Разработка гидравлической программы проводки скважины

Исходные данные:

1) Глубина скважины по стволу – 1300м;

2) Тип долота – III-215, 9 Т-ЦВ;

3) Конструкция низа бурильной колонны:

· долото III-215, 9 Т-ЦВ;

· центратор Æ 215, 9 мм;

· калибратор Æ 212, 7 мм;

· турбобур 3ТСШ1-195;

· УБТ Æ 178 мм – 10 м;

· ТБПВ 127х9;

· ЛБТ 147х9;

4) Параметры промывочной жидкости:

· r = 1100 кг/м³;

· УВ = 25¸ 30 сек;

· ПФ = 5¸ 6 см³/30мин.

а) Выбор расхода промывочной жидкости:

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

 

где q = 0, 65 м/с – удельный расход;

F_з – площадь забоя;

 

 

где D_c – диаметр скважины;

 

 

где D_д – диаметр долота.

Интервал 0 – 550 м:

D_д = 259, 3 мм;

D_с = 0, 2953*1, 05 = 0, 310 м;

м²;

м³/с.

Интервал 550 – 1300 м:

D_д = 215, 9 мм;

D_с = 0, 2159*1, 05 = 0, 227 м;

м²;

м³/с.

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

 

 

где U_oc – скорость оседания крупных частиц шлама;

F_кп – площадь кольцевого пространства, м²;

 

 

где d_ш – средней диаметр крупных частиц шлама;

r_п – плотность породы, кг/м³;

r - плотность промывочной жидкости, кг/м³;

d_ш =0, 0035+0, 0037*D_д;

 

 

где D_тр – диаметр турбобура, м.

Интервал 0 – 550 м:

d_ш =0, 0035+0, 0037*0, 2953 = 0, 0046 м;

0, 37м/с;

 м²;

 м³/с.

Интервал 550 –1300 м:

d_ш =0, 0035+0, 0037*0, 2159 = 0, 0043 м;

0, 39м/с;

 м²;

 м³/с.

– выбор расхода из условия нормальной работы турбобура:

 

где М_уд – удельный момент на долоте;

G – вес турбобура;

М_с – момент турбобура при расходе Q_c жидкости r_с;

r - плотность жидкости, при которой будет использоваться турбобур.

к – коэффициент учитывающий потери момента в осевой опоре турбобура равный 0, 03;

Интервал 550 – 1300 м:

Параметры забойного двигателя 3ТСШ1-195:

G = 4790 кг; М_с = 1, 5 кН*м; Q_c = 0, 03 м³/с; r_с = 1000 кг/м³;

М_уд = 6 Н*м/кН; r = 1100 кг/м³.

 м³/с.

Из трех расходов Q₁, Q₂, Q₃ выбираем максимальный расход: Q = 0, 048 м³/с в интервале 0 – 550 м; Q = 0, 026 м³/с в интервале 550 – 1300 м; и далее в расчетах будем принимать этот расход.

б) Определим перепады давлений во всех элементах циркуляционной системы:

Потери давления в ЛБТ:

D_лбт = 147 мм; t = 9 мм; l_лбт = 428 м; r = 1100кг/м³;

- определим динамическое напряжение сдвига - t₀:

t₀ = 8, 5*10^-3*r-7 = 8, 5*10^-3*1100-7 = 2, 35 Па;

- определим динамическую вязкость раствора - h;

h = (0, 004¸ 0, 005)* t₀ = 0, 005* 2, 35 = 0, 0118Па*с;

- определим скорость течения потока – U;

 

где Q = 0, 026 м³/с – выбранный расход;

S – площадь рассматриваемого сечения;

 

 м²;

1, 2 м/с;

 

- определим число Ренольдса в ЛБТ (Re):

 

 3159;

 

- определим коэффициент гидравлического сопротивления в ЛБТ (l):

 

0, 027;

 

- потери давления в ЛБТ (DR):

 

0, 07 Мпа;

 

Результаты расчетов S, U, Re, l, DR сводим в таблицу 2.9.

Потери давления в СБТ:

D_cбт = 127 мм; t = 9 мм; l_cбт = 720 м; S = 9.3*10^-3 м²; r = 1100кг/м³;

Динамическое напряжение сдвига – t₀ и динамическая вязкость раствора – h, остаются без изменения. t₀ =2, 35 мПа; h = 0, 0118 Па*с.

- определение скорости течения потока жидкости (U):

м/с;

- определим число Рейнольдса в СБТ (Re):

;

- определим l в СБТ:

;

- потери давления в СБТ (DR):

 

0, 65МПа;

 

Потери давления в турбобуре 3ТСШ1-195:

 

 

Потеря давления в долоте

 

– Определим перепад давления в кольцевом пространстве между забойным двигателем и стенкой скважины, где D_c = 0, 227 м; D_н = 0, 195 м – наружный диаметр забойного двигателя; L_зд = 26 м. Методика расчетов аналогична. Результаты расчетов сводим в таблицу 2.8.

 

 

Перепад давления в кольцевом пространстве СБТ и УБТ считаются аналогично.

- Определим перепад давления в кольцевом пространстве между ЛБТ и кондуктором, где L = L_к = 550 м; D_c = D_вн^к = 0, 2267 м – внутренний диаметр кондуктора;

Остальные расчеты аналогичны и сводятся в таблицу 2.9.

- Определим перепад давления в замках ЛБТ по формуле:

 

 

где e_р – коэффициент, используемый при расчете;

 

 

где D_вн = 0, 129 м – внутренний диаметр ЛБТ 147х9;

d_н = 0, 110 м – внутренний диаметр ниппеля;

 

 

l_т = 12 м – длина трубы ЛБТ;

Результаты заносим в таблицу 2.9.

- Определим потери давления в поверхностной обвязке буровой по формуле:

 

 

где а – коэффициент потери давления;

Определим потери давления в вертлюге, ведущей трубе, шланге, стояке, манифольде:

Суммарные потери в поверхностной обвязке буровой:

 

 

Общие потери равны:

 

Таблица 2.9

Расчеты результатов

Элементы циркуляционной системы	L, м	d, мм	D, мм	S, м2	U, м/с	Re*	l	DR, МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Манифольд	–	–	–	–	–	–	–	0, 1
Стояк	–	–	–	–	–	–	–	0, 03
Грязевый шланг	–	–	–	–	–	–	–	0, 02
Вертлюг	–	–	–	–	–	–	–	0, 03
Квадрат	–	–	–	–	–	–	–	0, 02
ЛБТ	428	129	147	0, 013	1, 2	3159	0, 027	0, 07
СБТ	720	109	127	0, 009	2, 7	6699	0, 025	0, 65
УБТ	132	90	178	0, 006	4, 7	18247	0, 022	0, 41
Турбобур	26	–	–	–	–	–	–	5, 10
Долото	–	–	f = 2, 87*10-4 м; mu = 0, 94					6, 06
к.п. турбобура	26	195	227	0, 01	2, 5	3653	0, 026	0, 1
к.п. УБТ	139	178	227	0, 015	1, 7	6303	0, 025	0, 03
к.п. СБТ необсажен.	585	127	227	0, 027	0, 9	1875	0, 029	0, 6
к.п. СБТ обсаженное	122	127	227	0, 027	0, 9	1875	0, 029	0, 1
к.п. ЛБТ	428	147	227	0, 023	1, 1	2773	0, 028	0, 05
DRкпзамки необсажен.	–		–	–	–	–	–	0, 001
DRкпзамки обсажен.	–		–	–	–	–	–	0, 0001
SDR								13, 39

Выбираем насос, исходя из суммарных потерь в циркуляционной системы. Выбираем из условия [P] > SDR, где [P] допускаемое рабочее давление насоса; SDR = 13, 39 Мпа;

По таблице 56 [] выбираем буровой насос с [P] = 13, 9 МПа при диаметре втулок d_вт = 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 2.10

Давления и подачи У8-6МА

Диаметр втулки, мм	Допустимое давление, МПа	Теоретическая подача, м3/с	Фактическая подача, м3/с
160	16	0, 0317	0, 0269
170	13, 9	0, 0355	0, 03018
180	12, 2	0, 0404	0, 03434

 

Затем значения Q_ф и Р нанесем на график (рис. 2.1) Q = f(DR).

На значениях подачи отметим интервалы регулирования расхода. Найдем потери давления, зависящие от глубины. Они равны потерям в ЛБТ, СБТ, УБТ, кольцевом пространстве между ЛБТ и стенками скважины, СБТ и стенками скважины, УБТ и стенками скважины, замках, кольцевом пространстве между замками и стенками скважины.

По таблице 2.8 определяем эти потери:

  Эти потери найдены при расходе промывочной жидкости равном 0, 026 м³/с.

Пересчитаем потери, зависящие от глубины на другие значения расходов по формуле:

 

 

Остальные потери давления, зависящие от глубины вычисляются аналогично и наносятся на график.

Определяем потери давления, не зависящие от глубины. Они равны суммарному перепаду давления во всех элементах циркуляционной системы, исключая перепад в забойном двигателе и потерь зависящих от глубины.

 

 

Пересчитаем потери, не зависящие от глубины на другие значения расходов по формуле:

 

Для остальных расходов потери вычисляются аналогично и наносятся на график.

Рассчитаем также характеристику 3ТСШ1-195 для различных расходов. Результаты нанесем на график (рис. 2.1).

 

 

Рисунок 2.1 НТС – номограмма.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: