Исследование механических свойств металлических и полимерныхrnцентраторов
Работа посвящена исследованию механических свойств центраторов типа ПЦС на соответствие требованиям международных стандартов ISO 10427- 1:2001 и ISO 10427- 2:2004.
Введение………………………………………………………………………….10
1. Обзор литературы……………………………………………………………..12
2.Объекты и методы исследования……………………………………………..20
2.1 обсадная колонна…………………………………………………….……20
2.2 технологическая оснастка обсадных колонн ….……………………….24
2.3 виды центраторов, их область применения…………………………….31
2.4 цельнометаллический рессорный центратор……………………………38
3. Расчетная часть………………………………………………………………..41
3.1 Проведение стендовых испытаний цельнометаллических рессорных
центраторов…………………………………………………………………..41
3.2 Проведение расчетов в ПО SolidWorks и Ansys……………………….51
4. Финансовый менеджмент, ресурс эффективность и ресурсосбережение…60
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований…………………………………………………………..61
4.2 Планирование научно-исследовательских работ……………………..70
4.3 Определение pеcуpcoэффективнocти проекта ……………………….82
5. Социальная ответственность…………………………………………………84
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности…90
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя)
правовые нормы трудового законодательства…………………………………90
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя…………………………………………………………………….94
5.2 Профессиональная социальная безопасность…………………………95
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на
рабочем месте при проведении исследований………………………………….96
5.2.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов……………………………………………………98
5.3 Экологическая безопасность…………………………………………..99
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………..….103
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований. …………………………………………………………………..103
Заключение………………………………………………………………………106
Список используемых источников…………………………………………….107
Приложение А…………………………………………………………………..110
В настоящее время существует острая проблема некачественного
строительства скважин. Под понятием «качество строительства нефтегазовых
скважин» понимается способность скважины в течение проектной
продолжительности её жизни давать безводную продукцию с проектными
дебитами. Соблюдение вышеуказанных условий, в большой мере, зависит от
эффективности цементирования скважины и долговечности крепи.
Во время цементации ствола скважины необходимо вытеснить буровой
раствор, затем закачивать тампонажный, чтобы это было более эффективнее,
обсадные трубы центрируются относительно оси скважины. Центраторы для
обсадных колон изготавливают из различных материалов и сплавов, в
основном они квалифицируются на металлические и полимерные. В случае
применения пружинных центраторов (металлических) с незначительной
деформируемостью, циркуляция и течение вязкопластичных суровых
растворов восстанавливаются без образования застойных зон даже в области
структурного режима течения в скважинах. При значительной деформации
пружинных центраторов (до диаметра долота) их эффективность
незначительна.
На настоящий момент остается нерешенной проблема качества
цементирования скважин, что во многом связано с неэффективным
центрированием обсадной колонны в стволе скважины. Применение
различных типов центраторов в оснастке обсадной колонны, позволяет
улучшить качество центрирование, однако следует отметить, что их
использование сопряжено с рядом других вытекающих проблем, в частности:
сложность установки на обсадной колонне, что увеличивает время
её спуска;
применение центраторов непосредственно в составе обсадной
колонны увеличивает жесткость колонны, что усложняет спуск в условиях
высокой интенсивности набора угла и в скважинах с большим зенитным
углом;
не исключен риск слома центратора в процессе спуска обсадной
колонны;
нет точного представления какие типы центраторов и с какой
фиксацией использовать, какой они должны быть формы и в каком количестве
их необходимо использовать.
1. Обзор литературы
Центраторы обсадных колонн предназначены для центрирования
обсадных колонн при спуске и цементировании их в скважине в условиях
эксплуатации. Применение центраторов позволяет получить равномерный
зазор между обсадной трубой и стенками скважины, что исключает
возможность контакта между ними и обеспечивает полную изоляцию
цементным раствором, без разрыва, а значит, существенно продлевает срок
службы труб за счет уменьшения скорости коррозии. Существенно
повышается качество цементирования за счёт выполнения центраторами
функции металлической арматуры в железобетоне, образующемся за
колонной после затвердевания цемента.
Центраторы, закреплённые на обсадной колонне (приблизительно через
каждые 10 м) с помощью стопорных колец и витых клиньев (ключей),
спускаются в скважину, заполненную буровым раствором и размещаются в
кольцевом пространстве интервала залегания продуктивной толщи,
заполняемом затем тампонажным раствором. Скважина может быть
искривлена, с кавернозными стенками и покрыта глинистой коркой.
Плотность бурового раствора может достигать величины 2,4 г/см3. Чтобы
предотвратить поломку лопастей центраторов при спуске обсадной колонны,
необходимо придерживаться температурного режима: температура
окружающей среды при спуске центраторов в скважину должна быть не менее
минус 350С, в скважине – не более плюс 2000С. Рессоры центраторов
выполнены из отожженной рессорно-пружинной стали марки 65Г,
подвергнутой дополнительной термообработке. Это позволяет деталям
центратора сохранять свою форму после семикратной деформации с
максимальной радиальной нагрузкой – до касания тела трубы. Осевая
нагрузка, выдерживаемая креплением ограничительного кольца всех
центраторов, не менее 11 800 Н.
Рисунок 1 – Центратор
1 – петля сегментная; 2 – планка пружинная (рессора); 3 – кольцо стопорное; 4 –
клин витой (ключ); 5 – ось.
Эксплуатация цельнометаллического рессорного центратора не несет
никакого вреда рабочему персоналу и окружающей среде. Конструкция
безвредна для человека, так как на открытом воздухе в нормальных условиях
не выделяет никаких вредных факторов. Что касается буровой установки, на
которой при спуске обсадной колонны используется данный центратор, то в
момент работы следует строго соблюдать технику безопасности, иметь
средства коллективной и индивидуальной средств защиты, проводить
своевременные проверки по знаниям промышленной безопасности персонала
и рабочего оборудования, чтобы заранее предотвратить аварию, которая
может привести к последствиям различной тяжести.
Заключение
Результатом проведения данной работы является изучение центраторов
для обсадных колонн и их основных видов. Были рассмотрены преимущества
и недостатки цельнометаллического рессорного центратора, которые
применяются в сборе с обсадной колонной.
Также были проведены механические испытания опытного образца
цельнометаллического рессорного центратора на измерение наружного
диаметра по противоположенным рессорам после полного выпрямления
рессор центратора, определение удерживающего усилия стопорных колец
центраторов ПЦ-178/221 и ПЦ-245/295, испытания на необратимое
разрушение растяжения, испытания на прогиб рессоры центратора до контакта
с трубой до слома. Смоделировали 3D центратора в ПО SolidWorks, и
выполнили испытание на прогиб рессоры в ПО Ansys.
В разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» был проведен SWOT-анализ проекта с определением его
сильных и слабых сторон, а также с определением угроз и возможностей при
его осуществлении. Для научно-исследовательского проекта был определен
бюджет затрат, который составил 205 943 рублей.
В разделе «Социальная ответственность» проведен анализ возможных
вредных факторов (например, повышенный уровень шума, повышенный
уровень вибрации). В качестве опасных факторов выявлены повышенная
пожароопасность, наличие быстровращающихся механизмов, вероятность
ГНВП.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (9 отзывов)
5 (44 отзыва)
4.4 (93 отзыва)
5 (18 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.2 (25 отзывов)
4.8 (105 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
5 (91 отзыв)
