Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 174
Скачиваний: 0
где |
С — коэффициент |
формы частицы. |
Согласно данным табл. 5, |
(7 = |
3. |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 5 |
|
Форма частицы |
Коэффициент |
|
|
С |
||
|
|
|
|
Шарообразная |
|
5 11 |
|
Окатанная . . |
|
4,00-3,20 |
|
Призматическая |
|
3 |
|
Продолговатая |
|
2,65 |
|
Пластинчатая . |
|
2,35 |
|
Подставляя данные, |
получаем |
|
|
|
^ P = 3 |/ 0 ,0 0 8 ig | = |
12,2 м/с. |
|
Для получения полной скорости потока необходимо к критиче ской скорости прибавить избыточную скорость, т. е. ту, с которой выбуренная порода должна подниматься на поверхность.
Принимая избыточную скорость равной 8 м/с, получаем полную скорость ,
v = 12,2 + 8 = 20,2 м/с.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО И ВЕСОВОГО РАСХОДА ГАЗООБРАЗНОГО АГЕНТА
Задача 32. Используя данные предыдущей задачи, определить расход воздуха.
Решение. Расход воздуха без учета глубины бурения опреде ляют по формуле
Q = v ^ - ( D t Kb- D 2).
Для нашего случая v = 20,2 м/с; D CKB — 0,20 м; D = 114 мм = = 0,114 м.
Подставляя эти значения, получаем
Q = 20,2 (0,22 —0,1142) = 0,427 м3/с = 25,6 м3/мин.
П р и м е ч а н и е . При необходимости определить расход воздуха для бурения в нормальных условиях, можно обойтись без специальных расчетов пользуясь данными табл. 26 приложения.
С ростом глубины бурения расход газообразного циркулиру ющего агента следует увеличивать на каждые 600 м глубины на 10__
20% по сравнению с предыдущим расходом. Считая, что расход
5* |
67 |
газообразного |
агента после каждых 600 м глубины увеличивается |
||
на 10%, на глубине |
2400 м необходимый расход составит не 25,6, |
||
а 37,5 м3/мин. |
|
|
|
Задача |
33. |
Определить весовой расход воздуха при следующих |
|
условиях: |
объемный |
расход воздуха Q = 37,5 м3/мин; давление |
|
воздуха р |
= |
104 кгс/м2; газовая постоянная R = 30 кгс-м/кг °С; |
|
средняя температура окружающего воздуха 20 °С (293 °К).
Решение. Определим весовой расход воздуха по формуле |
|
G = |
= 42,5 кг/мин = 0,71 кг/с. |
Задача 34. |
Определить суммарный весовой расход потока в за- |
трубном пространстве (весовой расход воздуха и шлама) при следу ющих условиях: весовой расход воздуха G = 42,5 кг/мин; механиче
ская скорость |
бурения vM= 10 м/ч; |
диаметр скважины |
D CKB = |
|||||
= |
0,20 м; плотность породы |
(шлама) |
уп — 2600 кг/м3. |
|
||||
|
Решение. Весовой расход смеси на выкиде с учетом выноса шлама |
|||||||
определяется по |
формуле |
&сум = G + £?ш, |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
где |
G — весовой |
расход |
воздуха; Gm — весовой расход |
шлама. |
||||
<7Шопределяют по формуле |
|
|
|
|||||
Здесь F — площадь |
забоя |
в |
м2. |
|
|
|||
|
|
|
= |
_пЛ|кв_ = |
_31t4JL0I2®_ ^ 0,0314 м2. |
|
||
|
|
|
|
4 |
|
4 |
|
|
Подставляя эти |
|
значения, |
получаем |
|
|
|||
|
£ ш= |
10-00314,2600 = 13,6 кг/мин = 0,227 кг/с. |
|
|||||
Суммарный весовой расход потока в затрубном пространстве равен
GcyM= 42,5 + 13,6 = 56,1 кг/мин = 0,949 кг/с.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПОДЪЕМА ЧАСТИЦ ВЫБУРЕННОЙ ПОРОДЫ НА ПОВЕРХНОСТЬ ПРИ ПРОДУВКЕ
Задача 35. Определить время подъема частиц выбуренной породы на поверхность при следующих условиях: глубина скважины Л”=
= |
2400 м; полная скорость восходящего потока воздуха v = 20,2 м/с; |
|
критическая скорость |
vKp = 12,2 м/с. |
|
|
Решение. Абсолютная скорость подъема частицы породы в коль |
|
цевом пространстве определяется по формуле |
||
|
' /. |
u = v —аилр, |
где |
коэффициент, |
зависящий от площади поперечного сечения |
кольцевого пространства, вращения бурильных труб и других фак
68
торов. При расчетах можно принять а = 1,13—1,14. Принимая
а— 1,13, получаем
и= 20,2 -1,13 -12,2 = 6,4 м/с.
Тогда полное время выноса частицы с глубины 2400 м на поверх ность составит
Т |
II |
2400 |
6,3 мин. |
|
60“ |
60 • 6,4 |
|||
|
|
Следовательно, время подъема частицы на поверхность при про дувке исчисляется минутами, а при промывке — часами.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В КОМПРЕССОРЕ ПРИ ПРОДУВКЕ
Задача 36. Определить давление воздуха в компрессоре при по даче воздуха в скважину в количестве 37,5 м3/мин. Глубина бурения
2400 м; диаметр скважины D CKB = 0,20 м; |
диаметр бурильных труб |
|||
с высаженными внутрь концами D = |
114 |
мм (d = |
96 мм); проходи |
|
мые породы — устойчивые, средней |
крепости; |
уп = |
2600 кгс/м3; |
|
предполагаемая механическая скорость бурения vM= |
10 м/ч; сред |
|||
няя температура всасываемого |
воздуха 20 °С или 293 °К; атмосфер |
|
ное давление нормальное (760 |
мм рт. ст. или 104 |
кгс/м2); удельный |
вес воздуха 1,23 кгс/м2; газовая постоянная |
воздуха R = |
|
=30 кгс-м/кг °С; нагнетательная линия и стояк выполнены из труб
свнутренним диаметром 150 мм, их общая длина 60 м; внутренний диаметр шламоотводящей линии 150 мм, длина 50 м; средняя темпе ратура движущегося в циркуляционной системе воздуха 310 °К;
весовой расход воздуха 0,71 кг/с; весовой расход смеси (воздуха и шлама) 0,94 кг/с.
Решение. Определим потери давления в шламоотводящей линии по формуле
,=|/ g dF2 |
Pi |
3A,GgyMRrL |
|
где к — безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивле ния. Согласно данным табл. 27 приложения, к = 0,0177.
П р и м е ч а н и е. Коэффициент А, может быть также определен по формуле: для труб круглого сечения
,0,009407
'
для труб кольцевого сечения
,0,009407
^---- Т~ ’
Уd1 —d2
где d0 — диаметр отверстия, через которое движется газовый поток, в м; dx — диаметр кольцевого сечения канала (скважины) в м; i , - диаметр кольцевого сечения канала (бурильных труб) в м.
Gcум |
= 0,94 кг/с — суммарный весовой расход |
воздуха и шлама; |
R = |
30 кгс-м/кг °С — газовая постоянная; Т = |
310 °К — средняя |
69
температура движущегося воздуха; L = 50 м — длина шламоотво дящей линии; g = 9,81 м/с2 — ускорение силы тяжести; d — 0,150 м — внутренний диаметр шламоотводящей линии; F — площадь попереч ного сечения шламоотводящей линии
|
F |
3,14-0,1502 |
0,0176 м2; |
|
|
4 |
|||
р к = Ю4 кгс/м2 |
~ |
|
||
— атмосферное давление воздуха. |
||||
Подставляя |
данные в |
формулу, получаем |
||
РШ ---- |
• 0,0177 • 0,942 • 30 ■310 • 50 |
102 = 24400 кгс/м2. |
||
9,81-0,150-0,01762 |
||||
|
|
|||
Таким образом, давление у устья, т. е. в начале шламоотводящей трубы, составляет 2,44 кгс/см2.
Определим давление в начале герметизирующего устройства. Для различных конструкций герметизирующих устройств потери давления различны, однако они весьма малы по абсолютной вели чине. В современных герметизирующих устройствах эти потери обычно колеблются в пределах 0,1—0,03 кгс/см2.
Принимая для нашего случая потери давления в герметизиру ющем устройстве равными 0,1 кгс/см2, находим, что давление в на чале герметизирующего устройства равно
рг. у. н = 2,44 + 0,1 = 2,54 кгс/см2.
Определим давление в начале кольцевого пространства (давление
на забой скважины) по формуле |
|
Рк. н = j/р?. У. н • 10m L + KGcyM(ю |
1) , |
где рг у н = 25 400 кгс/м2 — давление в начале герметизирующего пространства; L = 2400 м — глубина скважины; Т = 310 °К — сред няя температура движущегося воздуха; GcyM = 0,94 кг/с — весовой расход воздуха и шлама; К — постоянная величина при данных раз мерах сечения труб в с2/м2.
Г, ^ R ^ 2
2gF*da *
Здесь Лк — безразмерный коэффициент аэродинамического сопроти вления кольцевого пространства. Согласно данным табл. 29 приложе ния, Як = 0,0213; F — площадь кольцевого сечения потока в м2.
F = -J (D2CKB— D2) = (0,22 - 0,1142) = 0,021 м2;
d3 — эффективный диаметр труб в м. Согласно данным табл. 28 приложения, d3 = 0,086 м.
Подставляя данные в формулу, получаем
К
0.0213-302 -31Q2 ,
2-9,81-0,0212-0,086
70