Гидравлический расчет промывки ствола скважины при бурении роторным и турбинным способами

 

Гидравлический расчет сводится к определению потерь давления и к выбору необходимого типа буровых насосов. Давление, создаваемое буровым насосом, должно быть больше или равно потерям давления на преодоление гидравлических сопротивлений и гидростатических сил в циркуляционной системе скважины при прокачивании жидкости с заданным расходом Q (МПа)

∆ Р=Кз(Р₁+Р₂+Р₃+Р₄+Р₅),                                                             (36)

где:

Кз – коэффициент, учитывающий необходимость запаса давления на преодоление дополнительных сопротивлений при зашламовании скважин, образовании сальников и др. (Кз=1, 3÷ 1, 5),

Р₁ – потери давления в бурильных и утяжеленных трубах, в ведущей трубе, в сальнике, в шланге, в поверхностной нагнетательной линии;

Р₂ – потери давления на преодоление местных сопротивлений в соединениях бурильной колонны;

Р₃ - потери давления в кольцевом пространстве скважины;

Р₄ - потери давления на преодоление сопротивлений в долоте;

Р₅ - перепад давления в забойном двигателе.

 

а). Определение потерь давления в бурильных трубах.

Определим режим течения бурового раствора в бурильных трубах:

,                                                                          (37)

где:

 – плотность бурового раствора, кг/м³;

 – средняя скорость течения жидкости в трубах, м/c;

 

                                                                                       (38)

d – внутренний диаметр бурильных труб, м;

- структурная вязкость раствора, Н*с/м²;

  ;

Q -расход бурового раствора, м³/c;

d – внутренний диаметр бурильных труб, м;

При обобщенном критерии Рейнольдса Re ≤ 2300 режим течения будет ламинарным, а при Re > 2300 – турбулентным.

Определим потери давления в бурильных трубах по формуле

 ,                                                   (39)

где:

L – глубина скважины, м;

 – длина УБТ, м;

 – безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений;

При турбулентном режиме  определяется по формуле:

При ламинарном режиме:

                                                                                       (40)

Определим коэффициент потери давления в бурильных трубах:

                                                                               (41)

б). Определение потерь давления в кольцевом пространстве

Определим режим течения бурового раствора в кольцевом пространстве:

                                                               (42)

 – средняя скорость течения жидкости по кольцевому пространству, м/с;

                                                                        (43)

 – диаметр скважины (долота), м;

D – наружный диаметр бурильных труб, м;

Q – расход бурового раствора, м³/c;

                                  (44)

При ламинарном течении:

                                                                                       (45)

При турбулентном:

                                                                                    (46)

При квадратичном режиме:

=0, 025                                                                                    (47)

 

Коэффициент потерь давления в кольцевом пространстве:

                                                            (48)

 

в). Определение потерь давления в УБТ

Эти потери наиболее удобно определять по методу эквивалентных длин по формуле:

                                                                                        (49)

 – длина утяжеленных бурильных труб, м;

d – внутренний диаметр бурильных труб, см;

 – внутренний диаметр утяжеленных труб, см;

                                                                    (50)

Коэффициент потерь давления в трубах УБТ:

                                                                          (51)

 

г). Определение потерь давления в бурильных замках

Потери давления в замковых соединениях могут быть определены через эквивалентную длину местных сопротивлений по формуле:

                                                              (52)

 = 0, 0236 – безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений замка. (этот коэффициент равен коэффициенту гидравлических сопротивлений труб, так как внутренний диаметр бурильных труб с высаженными наружу концами и внутренний диаметр замка (ЗУ) примерно равны)

 = kd - эквивалентная длина замкового соединения, м (табличные данные);

k – эквивалентная длина, выраженная в долях внутреннего диаметра труб (табличные данные);

L – длина колонны бурильных труб, м;

 – среднее расстояние между замками, м;

Коэффициент потери давления в бурильных замках:

                                                                                (53)

д). Определение потерь давления в промывочных отверстиях долота

Эти потери с достаточной для практических расчетов точностью можно определить по формуле:

                                                                             (54)

F - суммарное сечение промывочных отверстий долота, см;

Коэффициент потери давления в долоте:

                                                                                            (55)                     

Примечание: более точно значение  может быть определено по формуле:

                                                                                    (56)

Для серийных долот  принимается равным 0, 67, а для сменных насадок – 0, 94 - 0, 98.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: