Выбор гидравлической программы промывки скважины

Под гидравлической программой промывки скважины понимается выбор регулируемых параметров процесса промывки на основе комплексного учета всех функций последней, с целью повышения эффективности бурового процесса.

Исходные данные для расчета сведены в таблице 2.3.10.

Таблица 2.3.10 - Исходные данные для расчетагидравлической программы

Исходные данные	Обозначение	Единицы измерения	Значение
Глубина бурения скважины по стволу	Н	м
Диметр долота	dд	м	0, 2445
Коэффициент кавернозности	К		1, 05
Пластовое давление	Рпл	МПа	26, 98
Давление гидроразрыва	Ргд	МПа	48, 75
Плотность разбуриваемых пород	rп	кг/м3
Механическая скорость бурения	Vм	м/с	0, 005
Расход промывочной жидкости	Q	м3/с	0, 032
Тип бурового насоса	УНБ-600А
Наружный диаметр УБТ	dн	м	0, 178
Наружный диаметр СБТ	dн	м	0, 127
Наружный диаметр АБТ	dн	м	0, 147
Длина УБТ	l1	м
Длина УБТ	l2	м
Длина СБТ	l3	м
Длина АБТ	l4	м
Внутренний диаметр УБТ1	dв	м	0, 090
Внутренний диаметр УБТ2	dв	м	0, 074
Внутренний диаметр СБТ	dв	м	0, 109
Внутренний диаметр АБТ	dв	м	0, 125
Пластическая вязкость промывочной жидкости	h	Па× с	0, 025
Динамическое напряжение сдвига	t0	Па
Плотность промывочной жидкости	rпж	кг/м3

 

Определение потерь давления в бурильных трубах.

Вычисляются потери давления внутри бурильных труб. Для этого определяются значения критических чисел Рейнольдса в бурильной колонне по формуле:

Re _кр = 2100 + 7, 3× ((r_пж × dв²× t₀ )/ h²)^0.58 (2.28)

В АБТ:

Rе_кр= 2100+7, 3× ((1100× 0, 125²× 20)/ 0, 025²)^{0, 58}= 17686

В ТБПК:

Rе_кр= 2100+7, 3× ((1100× 0, 109²× 20)/0, 025²)^{0, 58}= 15396

В УБТ-178:

Rе_кр=2100+7, 3× ((1100× 0, 090²× 20)/0, 025²)^{0, 58}= 12747

В УБТ-146:

Rе_кр=2100+7, 3× ((1100 × 0, 074²× 20)/0, 025²)^{0, 58}= 10585

Определяются действительные числа Рейнольдса в бурильной колонне по формуле:

Rе_m=(4× r_пж × Q)/(p× dв× h) (2.29)

В АБТ:

Rе_m=(4× 1100× 0, 032)/(3, 14× 0, 125× 0, 025) = 14349

В ТБПК:

Rе_m=(4× 1100× 0, 032)/(3, 14× 0, 109× 0, 025) = 16455

В УБТ-178:

Rе_m=(4× 1100× 0, 032)/(3, 14× 0, 090× 0, 025) = 19929

В УБТ-146:

Rе_m=(4× 1100× 0, 032)/(3, 14× 0, 074× 0, 025) = 24238

В бурильной колонне в АБТ Rе_m< Rе_кр, значит движение происходит при ламинарном режиме и описывается уравнением Сен-Венана, а в ТБПВ, УБТ-178 и УБТ-146 Rе_m> Rе_кр, следовательно движение происходит при турбулентном режиме и описывается уравнением Дарси-Вейсбаха.

Рассчитывается число Сен-Венана для колонны труб АБТ формуле:

S_т= (p× t₀× dв³)/(4× h× Q) (2.30)

В АБТ:

S_т= (3, 14× 20× 0, 125³)/(4× 0, 025× 0, 032) = 38

Вычисляются потери давления внутри бурильной колонны по формуле:

DР_т= (4× t₀× l)/(b× dв) МПа, (2.31)

где: b - коэффициент, равный 0, 85 для АБТ

В АБТ:

DР_т = (4× 20× 2548)/(0, 85× 0, 125) = 1, 8 МПа.

Рассчитываются значения коэффициентов гидравлического сопротивления l для ТБПК, УБТ-178 и УБТ-146 по формуле:

l=0, 1× (1, 46× К/dв+100/ Rе_m), (2.32)

где К – коэффициент шероховатости стенок, принимаем для ТБПК = 3× 10^-4 м, УБТ = 3× 10^-4 м.

В ТБПК:

l = 0, 1× (1, 46 × 3 × 10^-4 / 0, 109 + 100 / 16455)^{0, 25} = 0, 031698

В УБТ – 178:

l = 0, 1× ( 1, 46 × 3× 10^-4 / 0, 090 + 100 / 19929)^{0, 25} = 0, 031531

В УБТ – 146:

l = 0, 1× (1, 46 × 3× 10^-4 / 0, 074 + 100 / 24238)^{0, 25} = 0, 031658

Вычисляются потери давления внутри ТБПК, УБТ-178 и УБТ-146 по формуле:

DРт = (l× 0, 8× r_пж × Q²× l)/( p²× dв⁵) МПа. (2.33)

В ТБПК:

DРт = (0, 031698× 0, 8× 1100× 0, 032²× 250)/(3, 14²× 0, 109⁵)= 7, 14/0, 00015 = 0, 0476 МПа.

В УБТ-178:

DРт = (0, 031531× 0, 8× 1100× 0, 032²× 169)/(3, 14²× 0, 090⁵)= 4, 8/0, 000058 = 0, 082 МПа.

В УБТ-146:

DРт = (0, 031658× 0, 8× 1100× 0, 032²× 8)/(3, 14²× 0, 074⁵) = 0, 23/0, 000022 = 0, 0105 МПа.

Суммарные потери давления внутри колонны бурильных труб и секций УБТ составят:

å DРт = 1, 8+0, 0476+0, 082+0, 0105 = 1, 91 МПа.

Местными потерями давления в приварных замках ТБПК пренебрегают, так как потери не значительны.

Вычисляются потери давления в наземной обвязке по формуле:

DР_о = (а_с + а_ш + а_в + а_к) × r_пж× Q² МПа, (2.34)

где a_с, a_ш, a_в, a_к – коэффициенты гидравлических сопротивлений различных элементов обвязки; для стояка a_с=1, 1× 10⁵, для шланга a_ш=0, 3× 10⁵, для вертлюга a_в=0, 3× 10⁵, для квадрата a_к=0, 4× 10⁵ (см. табл. 9.4 [1]).

DР_о = (1, 1 + 0, 3 + 0, 3 + 0, 4)× 10⁵× 1100× 0, 032² = 0, 237 МПа.

Определяются потери давления в затрубном пространстве.

Определяется критическое значение числа Рейнольдса промывочной жидкости Re_кр, при котором происходит переход от ламинарного режима к турбулентному по формуле:

Rе_кр=2100+7, 3× ((r_пж× (dс-dн)²× t₀)/h²)^{0, 58} (2.35)

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 0-831 м:

Rе_кр=2100 + 7, 3× ((1100× (0, 2585 - 0, 147)²× 20)/ 0, 025²)^{0, 58} = 15751

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 831-2548 м:

Rе_кр=2100 + 7, 3× ((1100× (0, 2567 - 0, 147)²× 20)/0, 025²)^{0, 58} = 15496

В затрубном пространстве за ТБПК по формуле (2.55):

Rе_кр=2100 + 7, 3× ((1100× (0, 2567- 0, 127)²× 20)/0, 025²)^{0, 58} = 18368

В затрубном пространстве за УБТ - 178:

Rе_кр=2100 + 7, 3× ((1100× (0, 2567 - 0, 178)²× 20)/× 0, 025²)^{0, 58} = 11213

В затрубном пространстве за УБТ-146:

Rе_кр=2100+7, 3× ((1100× (0, 2567 - 0, 146)²× 20)/0, 025²)^{0, 58} = 15637

В затрубном пространстве за забойным двигателем:

Rе_кр=2100+7, 3× ((1100× (0, 2567 - 0, 195)²× 20)/0, 025²)^{0, 58} = 8972

Вычисляются действительные значения чисел Рейнольдса в затрубном пространстве по формуле:

Rе_m=(4× r_пж× Q)/(p× (dс + dв)× h) (2.36)

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 0-831 м:

Rе_m= (4× 1100× 0, 032)/(3, 14× (0, 2585 +0, 147)× 0, 025) = 4400

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 831-2548 м:

Rе_m= (4× 1100× 0, 032)/(3, 14× (0, 2567+0, 147)× 0, 025) = 4400

В затрубном пространстве за ТБПК:

Rе_m= (4× 1100× 0, 032)/(3, 14× (0, 2567+0, 127)× 0, 025) = 4693

В затрубном пространстве за УБТ-178:

Rеm=(4× 1100× 0, 032)/(3, 14× (0, 2567+0, 178)× 0, 025) = 4141

В затрубном пространстве за УБТ-146:

Rе_m = (4× 0, 032)/(3, 14× (0, 2567+0, 146)× 0, 025) = 4400

В затрубном пространстве за забойным двигателем:

Rе_m = (4× 1100× 0, 032)/(3, 14(0, 2567+0, 195)× 0, 025) = 3911

В затрубном пространстве для ТБПК, АБТ, УБТ Rе_m< Rе_кр, значит движение бурового раствора происходит при ламинарном режиме и описывается уравнением Сен-Венана:

S_кп = (p× t_О× (dс-dн)²× (dс+dн))/(4× h× Q) (2.37)

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 0-831 м:

S_кп = (3, 14× 20× (0, 2585-0, 147)²× (0, 2585+0, 147))/(4× 0, 025× 0, 032) = 0, 317/0, 0032 = 99

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 831-2548 м:

S_кп= (3, 14× 20× (0, 2567-0, 147)²× (0, 2567+0, 147))/(4× 0, 025× 0, 032) = 95

В затрубном пространстве за ТБПК:

S_кп= (3, 14× 20× (0, 2567-0, 127)²× (0, 2567+0, 127))/(4× 0, 027× 0, 032) = 127

В затрубном пространстве за УБТ-178:

S_кп= (3, 14× 20× (0, 2567-0, 178)²× (0, 2567+0, 178))/(4× 0, 025× 0, 032) = 53

В затрубном пространстве за УБТ-146:

S_кп= (3, 14× 20× (0, 2567-0, 146)²× (0, 2567+0, 146))/(4× 0, 025× 0, 032) = 97

В затрубном пространстве за забойным двигателем:

S_кп= (3, 14× 20× (0, 2567-0, 195)²× (0, 2567+0, 195))/(4× 0, 025× 0, 032) = 34

Определив значение S_кп, определяется значение коэффициента bкп: для АБТ на интервале 0-831 м – 0, 87; для АБТ на интервале 831-2548 м – 0, 87; для ТБПК – 0, 87; для УБТ-146 – 0, 87; для УБТ-178 – 0, 62; для забойного двигателя – 0, 58.

Вычисляются потери давления в затрубном пространстве по формуле:

DР_кп= (4× t₀× l)/(bкп× (dс-dн)) МПа. (2.38)

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 0-831 м:

DР_кп= (4× 20× 831)/(0, 87× (0, 2585-0, 147)) = 66480/0, 097 = 0, 69 МПа

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 831-2548 м:

DР_кп= (4× 20× 1717)/(0, 87× (0, 2567-0, 147)) = 137360/0, 095 = 1, 25 МПа

В затрубном пространстве за ТБПК:

DР_кп=(4× 20× 250)/(0, 87× (0, 2567- 0, 127)) = 20000/0, 11 = 0, 18 МПа

В затрубном пространстве за УБТ-178:

DР_кп= (4× 20× 169)/(0, 62× (0, 2567- 0, 178)) = 13520/0, 049 = 0, 28 МПа

В затрубном пространстве за УБТ-146:

DР_кп= (4× 20× 8)/(0, 87× (0, 2567-0, 146)) = 640/0, 098 = 0, 0065 МПа

В затрубном пространстве за забойным двигателем:

DР_кп= (4× 20× 6, 5)/(0, 58(0, 2567-0, 195)) = 520/0, 036 = 0, 014 МПа

Суммарные потери давления в затрубном пространстве составит:

å DР_кп = 0, 69+1, 25+0, 18+0, 28+0, 0065+0, 014 =2, 01 МПа.

Вычисляются потери давления от замков в затрубном пространстве по формуле:

DР_зс = [l/l_m]× ((dc²-dн²)/(dc²-dнм²)-1)²× r_пж× V_кпМПа, (2.39)

где l_m – средняя длина трубы; l_m = 12 м;

dнм – наружный диаметр муфт, м;

V_кп – скорость движения жидкости в затрубном пространстве.

Скорость движения жидкости в кольцевом пространстве определяется по формуле:

V_кп= (4× Q)/(p × (dc²-dн²)) м/с. (2.40)

За АБТ на интервале 0-750 м:

V_кп= (4× 0, 032)/(3, 14× (0, 2585²-0, 147²)) = 0, 128/0, 142 = 0, 9 м/с.

За АБТ на интервале 750-2272 м:

V_кп= (4× 0, 032)/(3, 14× (0, 2567²-0, 147²)) = 0, 128/0, 139 = 0, 92 м/с.

За ТБПК:

V_кп= (4× 0, 032)/(3, 14× (0, 2567²-0, 127²)) = 0, 128/0, 156 = 0, 8 м/с.

Тогда по формуле (2.59):

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 0-831 м:

DР_зс = (831/12)× ((0, 2585²-0, 147²)/(0, 2585²-0, 172²)-1)²× 1100× 0, 9= 0, 004 МПа.

В затрубном пространстве за АБТ на интервале 831-2548 м:

DР_зс = (1717/12)× ((0, 2567²-0, 147²)/(0, 2567²-0, 172²)-1)² × 1100× 0, 92 = 0, 0065 МПа.

В затрубном пространстве за ТБПК:

DР_зс= (250/12)× ((0, 2567²-0, 127²)/(0, 2567²-0, 127²)-1)² × 1100× 0, 8² = 0, 0026 МПа.

Суммарные потери давления в затрубном пространстве от замков составят:

å DР_зс = 0, 004+0, 0065+0, 0026 = 0, 0131 МПа.

Определяется перепад давления в забойном двигателе по формуле:

DР_зд= (DРс× r_пж × Q²)/ (rв× Q_с2) МПа. (2.41)

где: DР_с – перепад давления в забойном двигателе при его работе на технической воде, МПа, DР_с = 3, 9 МПа;

Q_с – расход технической воды, м³/с, Q_с = 0, 035 м³/с.

DР_зд= (3, 9× 1100× 0, 032²)/ (1000× 0, 035²) = 4, 39/1, 225 = 3, 58 МПа.

Разность между гидростатическими давлениями столбов жидкости в кольцевом пространстве и трубах DР_г определяется по формуле:

DР_г = (1- j) × (r_Г.П.- r_пж) × g× H МПа (2.42)

DР_г = (1- 0, 991)× (2300 - 1100)× 9, 81× 2700 = 0, 29 МПа

Сумма потерь давления DР, во всех элементах циркуляционной системе за исключением потерь давления в долоте DР_д, составит:

DР-DРд = 1, 91 +0, 237+2, 01+0, 0131+3, 58 = 7, 78 МПа.

Рассчитывается резерв давления на долоте по формуле:

DРр=0, 8× Рн - (DР-DРд) МПа. (2.43)

где: Р_н – давление, развиваемое насосом, МПа, Р_н = 14, 5 МПа [ ].

DРр=0, 8× 14, 5 – 7, 78 = 3, 82 МПа

Определяется возможность гидромониторного эффекта, вычислив скорость течения жидкости в насадках долота по формуле:

Vд= m× (2× DРр/ρ _п.ж.)^{0, 5} м/с, (2.44)

где m - коэффициент расхода (m=0, 95 [8]).

Vд= 0, 95× (2× 3, 82× 10⁶/1100)^{0, 5} = 80, 5 м/с.

Так как Vд> 80 м/с и перепад давления на долоте меньше критического (Ркр=12 МПа), то бурение данного интервала возможно с использованием гидромониторных долот.

Принимая Vд=80 м/с, вычисляется перепад давления в долоте по формуле:

DРд = (ρ _п.ж.× Vд²)/(2× m²) МПа. (2.45)

DРд = (1100× 80²)/(2× 0, 95²)= 3, 9 МПа.

Определяется расчетное рабочее давление в насосе как Р = 3, 9 + 7, 78 = 11, 68 МПа.

Определяется площадь промывочных отверстий по формуле:

Ф = (Q – Q_д)/ Vд м² (2.46)

где: Q_д – утечки промывочной жидкости через уплотнения вала забойного двигателя, м³/с, Q_д = 0, 0004 м³/с.

Ф=(0, 032 – 0, 0004)/ 80 = 0, 000395 м².

Принимаются три насадки с внутренним диаметром 12 мм.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A.16.14.5. Экран выбора веса поезда
2. I этап. Определение стратегических целей компании и выбор структуры управления
3. I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
4. VIII. Стратегия выбора профессии
5. Автор программы: доцент кафедры психологии, канд. психол. наук Недосека О. Н., старший преподаватель кафедры психологии Н.В. Юшина
6. Анализ годового режима работы СКВ и выбор контуров регулирования
7. Анализ решения задачи нахождения коэффициента фильтрационного сопротивления, обусловленного несовершенством скважины по степени вскрытия, по приближенным формулам
8. Анимационные программы и тематические парки.
9. Атаки с выбором открывающегося сектора
10. Аудиторская выборка: основные принципы и порядок построения
11. Б4/5. Обоснование выбора применяемых подходов и методов к оценке недвижимости, критерии выбора. Согласование результатов и утверждение оценки стоимости.
12. Базовые функции выборки данных