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),                                                         (33)

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.

 

Определение потерь давления в бурильных трубах.

Определим режим течения бурового раствора в бурильных трубах:

,                                                                          (34)

где:

 – плотность бурового раствора, кг/м³;

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

 

                                                                                     (35)

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

 ,                                                  (36)

где:

L – глубина скважины, м;

 – длина УБТ, м;

 – безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений;

При турбулентном режиме  определяется по формуле:

 

При ламинарном режиме:

                                                                                          (37)

Определим коэффициент потери давления в бурильных трубах:

                                                                                    (38)

Определение потерь давления в кольцевом пространстве.

Определим режим течения бурового раствора в кольцевом пространстве:

                                                                 (39)

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

                                                                        (40)

 – диаметр скважины (долота), м;

D – наружный диаметр бурильных труб, м;

Q – расход бурового раствора, м³/c;

                                     (41)

При ламинарном течении:

                                                                                          (42)

При турбулентном:

                                                                                       (43)

При квадратичном режиме:

=0, 025                                                                                             (44)

 

Коэффициент потерь давления в кольцевом пространстве:

                                                                (45)

 

Определение потерь давления в УБТ.

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

                                                                                             (46)

 – длина утяжеленных бурильных труб, м;

d – внутренний диаметр бурильных труб, см;

 – внутренний диаметр утяжеленных труб, см;

                                                                    (47)

Коэффициент потерь давления в трубах УБТ:

                                                                           (48)

 

Определение потерь давления в бурильных замках.

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

                                                              (49)

 = 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:

                                                                                 (50)

Определение потерь давления в промывочных отверстиях долота.

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

                                                                             (51)

F - суммарное сечение промывочных отверстий долота, см;

Коэффициент потери давления в долоте:

                                                                                            (52)                     

 

 

Примечание: более точно значение  может быть определено по формуле:

                                                                                    (53)

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

Определение потерь давления в обвязке буровой установки.

 

,                                                                        (54)

где:

l_э.в.т. – эквивалентная длина ведущей трубы;

l_в.т. – действительная длина ведущей трубы;

d – внутренний диаметр бурильных труб;

d_в.т. – внутренний диаметр ведущей трубы.

 

,                                                                             (55)

где:

l_э.в. – эквивалентная длина вертлюга;

l_в. – действительная длина ствола вертлюга;

d_в. – диаметр проходного отверстия вертлюга.

 

,                                                                         (56)

где:

l_э.б.ш. – эквивалентная длина бурового шланга;

l_ш. – действительная длина бурового шланга;

d_ш. – диаметр проходного отверстия бурового шланга.

 

,                                                        (57)

где:

l_э.об. – суммарная эквивалентная длина всех элементов обвязки;

l_п – эквивалентная длина подводящей линии (стояка с отводом).

 

,                                                                 (58)                          

где:

p_об – суммарные потери давления в обвязке;

λ _тр – коэффициент гидравлических сопротивлений в обвязке (λ _тр = 0, 0236).

 

 

Таблица 40

Способы, режимы бурения, расширки (проработки) ствола скважины и применяемые КНБК

Интервал, м		Вид технологической операции	Способ бурения	Условный номер КНБК	Режимы бурения			Скорость выполнения технологической операции, м/ч
от (верх)	до (низ)				осевая нагрузка на долото, тс	скорость вращения ротора, об/мин	расход бурового раствора, л/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9

 

Таблица 41

Компоновка низа бурильных колонн (КНБК)

Условный номер КНБК	Элементы КНБК (до бурильных труб)
	номер по порядку	типоразмер, шифр	расстояние от забоя до места установки, м	Техническая характеристика				суммарная длина КНБК, м	суммарная масса КНБК, т	примечание
				наружный диаметр, мм	длина, м	масса, кг	угол перекоса осей отклонителя, град
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Таблица 42

Потребное количество элементов КНБК

Типоразмер, шифр или краткое название элемента КНБК	Вид технологической операции (бурение, отбор керна, расширка, проработка)	Интервал работ по стволу, м		Норма проходки		Потребное количеств о на интервал, шт. (для УБТ комплектов)
		от (верх)	до (низ)	величина, м	источник нормы
1	2	3	4	5	6	7

Таблица 43

Суммарное количество и масса элементов КНБК

Название обсадной колонны	Типоразмер, шифр или краткое название элемента КНБК	ГОСТ, ОСТ, МРТУ, ТУ, МУ и т.д. на изготовление	Суммарная величина
			Количество элементов КНБК, шт.			Масса по типоразмеру или шифру, кг
			для проработки ствола	для бурения расширки и отбора керна	по типоразмеру или шифру
1	2	3	4	5	6	7

Таблица 44

Рекомендуемые бурильные трубы

Обозначение бурильной трубы	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Марка (группа прочности) материала	Тип замкового соединения	Количество труб, м	Наличие труб (есть, нет)
1	2	3	4	5	6	7

 

Окончание табл. 44

Длина секции, м	Масса, т		Коэффициент запаса прочности трубы на
	секции	нарастающая с учетом КНБК	статическую прочность	выносливость
8	9	10	11	12

Таблица 45

Характеристика и масса бурильных труб, УБТ по интервалам бурения

Названия обсадной колонны	Интервал, м		Характеристика бурильных труб, УБТ					Дефицит длины труб на интервале, м	Масса труб, т
	от (верх)	до (низ)	тип (шифр)	наружный диаметр, мм	марка (группа прочности) материала	толщина стенки, мм	тип замкового соединения (присоединительной резьбы)		теоретическая	с плюсовым допуском	с нормативным запасом
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Таблица 46

Оснастка талевой системы

Интервал по стволу, м		Название технологической операции (бурение, спуск обсадной колонны)	Тип оснастки М ´ К
от (верх)	до (низ)		М	К
1	2	3	4	5

 

Таблица 47

Режим работы буровых насосов

Интервал, м		Вид технологической операции (бурение, проработка, промывка и т.д.)	Тип буровых насосов	Количество насосов, шт.	Режим работы бурового насоса						Суммарная производительность насосов в интервале, л/с
от (верх)	до (низ)				коэффициент использования гидравлической мощности	диаметр цилиндровых втулок, ми	допустимое давление, кгс/см2	коэффициент наполнения	число двойных ходов в мин	производительность, л/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Таблица 48

Распределение потерь давлений в циркуляционной системе буровой

Интервал, м		Вид технологической операции	Давление на стоянке в конце интервала, кгс/см2	Потери давлений (кгс/см2) для конца интервала в
от (верх)	до (низ)			элементах КНБК		бурильной колонне	кольцевом пространстве	обвязке буровой установки
				долоте (насадках)	забойном двигателе
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Таблица 49

Гидравлические показатели промывки

Интервал, м		Вид технологической операции	Наименьшая скорость восходящего потока в открытом стволе, м/с	Удельный расход, л/с·см2	Схема промывки долота (центральная, периферийная, комбинированная)	Диаметр сопла на центральном отверстии, мм	Гидромониторные насадки		Скорость истечения, м/с	Мощность, срабатываемая на долоте, л.с.
от (верх)	до (низ)
							количество	диаметр, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

 

Выбор буровой установки

Исходными данными при выборе буровой установки являются проектная глубина и конструкция скважины. Буровую установку для бурения конкретной скважины или группы скважин выбирают по допускаемой нагрузке на крюке, которую не должна превышать масса (в воздухе) наиболее тяжёлой колонны. При выборе типоразмера и модели установки данного класса следует учитывать конкретные геологические, климатические, энергетические, дорожно-транспортные и другие условия бурения. В соответствии с этим выбирается тип привода (дизельный, электрический), а также схема монтажа и транспортировки буровой установки.

Выбор буровой установки в рамках рабочего проекта на строительство скважины должен производиться с таким расчётом, чтобы сумма статических и динамических нагрузок при СПО, а также при ликвидации прихватов не превышала величину параметра «Допускаемая нагрузка на крюке» выбранной буровой установки. Как правило, нагрузка на крюке от максимальной расчётной массы бурильной колонны и наибольшей расчётной массы обсадных колонн не должна превышать соответственно 0, 6 и 0, 9 «Допускаемой нагрузки на крюке». Выбор должен производиться по наибольшей из указанных нагрузок. Производится расчет масс бурильных и обсадных колонн, выбирается самая тяжелая. Буровая установка выбирается по ГОСТ 16293-89 «Установки буровые комплектные для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения».

 

Приложения

В приложениях рекомендуется включать материалы, дополняющие содержание КП - вспомогательные таблицы, нормативные документы (инструкции и т.д.), иллюстрации вспомогательного характера.

 

Список использованной литературы

Примерный перечень использованной литературы представлен в п.6.

 

Оформление КП

Текстовая часть КП должна излагаться в порядке, изложенном в разделе 2.

КП оформляется в соответствии с ГОСТ 7.32-2001 и Методическими указаниями по оформлению [25], должна быть написана четко, аккуратно и грамотно. Текст работы набирается на компьютере и печатается на листах формата А4. Текст на листе должен иметь книжную ориентацию, альбомная ориентация допускается только для таблиц и схем приложений. Поля страницы должны иметь следующие размеры: левое – 25 мм, правое - 15 мм, верхнее – 20 мм, нижнее – 20 мм. Текст печатается через полтора интервала шрифтом TimesNewRoman, 14 кегль (для сносок 12 кегль). Номера страниц размещаются в правом верхнем углу. Применяется сквозная нумерация листов. Номера страниц на титульном листе и приложениях не проставляются. Второй лист работы – оглавление.

Объем текстового материала КП должен содержать, как правило, не более 20-30 страниц основного машинописного текста, без учета приложений.

Примерное соотношение между отдельными частями работы: введение – 1страница, список использованных источников – 1-2 страницы. Большую часть

 

 

 работы занимает основная часть. Здесь следует избегать больших диспропорций между главами.

В тексте не допускается сокращение слов, за исключением общепринятых.

В каждом разделе кратко излагаются исходные данные, обоснование и содержание принятых решений.

Иллюстрации являются необходимым условием содержания КП. Они могут быть представлены в виде рисунков, схем, таблиц, графиков и диаграмм, которые должны наглядно дополнять и подтверждать изложенный в тексте материал.

Все таблицы и рисунки следует нумеровать, а в тексте давать на них ссылки.

При использовании в тексте положений, цитат, заимствованных из литературных источников, студент обязан сделать ссылки на них в соответствии с установленными правилами.

Список литературы составляется в алфавитном порядке фамилий авторов или названий книг. В него вносятся лишь те источники, на которые в тексте сделаны ссылки [25].

Напечатанный КП должен быть сброшюрован (прошит по левому краю страниц). Разрешается использование для этого специальных папок, предназначенных для КП.

 

Защита КП

В выступлении студент излагает актуальность, объект и предмет, цели и задачи исследования, дает краткое описание технико-технологической базы и представляет результаты работы. Курсовой проект оценивается на основании отзыва научного руководителя, содержащего качественную оценку степени решения поставленных цели и задач; уровень профессиональности и самостоятельности проведения исследования, наличие практических рекомендаций; соответствия оформления данного проекта установленным требованиям.

На защите КП оценивается также выступление студента, что включает

в себя:

- умение максимально кратко и логично доложить в устной форме основную проблему, методы ее решения и полученные выводы;

- умение квалифицированно отвечать на поставленные вопросы по теме исследования;

- выдержать регламент выступления (до 10 минут).

Основными качественными критериями оценки КП являются:

- актуальность и новизна темы;

- полнота и качество собранных технико-технологических данных;

- обоснованность привлечения тех или иных методов решения поставленных задач;

- глубина и обоснованность анализа и интерпретации полученных результатов;

- четкость и грамотность изложения материала, качество оформления работы, учет настоящих «Правил»;

- умение вести полемику по теоретическим и практическим вопросам, глубина и правильность ответов на вопросы руководителя.

 

Оценки « отлично » заслуживают КП, темы которых представляют методический или практический интерес, свидетельствуют об использовании автором адекватных приемов анализа, современных методов и средств решения поставленных задач. Структура работы, оцененной на «отлично», должна быть логичной и соответствовать поставленной цели. В ее заключении должны быть представлены четкие, обоснованные выводы, вносящие вклад в разрешение поставленной проблемы и

намечающие перспективы ее дальнейшей разработки. Работа соответствовать действующим ГОСТам и настоящим «Правилам», содержать приложения в виде схем, таблиц, графиков, иллюстраций и т.д. Условием получения отличной оценки являются краткость и логичность вступительного слова студента, а также четкие и аргументированные ответы на вопросы. В тех случаях, когда КП не в полной мере отвечает перечисленным выше требованиям, она оценивается более низким баллом.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: