлық күшін қолдануға негізделген. Корпус пен сорғы штангаларының тік компоненттері қарсылық күштерін жеңуге және мұнайды жер бетіне көтеруге көмектесетін кернеуді тудырады.
Қысымды қолдау:
Электр сорғысы (ESP): электр сорғысы ұңғыманың түбіне орнатылып, электр тогымен жұмыс істейді. Ол мұнайды жер бетіне көтеретін орталықтан тепкіш күш жасайды.
Газлифт: Газлифт гидростатикалық қысымды төмендету және мұнайдың көтерілуін жеңілдету үшін бағанға газды (әдетте табиғи газды) енгізеді.
Бұрандалы сорғы: прогрессивті бұрандалы сорғы мұнайды көтеру үшін айналмалы бұранданы пайдаланады, төмен қарай қозғалатын ағын жасайды.
Гидравликалық кернеу:
Гидравликалық кернеу ұңғыманың ішіндегі қысымды ұстап тұру жүйелерін қолдануды қамтуы мүмкін. Мысалы, гидравликалық кабельді қосымша кернеу жасау үшін пайдалануға болады.
Газлифт:
Бұл әдіс гидростатикалық қысымды төмендету үшін бағанға газ енгізуге де негізделген. Газды ұңғыманың төменгі жағына немесе корпустың ішіндегі клапандар арқылы енгізуге болады.
Пневматикалық кернеу:
Сығылған ауаны немесе басқа газдарды қолдана отырып, бұл әдіс ұңғыманың ішіне қосымша қысым жасайды, бұл мұнайды көтеруге көмектеседі.
Әдісті таңдау ұңғыманың сипаттамалары, мұнайдың қасиеттері, құны және белгілі бір технологияны қолданудың техникалық күрделілігі сияқты көптеген факторларға байланысты. Мұнай өнеркәсібіндегі компаниялар көбінесе өндіріс процесін оңтайландыру және ұңғымалардың тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін әртүрлі әдістер мен технологияларды біріктіретін кешенді тәсілді қолданады.
Пайдалану мұнай бағанының керілуін есептеу кезіндегі функциялар.
Пайдалану мұнай бағанының кернеуін есептеу кезінде келесі функциялар қолданылады:
Баған салмағының функциясы
Бұл функция кернеудің негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын бағанның салмағын ескереді. Бағанның салмағын есептеу үшін формула қолданылады:
W = L * ρ * g
мұнда:
L - бағанның ұзындығы, [м];
ρ - металл бағанының тығыздығы, [кгм3];
g - ауырлық күшінің үдеуі, [мс2].
Сұйықтық бағанының қысым функциясы
Бұл функция ұңғымадағы сұйықтық бағанының қысымын ескереді, ол кернеуге де әсер етеді. Сұйықтық бағанының қысымын есептеу үшін формула қолданылады:
P = ρ * h * g
мұнда:
ρ - сұйықтықтың тығыздығы, [кгм3];
h - ұңғыманың тереңдігі, [м];
g - ауырлық күшінің үдеуі, [мс2].
Үйкелісті жеңу үшін қажетті күш функциясы
Бұл функция баған қабырғалары мен ұңғыма қабырғалары арасындағы үйкелісті ескереді. Үйкелісті жеңу үшін қажетті күш-жігерді есептеу үшін формула қолданылады:
F = μ * L * W
мұнда:
μ - металл мен тау жынысы арасындағы үйкеліс коэффициенті;
L - бағанның ұзындығы, [м];
W - бағанның салмағы, [Н].
Бағанның серпімді деформацияларын өтеу үшін қажет күш функциясы
Бұл функция кернеу кезінде пайда болатын серпімді баған деформацияларын ескереді. Бағанның серпімді деформацияларын өтеу үшін қажетті күшті есептеу үшін формула қолданылады:
F = E * L * ΔL
мұнда:
E - баған материалының серпімділік модулі;
L - бағанның ұзындығы, [м];
ΔL - бағанның серпімді деформациясы, [М].
Жалпы алғанда, пайдалану мұнай бағанының кернеуін есептеу келесі формула түрінде ұсынылуы мүмкін:
T = W + P + F + F
мұнда:
T - бағанның кернеуі, [N];
W - бағанның салмағы, [Н];
P - сұйықтық бағанының қысымы, [Н];
F - үйкелісті жеңу үшін қажет күш, [N];
F - бағанның серпімді деформацияларын өтеу үшін қажет күш, [Н].
Мұнай колоннасының кернеуін есептеу кезінде жоғарыда аталған барлық факторларды ескеру қажет. Есептеуде пайдаланылатын параметрлердің мәндері ұңғыманың геологиялық-геофизикалық зерттеулерінің деректері және бағанның техникалық сипаттамалары негізінде алынуы тиіс.
Осыдан, баған салмағының функциясы
Бағанның салмағы кернеудің негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Ол бағанның ұзындығымен, бағанның металл тығыздығымен және ауырлық күшінің үдеуімен анықталады.
Бағаналы металдың тығыздығы әдетте 7850 кгм3 құрайды. Ауырлық күшінің үдеуі 9,81 мс2 құрайды.
Сұйықтық бағанының қысым функциясы
Ұңғымадағы сұйықтық бағанының қысымы кернеуге де әсер етеді. Ол ұңғыманың тереңдігімен және сұйықтықтың тығыздығымен анықталады.
Ұңғымадағы сұйықтықтың тығыздығы ұңғымаға айдалатын сұйықтық түріне байланысты. Мысалы, мұнайдың тығыздығы 700-900 кгм3, ал судың тығыздығы 1000 кгм3.
Үйкелісті жеңу үшін қажетті күш функциясы
Баған қабырғалары мен ұңғыма қабырғалары арасындағы үйкеліс баған ұңғыма оқпаны бойымен қозғалған кезде пайда болады. Бұл үйкелісті жеңу үшін қосымша күш салу керек.
Металл мен тау жынысы арасындағы үйкеліс коэффициенті әдетте 0,1-0,2 құрайды.
Бағанның серпімді деформацияларын өтеу үшін қажет күш функциясы
Кернеу кезінде баған деформацияланады. Бұл деформациялардың орнын толтыру үшін қосымша күш салу керек.
Баған материалының серпімділік модулі материалдың түріне байланысты. Мысалы, болаттың серпімділік модулі 200 ГПа құрайды.
Серпімді баған деформациясы
Бағанның серпімді деформациясы кернеу мөлшерімен және баған материалының қасиеттерімен анықталады.
Пайдалану мұнай бағанының керілуін есептеу білікті мамандар орындауы тиіс маңызды міндет болып табылады. Егер кернеу жеткіліксіз болса, баған тұрақтылықты жоғалтып, деформациялануы мүмкін, бұл оның жарылуына және апатқа әкелуі мүмкін.
Мұнай бағанының кернеуі ұңғыманың пайдалану қасиеттеріне қалай әсер етеді?
Мұнай колоннасының кернеуі ұңғыманың келесі пайдалану қасиеттеріне әсер етеді:
Бағанның тұрақтылығы
Бағанның керілуі бағанның аударылуға және басқа сыртқы әсерлерге төзімділігін қамтамасыз етеді, мысалы:
Жел
Қар
Мұз
Гидростатикалық қысым
Кернеу жеткіліксіз болған кезде баған тұрақтылықты жоғалтып, деформациялануы мүмкін. Бұл оның жарылуына және апатқа әкелуі мүмкін.
Бағанның тығыздығы
Колоннаның керілуі сұйықтықтың ұңғымадан ағып кетуіне жол бермейді, бағандағы жарықтар мен басқа ақаулардың пайда болуына жол бермейді.
Егер баған жеткіліксіз болса, онда жарықтар пайда болуы мүмкін. Бұл жарықтар сұйықтықтың ұңғымадан ағып кетуіне әкелуі мүмкін.
Динамикалық жүктемені азайту
Бағанның керілуі сұйықтықты айдау және көтеру кезінде пайда болатын динамикалық баған жүктемесін азайтады.
Сұйықтықты айдау немесе көтеру кезінде колоннаға динамикалық жүктемелер әсер етеді, бұл оның зақымдалуына әкелуі мүмкін. Бағанның кернеуі бұл жүктемелерді төмендетуі мүмкін, осылайша бағанның зақымдану ықтималдығын азайтады.
Басқа факторлар:
Мұнай колоннасының кернеуіне келесі факторлар да әсер етуі мүмкін:
Геологиялық жағдайлар
Егер ұңғымада сұйықтық жиналуы мүмкін жарықтар немесе басқа ақаулар болса, ЭЦ кернеуі төмендеуі мүмкін. Себебі ақауларда жиналған сұйықтық жоғары қарай бағытталған қосымша күш тудырады.
Температуралық жағдайлар
Температураның жоғарылауымен баған қабырғалары кеңейеді, бұл кернеудің жоғарылауына әкеледі. Себебі температура жоғарылаған сайын металл көлемі артады.
Ұңғыманы пайдалану режимі
Жоғары дебитті ұңғыманы пайдалану кезінде немесе жоғары қысымды сорғыларды пайдалану кезінде ЭЦ кернеуі артуы мүмкін. Себебі жоғары шығынды ұңғыманы пайдалану кезінде немесе жоғары қысымды сорғыларды пайдалану кезінде колоннаға үлкен динамикалық жүктемелер әсер етеді.
ЭБ кернеу әдісін таңдау
ЭБ кернеу әдісін таңдау келесі факторларға байланысты:
Ұңғыманың тереңдігі
Ұңғыманың тереңдігінде механикалық кернеуді қолдану қиын немесе мүмкін емес болуы мүмкін. Бұл жағдайда гидростатикалық кернеуді қолдануға болады.
Ұңғыманың диаметрі
Ұңғыманың үлкен диаметрінде механикалық кернеуді қолдану қиын немесе мүмкін емес болуы мүмкін. Бұл жағдайда гидростатикалық кернеуді қолдануға болады.
Кернеуді бақылау
Механикалық кернеу кезінде бағанның керілуін оңай өлшеуге болады. Гидростатикалық кернеу кезінде кернеуді бақылау қиын болуы мүмкін.
Құны
Механикалық кернеу гидростатикалық кернеуге қарағанда қымбатырақ әдіс болып табылады.
Көп жағдайда жұмыс бағанасын созу үшін механикалық кернеу қолданылады. Себебі механикалық әдіс бағанның керілуін дәл бақылауға мүмкіндік береді және салыстырмалы түрде арзан.
Пайдалану бағанын есептеу.
Корпусты пайдалану колоннасын есептеу есептік жүктемелерді анықтауға және оларды колоннаның ұзындығы бойынша бөлуге, қарастырылып отырған колонна қимасындағы есептік жүктемелердің ең қауіптісін анықтауға және корпустың секцияларын жинақтау үшін қауіпсіздік қорының коэффициентінің осы мәндеріне сәйкес келетін құбырларды таңдауға дейін азаяды. Корпусты тиеу шарттары оның түсу тереңдігіне, геологиялық бөлім құрылымының күрделілігіне, ұңғыманың мақсатына және колоннаның мақсатына байланысты.Үш есептік жүктеме бөлінеді:
Сыртқы қысымның шамадан тыс қысымы;
Бағанның өз салмағынан осьтік созылу жүктемесі;
Ішкі артық қысым.
Ұңғымадағы корпусты жүктеу шарттары әр түрлі болғандықтан, н ұсқаулық есептік жүктемелерді анықтау ережелерін реттейді.

Жоғарыда көрсетілгендей мұнай өндіру ұңғымасына жіберілген корпустық колонналарды есептеу кезінде I схема жиі қолданылады, мұнай барлау ұңғымалары үшін корпустық колонналар II схеманы, ал газ ұңғымалары үшін III схеманы қолдана отырып есептеледі.
Ұңғыманы пайдалануға беру кезеңінде немесе бағанды престеу кезінде ішкі қысымның мәні (а позициясы). Сыртқы артық қысым негізінен ұңғыманың жұмысының аяқталу сатысында көрінеді (есептеу схемаларының в позициясы). Осы қысымдардың арқасында бағанның жарылуы немесе оның мыжылуы мүмкін. Сонымен қатар, A, B, B, G нүктелері - бұл пайдалану аяқталу сатысында артық сыртқы қысымдар анықталатын сипаттамалық нүктелер, ал A', B', B' нүктелері - бағанды герметикалыққа сынау кезінде немесе пайдалануға беру кезінде ішкі артық қысым табылатын сипаттамалық нүктелер.
Мұнай (I) өндіретін ұңғымаларға арналған корпусты жобалау кезіндегі есептік схемалар. барлау (II) және өндіру газ (III): А, Б - бастапқы күйінде және соңғы кезеңде тиісінше:
1 - колоннаның артындағы бұрғылау ерітіндісі;
2 - цемент ерітіндісі-тас;
3 - колоннадағы сұйықтық;
4 - колоннадағы газ.
Пайдалану бағанының беріктігін есептеу тәртібі келесідей.
Сыртқы және ішкі қысымдар туралы есептелген мәліметтерге сәйкес, сыртқы және ішкі артық қысымдардың диаграммалары тән нүктелер бойынша жасалады. Диаграмманы құруға тән нүктелер ретінде колоннадағы сұйықтық деңгейі және бағанның артындағы цемент ерітіндісі, алдыңғы корпустың аяқ киімінің орналасуы, аймақтарының шатыры мен табанының белгілері және пайдалану бағанымен жабылған жоғары пластикалық жыныстардың аралықтары қабылданады. Көрсетілген нүктелер арасындағы артық қысымның өзгеруі әдетте сызықтық түрде қабылданады. Ерекшелік қалыңдығы 200 м-ге дейінгі бар қабаттар болып табылады, олар үшін қысым қабаттың қалыңдығы бойынша тұрақты қабылданады, н газбен толтырылған ұңғымадағы ішкі қысым.
Пайдалану бағанының диаметрі.
Пайдалану бағанының диаметрі анықталатын ең маңызды талаптар ұңғыманы сенімді пайдалану шарттарымен белгіленеді (мұнай немесе газ өндіру, өнімді горизонттарды ажырату және оларды басқа горизонттардан оқшаулау, агенттерді қабаттарға айдау). Аралық қаптама бағаналарының, сондай-ақ кондуктордың және бағыттардың диаметрлері қашау мен түсірілетін қаптама бағанасы арасындағы сақиналық саңылаудың және одан кейінгі аралықты бұрғылау үшін қаптама бағанасы мен оған түсетін қашау арасындағы сақиналық саңылаудың шамасына сәйкес таңдалады.
Корпустың астына бұрғылауға арналған қашаудың диаметрі формула бойынша есептеледі:
Dд = Doк + 2Δ1 (5.4)
мұндағы Dд - қашаудың диаметрі, [м]; Dок - корпустың сыртқы диаметрі, [м]; Δ1 - радиалды саңылаудың ұсынылатын мәні, [м] (кесте. 5.5).
dок корпусының диаметрі (ішкі) қашаудың кедергісіз өту шартынан анықталады:
doк = Dд + Δ2 (5.5)
мұндағы, Δ2 - диаметрлердің өсуінің ұсынылатын мәні, [м]; Δ2 ≈ (4-5) - 10-3 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.