Технология строительства скважины

Примечание:

1 Возможно использование других типов долот отечественного или импортного производства по коду IADC 437, 447Х, 545Х.

2 КНБК уточняется технологической службой бурового предприятия в процессе бурения по результатам инклинометрии.

2.6.2 Выбор расхода промывочной жидкости

– выбор расхода промывочной жидкости осуществляется исходя из условия удовлетворительной очистки забоя:

 (2.13)

где q = 0,65 м/с – удельный расход;

Fз – площадь забоя;

 (2.14)

где Dд – диаметр долота.

Dд = 215,9 мм;

м2;

м3/с.

– выбор расхода, исходя из условий выноса наиболее крупных частиц шлама:

 (2.15)

где Uoc – скорость оседания крупных частиц шлама;

Fкп – площадь кольцевого пространства, м2;

 (2.16)

где dш – средней диаметр крупных частиц шлама;

rп – плотность породы, кг/м3;

r - плотность промывочной жидкости, кг/м3.

dш =0,0035+0,0037×Dд; (2.17)

 (2.18)

где Dтр – диаметр турбобура, м.

dш =0,0035+0,0037*0,2159 = 0,0043 м;

0,36 м/с;

 м2;

 м3/с.

– выбор расхода из условия нормальной работы турбобура:

где Муд – удельный момент на долоте;

G – вес турбобура;

Мс – момент турбобура при расходе Qc жидкости rс ;

r - плотность жидкости, при которой будет использоваться турбобур.

к – коэффициент учитывающий потери момента в осевой опоре турбобура равный 0,3.

Параметры забойного двигателя 3ТСШ1-195:

Мg = 1200 Нм; Qc = 0,03 м3/с; rс = 1000 кг/м3; r = 1100 кг/м3, Мс=1500 Н/м.

 м3/с.

Из трех расходов Q1, Q2, Q3 выбираем максимальный расход: 0,03 м3/с и далее в расчетах будем принимать этот расход.

2.6.3     Расчёт потерь давления в циркуляционной системе

Потери давления в циркуляционной системе буровой установки определяются как сумма всех потерь давления в элементах циркуляционной системы состоящей из:

1)                наземной обвязки, включающей стояк, буровой шланг, вертлюг, ведущую трубу;

2)                легкосплавных бурильных труб;

3)                соединительных элементах (замках) ЛБТ;

4)                стальных бурильных труб;

5)                замков СБТ;

6)                утяжеленных бурильных труб;

7)                турбобура;

8)                бурового долота (насадки);

9)         кольцевого пространства против вышеперечисленных элементов со 2) по 7).

Применительно к ЗД и долоту принято говорить не потери, а перепады давления, ибо последние создаются преднамеренно.

2.6.3.1 Расчет потерь давления в наземной обвязке

DР = а×Q2×rж; (2.19)

Потери давления в стояке

a = 3,35×105 Па×с2/м3×кг; DР = 3,35×105×0,032×1100 = 0,33 МПа

Потери давления в шланге

a = 1,2×105 Па×с2/м3×кг; DР = 1,2×105×0,032×1100 = 0,12 МПа

Потери давления в вертлюге

a = 0,9×105 Па×с2/м3×кг; DР = 0,9×105×0,032×1100 = 0,09 МПа

Потери давления в ведущей трубе

a = 1,8×105 Па×с2/м3×кг; DР = 1,8×105×0,032×1100 = 0,18 МПа

Потери давления в манифольде

a = 13,2×105 Па×с2/м3×кг; DР = 13,2×105×0,032×1100 = 1,31 МПа

SDРобв=0,33+0,12+0,09+0,18+1,31=2,03 МПа

2.6.3.2         Расчет потерь давления в ЛБТ

Внутренний диаметр Дв = Дн -2d = 0,147-2×0,009 = 0,129 м

Площадь проходного сечения S = p×Дв2 /4= 3,14×(0,129)2 /4= 0,013 м2

Скорость течения жидкости V = Q/S = 0,03/0,013 = 2,3 м/с

Обобщенный критерий Рейнольса определяются по формуле

где t0- динамическое напряжение сдвига

t0=8,5×10-3r -7=8,5×10-3×10-3×1100 –7=2,35 Па

h- структурная вязкость

h= 0,033×10-3r-0,022= 0,033×10-3×1100-0,022= 0,0143 Па×с

Т.к. Re* < 50000, то режим турбулентный, и коэффициент гидравлических сопротивлений l определяется по формуле

Потери давления в ЛБТ

2.6.3.3 Потери давления в замках ЛБТ

Потери давления определяются по формуле (2.19)

где Lтр - длина труб;

ℓт - длина одной трубы

dн - внутренний диаметр замка

Тогда

DР = 0,29×105×0,032×1100=0,028 МПа.

2.6.3.4 Расчет потерь давления в СБТ

Потери давления определяются по формуле (2.20)

Внутренний диаметр Дв = Дн - 2d = 0,127-2×0,009=0,109 м

Площадь проходного сечения S = p×Дв2 /4= 3,14×0,1092 /4= 0,0093 м2

Скорость течения жидкости V = Q/S =0,03/0,0093 = 3,3 м/с

Обобщенный критерий Рейнольдса определяется по формуле (2.21)

Т.к. Re < 50000, то режим турбулентный, и коэффициент гидравлических сопротивлений l определяется по формуле (2.22)

Потери давления в СБТ

2.6.3.5 Расчёт потерь давления в замках СБТ

Расчёт проводится по формулам (2.19), (2.23) и (2.24).

DР = 0,048×105×0,032×1100=0,0047 МПа.

2.6.3.6 Расчёт потерь давления в УБТ

Расчёт проводится по формулам (2.20) - (2.22).

S = p×Дв2 /4= 3,14×0,082 /4= 0,005 м2;

V = Q/S =0,03/0,005 = 6,0 м/с;

Т.к. Re* < 50000, то режим турбулентный, и коэффициент гидравлических сопротивлений

потери давления в УБТ

2.6.3.7 Расчёт перепада давления в турбобуре 3ТСШ1-195

Для турбобура 3ТСШ1-195 имеем rс =1000 кг/м3, Qс = 30 л/с, DРс = 3,9 МПа.

По формуле подобия

 (2.25)

имеем

2.6.3.8 Расчет перепада давления в долоте

где f, mн - площадь сечения и коэффициент расхода промывочных отверстий долота.

2.6.3.9 Расчёт потерь давления в кольцевом пространстве (КП) против ЛБТ

а) Потери давления в КП между ЛБТ и необсаженным стволом скважины (ЛБТI)

Критическая скорость определяется по формуле

Т.к. V > Vкр, то режим турбулентный и потери давления в КП против ЛБТI рассчитываются по формуле

где Дг - гидравлический диаметр,

Дг = Д-d = 0,2159-0,147 = 0,0689 м

Т.к. Re* < 50000, то

Тогда

б) Потери давления в КП между ЛБТ и кондуктором (ЛБТII).

Т.к. V > Vкр = 1,16 м/с, то режим турбулентный и потери давления в КП против ЛБТII рассчитываются по формуле (2.29)

Дг = Д-d = 0,2267-0,147 = 0,0797 м

Тогда

2.6.3.10 Расчёт потерь давления в КП против СБТ

Т.к. V > Vкр = 1,18 м/с, то режим турбулентный и потери давления в КП против СБТ рассчитывается по формуле (2.29)

Дг = 0,2159-0,127 = 0,0889 м

Т.к. Re* < 50000, то

Тогда

2.6.3.11 Расчёт потерь давления в КП против УБТ

Т.к. V > Vкр = 1,18 м/с, то режим турбулентный и потери давления в КП против УБТ рассчитывается по формуле (2.29)

Дг = 0,2159-0,178 = 0,0379 м

Т.к. Re* < 50000, то

Тогда

2.6.3.12 Расчёт потерь давления в КП против турбобура

Т.к. V < Vкр = 1,18 м/с, то режим турбулентный и потери давления в КП против турбобура рассчитывается по формуле (2.29)

Дг = 0,2159-0,195 = 0,0209 м

Т.к. Re* < 50000, то

Тогда

Для удобства все расчётные значения сводим в табл. 2.8

Таблица 2.8 - Расчеты результатов

2.6.4 Выбор бурового насоса

Выбор бурового насоса производится из условия обеспечения расхода бурового раствора, не ниже расчетного, при расчетном давлении. По результатам гидравлических расчетов для успешного доведения скважины до проектной глубины требуется насосы, развивающие производительность Q ³ 0,03 м3/с при давлении Р ³ 12,7 МПа.

По таблице 56 выбираем буровой насос с [P] = 13,9 МПа при диаметре втулок dвт = 170 мм –У8-6МА.

Заключительной стадией гидравлического расчета скважины является построение НТС – номограммы.

Для этого занесем в таблицу теоретические и фактические подачи и давления насоса при различных диаметрах втулки.

Теоретические подачи и давления насоса берем из таблицы 56.

Фактическая подача определяется по формуле:

где к – коэффициент, учитывающий работу насоса на всасывании (к = 0,85);

Q – теоретическая подача.

Таблица 2.9 - Давления и подачи У8-6МА

2.6.5 Построение НТС – номограммы и определение режима работы насоса

НТС – номограмма – это совмещенная характеристика насоса, турбобура и скважины.

Для того, чтобы обеспечить заданный расход Q = 0,03 м3/с при давлении Р ³ 12,7 МПа необходимо использовать данные по насосу для трех втулок указанных в таблице 2.9.

Для значений расходов высчитываем характеристику скважины (это зависимость потерь давления в элементах бурильной колонны от подачи и глубины спуска).

Расчет ведется для 3-х расходов Q1 = 26,9 л/с; Q2 = 30 л/с; Q3 = 34,3 л/с и для трех глубин Н1 = 3180 м; Н2 = 2000 м; Н3 = 1000 м.

Потери давления в элементах бурильной колонны рассчитываются по формулам подобия:

 - для турбулентного режима, (2.30)

 - для ламинарного режима. (2.31)

2.6.5.1 Характеристика скважины при глубине спуска бурильной колонны на 3180 м

Таблица 2.10 - Потери давления в элементах бурильной колонны

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7