|
Программа расчетов потерь давления на различных участках скважины
Построение НТС номограммы. Гидравлическая характеристика насоса
Втулки
| 180
| 170
| 160
| Q, л/с
| 34,2-22,2
| 30,4-19,8
| 26,6-17,3
| P, МПа
| 9,8
| 11
| 12,5
|
Гидравлическая характеристика скважины для начала бурения
Втулки
| При Qрасч
| 180
| 170
| 160
| Q, л/с
| 24
| 29,754-19,314
| 26,448-17,226
| 23,142-15,051
| P, МПа
| 3,16
| 4,57-3,68
| 4,3-3,477
| 4,03-3,25
|
При всех расходах Q преобладает турбулентное течение, считаем по формулам:
k=Qn/Qрасч
Pn=Pрасч*k
Гидравлическая характеристика скважины для конца бурения
Втулки
| При Qрасч
| 180
| 170
| 160
| Q, л/с
| 24
| 29,754-19,314
| 26,448-17,226
| 23,142-15,051
| P, МПа
| 4,26
| 5,32-4,29
| 5,02-4,05
| 4,7-3,79
|
Гидравлическая характеристика турбобура
Втулки
| При Qрасч
| 180
| 170
| 160
| Q, л/с
| 24
| 29,754-19,314
| 26,448-17,226
| 23,142-15,051
| P, МПа
| 3,98
| 6,12-2,578
| 4,835-2,05
| 3,7-1,565
|
Для турбобура считаем по формуле: P=A*ρ*Q2 6. Расчет насосов.
Выбираем один насос со втулками диаметра 170 мм. Теоретический расход насоса 30,4-19,8 л/с. Коэффициент подачи насоса β при глубине более 2500 м и плотности бурового раствора более 1300 кг/м3 равен 0,87 (без подпорного насоса).
Тогда фактическая подача при максимальном числе двойных ходов:
Qфмакс=β∙Qт =0,87∙30,4=26,448 л/с;
Qфмин=β∙Qт =0,87∙19,8=17,226 л/с
Обеспечивает расчетную подачу 𝑄=24 л/с;
Так как линия характеристики турбобура пересекает втулку с 180 мм, то данная втулка отпадает, а втулка 160 мм не обеспечивает расчетную подачу, соответственно выбираем насос со втулками 170 мм.
IV.Гидродинамические расчеты спуска колонны труб в скважину. Вариант 4 Таблица 4 - Данные к расчету допустимой скорости движения инструмента.
№№
| Наименование
| Обозначение
| Размерность
| Значение
| 1
| Вид технологической операции
| Спуск
| 2
| Глубина забоя
| Lк
| м
| 2900
| 3
| Соотношение длины колонны в скважине к глубине забоя
| Lин = Lк-50
| м
| 2850
| 4
| Сведения о слабом пласте:
- глубина кровли пласта
- давление гидроразрыва
|
Lсл
Ргр
|
м
МПа
|
2400
36
| 5
| Параметры бурового раствора:
- плотность
- вязкость
- ДНС
|
ρ
τ0
η
|
кг/м3
Па
Па∙с
|
1440
0,016
6
| 6
| Описание линейных размеров скважины для максимальной глубины Lк:
-глубина конца 1-го участка
-глубина конца 2-го участка
-диаметр скважины на 1-м участке
-диаметр скважины на 2-м участке
|
l1
l2
d1
d2
|
м
м
мм
мм
|
900
2825
225
215,9
| 7
| Описание линейных размеров колонны труб при глубине Lк (снизу вверх) по секциям:
- длина 1-й секции
- длина 2-й секции
|
|
м
м
|
75
1915,3
|
1. Расчет длин элементов при гидродинамических расчетах: .
Длина ЛБТСЗ в обсаженной части ствола:
Длина ЛБТСЗ в открытом стволе:
Длина УБТ в открытом стволе:
Длина турбобура в открытом стволе:
2. Расчет гидродинамических давлений поинтервально:
Принимаем предварительно um = 1 м/с.
При произвольно заданной скорости спуска um вначале для каждого элемента вычислим эквивалентный расход в заколонном пространстве по формуле:
Lин=Lк-50=2850 м
l1=900 м
Lк=2900 м Lсл=2400 м
Буровой раствор
u=1 м/с
lт=9,7 м
Слабый пласт
2900
Рисунок 2. Схема к расчету допустимой скорости спуска uдоп
● За ЛБТСЗ в обсаженной части ствола:
● За ЛБТСЗ в открытом стволе:
● За УБТ в открытом стволе:
● За турбобуром в открытом стволе
● За замками ЛБТСЗ в обсаженной части ствола:
● За замками ЛБТСЗ в открытом стволе:
;
;
;
;
;
;
● За ЛБТСЗ в обсаженной части ствола:
Критическая скорость течения:
Критический расход:
Таким образом Qэкв1 < Qккр (26,6 <36,8), следовательно режим ламинарный
● За ЛБТСЗ в открытом стволе: Критическая скорость течения:
Критический расход:
Таким образом Qэкв2 ккр (25,4 <31,8), следовательно режим ламинарный
● За УБТ в открытом стволе: Критическая скорость течения:
Критический расход:
Таким образом Qэкв3 Qккр (30,3 > 19), следовательно режим турбулентный ;
;
;
;
;
● За турбобуром в открытом стволе: Критическая скорость течения:
Критический расход:
Таким образом Qэкв4 >Qккр (33,1 >10,9), следовательно режим турбулентный ;
;
;
;
;
Вычислим на тех же элементах эквивалентные расходы при движении в заколонном пространстве за замками. ● За замками ЛБТСЗ в обсаженной части скважины:
;
;
;
; (30,6 26,6) ,следовательно режим течения турбулентный МПа;
● За замками ЛБТСЗ в открытом стволе скважины:
;
;
;
; ( 21,6) ,следовательно режим течения турбулентный МПа; Тогда общее гидродинамическое давление:
3. Определение допустимой скорости спуска.
Сначала вычислим полное давление в скважине на слабый пласт при спуск инструмента со скоростью uт:
Для определения допустимой скорости спуска вычислим коэффициент с:
Найдем резерв давления на спуск:
Искомая допустимая скорость рассчитывается по формуле:
К практическому применению, во избежание случайного гидроразрыва, рекомендуется скорость, равная u реком. = 0,9·u доп = 0,9·0,927 = 0,834 м/с.
Эквивалентная плотность для слабого пласта при спуске с допустимой скоростью:
Таким образом при спуске колонны эквивалентная циркуляционная плотность равна , в связи с этим на глубине слабого пласта 2400 м осложнений не будет.
V.Вывод
В ходе работы были выполнены следующие задачи:
1)Рассчитаны гидравлические параметры для начала и конца бурения.
2) Определена оптимальная скорость спуска колонны для заданного интервала.
3) Выбраны цилиндровые втулки насоса.
4) Подобран диаметр гидромониторных насадок долота.
5) Построена совмещенная характеристика насоса, турбобура и скважины.
6) Определен рабочий режим работы насоса.
VI.Приложения ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Гидравлическая программа промывки скважины
Параметры промывки
| Интервал бурения, м
|
| от 2400
| до 2900
| Режим работы насосов:
- подача насосов ∙ 103, м3/с
- число насосов
- диаметр цилиндровых втулок, мм
|
24
1
170
|
24
1
170
| Промывочная система долота:
- число насадок
- диаметры отверстий насадок, мм
- суммарная площадь сечения, см2
|
3
14,27-9,52-8,74
2,911
|
3
14,27-9,52-8,74
2,911
| Давления в циркуляционной системе в МПа:
- давление на насосах
- потери давления в обвязке
- потери давления в трубах
- потери давления в заколонном пространстве
- суммарные потери давления (без долота)
- перепад давления на долоте
- гидростатическое давление
- дифференциальное давление на забой при промывке (без учета давления струи)
- эквивалентная плотность при промывке, кг/м3
|
13,221
0,415
5,737
1,931
8,083
5,235
24,9
1,533 1499
|
13,9
0,415
6,072
2,278
8,765
5,917
40,96
4,144 1520
|
VII.Список использованной литературы 1.Логинова, М.Е. Гидроаэромеханика в бурении: учебно-методическое пособие к практическим занятиям / М.Е. Логинова, Г.Л. Гаймалетдинова. - Уфа: УГНТУ, 2019.
2. Логинова, М.Е. Гидравлические расчеты в бурении: учебно-методическое пособие к практическим занятиям / М.Е. Логинова- Уфа: УГНТУ, 2019.
Уфа 2021
|
|
|