Расчёт гидравлической программы промывки скважины
Гидравлический расчёт промывки скважины выполнен согласно
методическим рекомендациям.
Интервал 0 - 3384 м
1. Определяем расход промывочной жидкости из условия выноса
шлама
при минимальном наружном диаметре труб
бурильной колонны
,
=0,127мм заданной скорости подъема жидкости в затрубном
пространстве
=
0,85 м/с по формуле:
2. Определяем расход промывочной жидкости из условия очистки
забоя скважины:
где, а = 0,7 м/с, так как применяется ВЗД.
3.
По наибольшему значению Q = 0,0256
выбираем диаметр втулок
буровых насосов. На практике часто из двух установленных
насосов используют один, а другой находится в резерве. Однако если
гидравлическая часть насосов будет надежной, то для подвода большей
гидравлической мощности к долоту, обеспечивая Q ≥ 0,0256 ,
целесообразно применять оба насоса. Принимаем диаметр втулок 150мм;
Рн= 16,2 МПа и определяем подачу одного насоса (n = 1):
=
1,0-0,9-0,0339 = 0,0305
.
где, m = 0,9 (для бурения забойным двигателем) - коэффициент
наполнения;
-
подача насоса при дан ном диаметре
втулок,
;
n - число насосов.
Найденная подача приемлема, так как она не меньше подач, полученных
выше по формулам. Тогда минимальная скорость жидкости в кольцевом
канале за ТБПВ:
4. Определим плотность промывочной жидкости, исходя из условия создания
противодавления, препятствующего притоку в скважину пластового
флюида, по формуле:
где, - плотность промывочной жидкости, кг/м3;
Рпл - пластовое давление, Па;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
-
глубина залегания кровли пласта с
максимальным градиентом
пластового давления, м;
-
коэффициент резерва.
Согласно
существующим правилам рекомендуются
следующие значения
,
и
:
= 1.1/1.15, = 1.5 МПа при L<1200 м;
= 1.05/1.1, = 2.5 МПа при L=1200-2500 м;
= 1.04 /1.07, = 3.5 МПа при Lk>2500 м.
В дальнейших расчетах примем р = 1118,2кг/м3.
5. Выбираем ВЗД типа ДРУ 172РС, который при работе на воде
плотностью
=1000кг/м3
имеет тормозной момент
= 11000 Н*М при
номинальном
расходе
=
0,041
и передаче давления
= 5,2MПа;
длина ВЗД, 1 = 8,65 м; наружный диаметр d = 0,171м.
Проверяем дает ли выбранный ВЗД при расходе Q крутящий момент,
необходимый для разрушения породы по соотношению:
Полученный момент Мт превышает заданный, необходимый для
разрушения
породы
= 1450 Нм более чем на 20 %. Следовательно,
мы
можем использовать этот ВЗД и втулки диаметром 150 мм насоса НБТ-600.
6. Определяем критическую плотность промывочной жидкости, при
которой может произойти гидроразрыв наиболее слабого из пластов,
слагающих разбуриваемый интервал. Для этого необходимо предварительно
вычислить
параметры
.
Значение
определяем по заданной
скорости механического бурения vмех = 0,015м/с и принятому расходу Q=0,0305м3/с.:
Отсюда легко найти содержание шлама в промывочной жидкости:
1- =1-0,98 = 0,02.
Для
определения величины
вычисляем
линейные и
потери давления в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы
слабого пласта. Определяем критическое значения числа Рейнольдса
промывочной
жидкости
,при котором происходит переход от
структурного режима к турбулентному, по формуле для течения в кольцевом
канале:
где,
Не =
- число Хедстрема;
-
пластическая (динамическая) вязкость
промывочной жидкости, Па/с;
-
динамическое напряжение сдвига, Па.:
за
ТБПВ
За УБТ-165
За ВЗД
Вычисляем действительные числа Рейнольдса при течении жидкости в
кольцевом пространстве:
за
ТБПВ
за
УБТ -165
за ВЗД
Так
как получены значения
<
, то движение жидкости везде в
кольцевом канале происходит при ламинарном режиме. Определим числа
Сен- Венана:
за ТБПВ
за УБТ -165
за ВЗД
По кривой зависимости (S) определяем параметр :
для
течения жидкости в кольцевом канале за
ТБПВ
– 0,73, за УБТ – 0,6
за ВЗД – 0,55.
Рассчитываем потери давления по длине кольцевого пространства на
участке за ТБПВ до глубины слабого пласта по формуле:
Местные потери давления от замков в кольцевом пространстве:
Согласно
исходным данным,
= 12м,
= 0,152м.
на участке за УБТ -165
за ВЗД
Суммируя
значение
,
получим
необходимую
для
вычисления
из условия:
5,1
+ 0,044 + 0,31+ 0,036 = 5,49 МПа.
Давление гидроразрыва
=
56,2 МПа
Определяем
Так
как полученное значение
больше принятого р=1118.2
,
то
условие недопущения гидроразрыва пластов выполняется.
7. Вычисляем потери давления внутри бурильных труб. Для этого
определяем значение критических чисел Рейнольдса в бурильной колонне по
формуле для течения жидкости:
в ТБПВ
в УБТ -165
Вычислим действительные числа Рейнольдса жидкости в трубах и в
замковых соединениях, составляющих бурильную колонну по формуле
в ТБПВ
в УБТ -165
Потери давления определяются по формуле Дерси-Вейсбаха.
Рассчитываем значение коэффициентов гидравлического сопротивления по
формуле
участков затрубного пространства .
где,
=
- шероховатость для стенок трубного и
обсаженных
в ТБПВ
в УБТ -165
Вычислим потери давления внутри ТБПВ и УБТ бурильной колонны у
УБТ по формуле
где, 1 - длина секции бурильных труб одинакового диаметра dг или dн м;
-
коэффициенты гидравлического сопротивления
трению в трубах
и кольцевом пространстве.
в ТБПВ
в УБТ -165
8. Вычислим потери давления в наземной обвязке по формуле
где,
- табличные коэффициенты гидравлических
сопротивлений различных элементов обвязки.
.
Определим перепад давления в ВЗД по формуле:
где,
,
Qтн
- справочные данные ВЗД при номинальном
режиме его
работы
на жидкости известной плотности
:
10.Перепад давления:
11. Вычислим сумму потерь давления во всех элементах
циркуляционной системы за исключением потерь давления в долоте по
формуле:
где,
- потери давления на трение по длине в
трубах и
кольцевом пространстве, Па;
-
потери давления в местных сопротивлениях
в трубах и кольцевом
пространстве, Па;
-
потери давления в наземной обвязке, Па;
-
перепад давления в ВЗД, Па;
-
потери давления в промывочных отверстиях
долота, Па;
-
разность между гидростатическими
давлениями столбов жидкости
в кольцевом пространстве и трубах, Па.:
=
(6,7 + 0,7729+ 0,31+ 0,036+ 0,936+ 3,11+ 0,77)*
12. Рассчитаем резерв давления на долоте при, b = 0,8 :
13. Определим возможность гидромониторного эффекта, вычислим
скорость
течения жидкости в насадках долота при
= 0.95:
где, - коэффициент расхода следует принимать равным 0,95.
Если
полученное исходя из резерва давления
значение
>
80 м/с, то это
означает, что рассматриваемый интервал можно бурить с использованием
гидромониторных долот.
Так как > 80 м/с перепад давления Ард < Aркр = 12МПа, то бурение
данного интервала возможно с использованием гидромониторных долот.
14. Приняв > 80 м/с, вычислим перепад давления в долоте:
Таким образом, расчетное рабочее давление в насосе составит:
= 12,76 + 8,5 = 21,26 МПа