ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОГРАММ ПРОВОДКИ СКВАЖИН

Гидравлические программы проводи скважин должны быть на­правлены на достижение высоких показателей бурения и минимальное загрязнение около скважинных зон пласта (ОСЗП) при известных ограниче­ниях затрат на насосное оборудование и стоимость промывочной жидкости.

Добиться этих целей можно путём оптимизаций расхода промывочной жидкости и оптимальным регулированием её свойств, в частности плотности.

9.1. Оптимизация расхода промывочной жидкости

Как известно, величина расхода промывочной жидкости должна быть достаточной для отчистки забоя, транспортирования частиц выбуренной породы на дневную поверхность и передачи энергии гидравлическому забойному двигателю. В то же время расход жидкости не должен быть чрезвычайно большим, во избежание гидроразрыва пород, размыва стенок скважины и т.д.

Эти условия обуславливают верхнюю и нижнюю границы величины расхода.

Найденные из этих условий значения расхода промывочной жидкости могут быть далеки от оптимальных. Оптимальным следует считать такой расход промывочной жидкости, при котором достигаются максимальные показатели бурения (проходка на долото и механическая скорость) или минимальная стоимость метра проходки.

Имеется ряд зависимостей, связывающих показатели бурения с режимами промывки. Однако на практике пользоваться этими зависимостями невозможно, т.к. они содержат значительное количество эмпирических коэффициентов, значения которых, как правило, неизвестны. Поэтому для оптимизации расхода промывочной жидкости используются частные критерии.

Известно, что показатели бурения повышаются с улучшением от­чистки забоя, что достигается при минимуме давления жидкости на забое, что обуславливает минимум угнетающего давления. Ряд исследователей считает, что отчистка забоя во многом определяется мощностью гидромониторной струи и силой удара этой струи о забой. В связи с этим приме­няются следующие критерии оптимизации расхода промывочной жидкости:

1) минимум давления в скважине;

2) максимум мощности гидромониторной струи;

3) максимум силы удара гидромониторной струи о забой.

9.1.1. Оптимизация по минимуму давления в скважине.

Давление на забое скважины при бурении определяется следующим выражением:

+ , (44)

где Δ р- увеличение плотности промывочной жидкости в кольцевом пространстве за счёт выбуренной породы, Δ Р_КП - потери давления в коль­цевом пространстве.

Увеличение плотности промывочной жидкости зависит от объёмного содержания в ней шлама.

Δ p=(p_п-p_ж)φ (45)

Потери давления в кольцевом пространстве:

(45)

где D_г - гидравлический диаметр кольцевого пространства.

Из зависимости (44) следует, что чем выше величина расхода промывочной жидкости при известной (заданной) механической скорости, тем меньше гидростатическая составляющая давления в скважине. Но тем больше гидродинамическая составляющая. Зависимость Р_с = Р(Q_ж) имеет минимум (рис 8).

Рис. 8. Влияние расхода промывочной жидкости на Р_с при заданной механической скорости

Результаты расчётов для скважины D_с = 220 мм и труб диаметром 127 мм при бурении с раствором плотностью 1050-1200 кг/м³ долотом диаметром 215, 9 мм приведены в табл.6.

Таблица 6 Значения оптимального расхода   U, м/час   Qопт, л/с   24-28   26-30   28-32 30-33 I

9.1.2. Оптимизация по критериям максимума мощности гидромо­ниторной струи и силы удара гидромониторной струи о забой.

Как правило, насосы современных буровых установок имеют регу­лируемый привод (дизельный или электродвигатель постоянного тока) - это позволяет при выбранном диаметре втулок насоса варьировать расход промывочной жидкости, изменяя частоту ходов поршня или плунжера. Выбор оптимального расхода в интервале Q^max – Q^min, соответствующем минимальной и максимальной частоте ходов при известном максимально допустимом давлении насоса, может производиться по критериям максимума мощности гидромониторной струи и силы её удара о забой.

Мощность гидромониторной струи определяется выражением

N_гс=0, 5р_жU₀² Q, (46)

где U₀- скорость истечения жидкости из гидромониторных наса­док,

0, 5р_жU₀² Q = Δ Р_д g μ _н² (47)

где μ _н - коэффициент расхода насадок.

Тогда N_гс= μ _н²Δ Р_д Q. (48)

Но потери давления в циркуляционной системе буровой, вклю­чающие потери давления в долоте Δ Р_Д и остальной части циркуляционной системы АР_С, не могут превышать допустимого давления насоса, при дан­ном диаметре втулки [Р].

Δ Р_д+Δ Р_с ≤ [Р].

Если обозначить Δ Р_С = а Q^x, то

N_гc = μ _н² ([P] Q^х). (49)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акбулатов Т.О., Хабибуллин И.А.. Гидравлические расчеты в бурении. - Уфа: УГНТУ, 2012.

2. Акбулатов Т.О., Хабибуллин И.А.. Расчет гидравлической программы проводки скважины. - Уфа: УГНТУ, 2013.

3.Иогансен К. В. Спутник буровика: справочник. - М.: Недра, 1990.

4.РД 08-200-98. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Утверждено постановлением Госгортехнадзора России № 24 от 9.04.1998.-М., 1998.

5.Справочник бурового мастера/ под ред. В.П. Овчинникова, С.И. Грачева, А.А. Фролова. - М.: Инфра- инженерия, 2006.

6.Технология бурения нефтяных и газовых скважин/ под ред. А.И. Спивака, Л.А. Алексеева - М.: Недра, 2007.

7. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении. - М.: Недра, 1987.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Значения коэффициентов

Элементы циркуляционной системы	Формулы для расчета коэффициентов
Замки бурильных труб	а= ξ =
Кольцевое пространство напротив замка	=
Объемный двигатель	a=Δ Рс/QC Q pж
Долото	а=0, 5 /μ H2 f2 μ H= 0, 9-0, 95 для гидромониторных насадок μ H= 0, 64-0, 66 для цилиндрических отверстий μ H=0, 7-0, 75 для щелевых отверстий

 

Приложение 2

Числовые значения величин

Показатель	Первая цифра задания
Диаметр долота, мм		190, 5	215, 9	269, 9	295, 3		190, 5	215, 9	269, 9	295, 3
Техническая колонна - диаметр, мм     - толщина стенок, мм	177, 8					177, 8
Длина УБТ, м
Диаметр УБТ, мм
Длина СБТ, м	---					---	---	---
Диаметр СБТ, мм
Толщина стенок СБТ, мм
Тип замка СБТ	ЗП-120	ЗП-155	ЗП-178	ЗШК-178	ЗШК-178	ЗШ-118	ЗП-155	ЗП-155	ЗШК-178	ЗШ-203
Диаметр ЛБТ, мм	--					--	---	---
Толщина стенок ЛБТ, мм	---					---	---	---
Момент на долоте, Нм
Забойный двигатель	---	Д-172	Д1-195	А9Ш	Д-172	Д1-195	А9Ш	Д-172	Д1-195	Д-172
Диаметр гидромониторных насадок, мм		---		---	----				---
Количество гидромониторных насадок, мм		---		---	---				---
Тип бурового станка	БУ80	БУ80	БУ80	БУ125	БУ125	БУ80	БУ80	БУ125	БУ125	БУ125
	Вторая цифра задания
Глубина водонефтяного контакта, м
Пластовое давление на глубине ВНК, МПА		21, 5	22, 5			23, 5		24, 5		25, 5

 

Приложение 3

Результаты расчетов потерь давлений в элементах циркуляционной системы

Элементы циркуляционной системы	L, м	D, м	D, м	S, м2	U, м/с	Re, Re	Re, Sen	λ, β	Δ P, МПа
Трубное пространство
ЛБТ
СБТ
УБТ
ЗД
Долото
Замок ЛБТ
Замок СБТ
Σ Δ Р
Кольцевое пространство
КП ЗД
КП ЛБТ
КП СБТ
КП УБТ
Замки в КП
Σ Δ Р
Поверхностная обвязка насосов
Манифольд
Стояк
Шланг
Вертлюг
Вед. труба
Σ Δ Р
Σ Σ Δ Р

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Популярное:

1. III. Перечень программных мероприятий
2. VII. Педагогические технологии на основе дидактического усовершенствования и реконструирования материала
3. VPN на базе программного обеспечения
4. Автор: М.Т. Шихиева, Рабочая программа Государственной итоговой аттестации выпускников - Королев МО: «МГОТУ», 2015 - 22 с.
5. Автор: М.Т. Шихиева, Рабочая программа Государственной итоговой аттестации выпускников - Королев МО: «МГОТУ», 2015 - 22 с.
6. Алгоритм решения задач линейного программирования с помощью Excel
7. Алгоритм формирования техники двигательных действий легкоатлетических упражнений. Характеристика и технология обучения технике легкоатлетического вида из школьной программы (по выбору).
8. Анализ результатов экспериментального исследования по реализации программы педагогического сопровождения молодой семьи
9. Анализ формирования и выполнения производственной программы
10. АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
11. Архитектура промежуточного программного обеспечения
12. Архитектурно-строительные чертежи, разработанные с применением автоматизированных программ.