ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМА БУРЕНИЯ - Расчет гидравлической программы проводки скважин

Расчет промывки скважины

Выбор расхода бурового раствора

Расход рассчитываем по справочнику по промывке скважин.

Непрерывная циркуляция бурового раствора при бурении должна обеспечивать чистоту ствола скважины и забоя, охлаждение долота, способствовать эффективному разрушению породы, предупреждать осложнения.

Расход, необходимый для очистки забоя:

;

Где q - удельный расход жидкости, необходимый для удовлетворительной очистки забоя, q=0,57м/с;

FЗ- площадь забоя скважины, м2;

FЗ=DД2/4;

Где DД - диаметр долота, м;

FЗ=3,140,21592/4=0,037 м2;

Q1>0,570,037=0,021 м3/c.

Расход жидкости необходимый для подъема шлама в кольцевом пространстве на поверхность:

Q2>1,15UОсFКп

Где Uос - скорость оседания частиц шлама относительно жидкости, м/с;

FКп- максимальная площадь кольцевого пространства скважины, м2;

Где П - плотность разбуриваемых пород, кг/м3;

DЭ- эквивалентный диаметр частиц шлама, м;

DЭMax=0,002+0,037 DД;

DЭMax=0,002+0,0370,2159=0,010 м;

FКп= (D2-d2) /4;

Где D - внутренний диаметр технической колонны, м;

D - наружный диаметр СБТ, м;

FКп=3,14(0,2252-0,1272) /4=0,028 м2;

Q2>1,150,370,028=0,012 м3/с.

Расход раствора, при котором обеспечивается необходимый момент на валу винтового двигателя:

Где МС - момент винтового двигателя при расходе QC жидкости;

K3 - коэффициент, учитывающий потери момента в осевой опоре ЗД; в данном случае K3 = 0,3, т. к. винтовой двигатель с резинометаллической опорой.

Значение удельного момента на долоте определяется по промысловым данным

Таким образом, циркуляция бурового раствора будет осуществляться насосом с расходом Q>0,021 м3/с, что обеспечивает чистоту ствола скважины, способствует эффективному разрушению пород, предупреждению осложнений и охлаждению долота.

Расчет потерь давлений в скважине

При течении жидкости в трубах и кольцевом пространстве потери давления определяются трением жидкости о стенки канала и зависят от режима течения, свойств жидкости и размеров канала, в частности, от его длины.

Расчет потерь в ЛБТ: L=1030,35 м.

Средняя скорость течения:

Где S - площадь сечения жидкости в трубе, м2;

Динамическое напряжение сдвига:

Структурная вязкость ВПЖ:

Характер режима течения жидкости:

Так как Re*>ReКр, то режим течения в трубе турбулентный, тогда

Расчет потерь давлений в СБТ:

Средняя скорость течения:

Динамическое напряжение сдвига:

Структурная вязкость ВПЖ:

Характер режима течения жидкости:

Так как Re*>ReКр, то режим течения в трубе турбулентный, тогда

Расчет потерь в УБТ:

Средняя скорость течения:

Динамическое напряжение сдвига:

Структурная вязкость ВПЖ:

Характер режима течения жидкости:

Так как Re*>ReКр, то режим течения в трубе турбулентный, тогда

Расчет забойного двигателя:

Где ДPC - перепад давления в ЗД, МПа (ДPC=4МПа);

Расчет потерь давлений замков ЛБТ:

Где lT - длина одной трубы, м;

L - длина колонны труб, м;

DT - внутренний диаметр труб, мм;

DH - внутренний диаметр замка, мм;

Расчет замков СБТ:

Расчет долота:

МН - коэффициент расхода в промывочных отверстиях долота;

F - площадь сечения промывочных отверстий долота, м2;

Кольцевое пространство

Расчет потерь в ЛБТ1:

Средняя скорость течения:

Характер режима течения жидкости:

Так как Re<ReКр, то режим течения ламинарный, тогда

Где в= в(Sen) - параметр Сен-Венана;

Тогда в=0,5;

Расчет потерь в ЛБТ2:

Расчет потерь в СБТ:

Средняя скорость течения:

Характер режима течения жидкости:

Так как Re<ReКр, то режим течения ламинарный, тогда

в=0,40

Расчет потерь в УБТ:

Средняя скорость течения:

Характер режима течения жидкости:

Так как Re<ReКр, то режим течения ламинарный, тогда

в=0,25

Расчет потерь в забойном двигателе:

Средняя скорость течения:

Характер режима течения жидкости:

Так как Re<ReКр, то режим течения ламинарный, тогда

в=0,05

Расчет потерь в замках ЛБТ1 ничтожно малы поэтому мы их не будем рассчитывать.

Таблица 14 - Потери давления в скважине

Участок

L, мм

D, мм

D, мм

S, мм2

U, м/с

ReКР

Л (в)

?p, МПа

Трубное пространство

ЛБТ

1030,35

147

125

12265

1,72

5290

0,03

0,43

СБТ

248

127

109

9327

2,26

7826

0,03

0,21

УБТ

48

178

90

6359

3,62

13944

0,02

0,15

Т/бур

8,25

195

-

-

-

-

-

2,8

Замки ЛБТ

1030,35

168

80

-

-

-

-

0,21

Замки СБТ

248

155

96

-

-

-

-

0,02

Долото

-

-

-

-

-

-

-

0,61

Кольцевое пространство

ЛБТ1

500

147

227

22074

0,89

14587

(0,5)

0,22

ЛБТ2

530,35

147

215,9

19628

0,95

14146

(0,5)

0,4

СБТ

248

127

215,9

23929,8

0,3

14723

(0,40)

0,09

УБТ

48

178

215,9

11719

0,71

10444

(0,25)

0,05

Т/бур

8,25

195

215,9

6741

2,63

7474

0,05

0,07

Замки ЛБТ1

500

245

168

-

-

-

-

0,02

Замки ЛБТ2

530,35

215,9

168

-

-

-

-

0,022

Замки СБТ

248

215,9

155

-

-

-

-

0,012

УДPС

-

-

-

-

-

-

-

5,3

Верхняя обвязка буровой

Расчет стояка:

Расчет шланга:

Расчет вертлюга:

Расчет ведущей трубы:

Расчет манифольда:

Таблица 15 - Потери давления в поверхностной обвязке

Участок

А, Па*с2/м3*кг

?p, МПа

Стояк

3,35

0,17

Манифольд

13,2

0,69

Шланг

1,2

0,06

Вертлюг

0,9

0,04

Ведущая труба

1,8

0,09

УДPП. о.

-

1,03

Выбор типа насоса

Выбираем насос, рабочее давление которого РН при i-диаметре втулок, удовлетворяющий условию:

Где PН - давление насоса, МПа;

УДPI - сумма потерь давления, МПа.

УДPI=6,4 МПа,

Выбираем насос УНБ-600 с рабочим давлением PН=9,8 МПа.

Рабочее давление насоса:

Фактическая подача насоса:

Таблица 16 - Рабочие характеристики бурового насоса БРН-1

Диаметр цилиндровых втулок, мм

Давление нагнетания, МПа

Рабочее давление, МПа

Подача насоса, л/с

Фактическая подача, л/с

140

16,9

13,5

19,8

17,8

150

14,4

11,52

23,1

21,5

160

12,5

10,0

26,6

23,9

Построение НТС-номограммы и определение режима работы насоса

НТС-номограммой называется график совмещенных гидравлических характеристик насоса и скважины. Гидравлической характеристикой производительности насоса называется зависимость его производительности, допустимого давления от диаметра втулок в координатах Р-Q.

Гидравлической характеристикой скважины называется зависимость потерь давления во всех элементах циркуляционной системы, включая потери в долоте, от расхода промывочной жидкости и глубины скважины.

Расчет гидравлического забойного двигателя:

Где ДPC - перепад давления в ЗД при расходе QC=30 л/с (ДPC=6МПа);

Полученные результаты в таблице.

Таблица - Потери давления в ЗД и в скважине

Н, м

Р, МПа

Q, л/с

140

150

160

17,8

20,8

23,9

1030

2,4

2,8

3,2

4,82

7,36

9,85

950

4,49

6,85

9,1

850

3,72

5,68

8,36

Из НТС-номограммы (Приложение 2) следует, что при использовании насоса УБН-600 бурение следует вести на втулках d=150 мм и расходе промывочной жидкости 20,8 л/с.

Похожие статьи




ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМА БУРЕНИЯ - Расчет гидравлической программы проводки скважин

Предыдущая | Следующая