Файл: Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.10.2024
Просмотров: 90
Скачиваний: 0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а |
б л ж д а 16 |
|
|
|
|
Рекомендуемые скорости |
восходящего потока |
||||||||
|
Породоразрушаюпшй инструмент |
Скорость восходящего потока, м /сек |
|||||||||||
Коронки |
алмазные |
|
|
|
|
|
0,5 - |
0,8 |
|
||||
Коронки |
твердосплавные |
|
|
|
|
|
0,3 - |
0,8 |
|
||||
Шарошечные долота |
|
|
|
|
|
0,8 - |
ОД |
|
|||||
Долота лопастные, пнкобуры (в |
поро |
|
|
0,8 |
- |
ір |
|
||||||
дах до У категории по ЕНВ-63) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
О,РОЗ3 (2600-1000) |
• 1000 |
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
9,81 |
• (і |
• |
ІО“«)* |
0,292; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
С = 0,386 |
|
• ІО0’292 |
= 0,386 • 1,196 |
= 0,462; |
|||||||
|
|
W = Q 71/-Q.I.Q.Q3 |
12600-1000}.' . /4:9.81 ~ | =о,262 |
||||||||||
|
|
|
|
' |
|
|
1000 |
|
|
Ѵ з - 0,462 |
„ /'g “ |
||
2. |
Определим скорость восходящего потока: |
|
|||||||||||
|
|
V |
= и) + 0,2 и) = 0,262 + 0,052 |
= 0,314 |
ч/сек. |
||||||||
3. |
Потребный расход воды составит по формуле |
(21) |
|||||||||||
|
Q = 4,71 |
- IO4 |
т ѵ |
(Dl - |
D lT) |
= |
|
|
|
||||
|
= 4,71 |
• ІО4 * |
1,2 • |
0,314 |
(0,0812 - 0,0502 ) =72д/ыин |
||||||||
По данным табл.16 потребный расход находится в пределах |
|||||||||||||
значений : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q, = 4,71 |
• |
ІО4 m |
• |
0,3"(0,0812 - |
0,0502) |
= 69 л/мин; |
|||||||
<32 = 4,71 |
• |
104т |
* |
0,6 |
(0,0812 - |
0,0502) |
= 137,5 л/мин. |
||||||
П р и м е р |
|
2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Определить потребный расход глинистого раствора при тех |
|||||||||||||
же условиях. Параметры глинистого раствора: |
|
|
|
||||||||||
|
|
Y = 1,2-' г/см3, |
/щ = 2 |
• ІО-3 |
кг-сек/м2. |
Р е ш е н и е . 1. Определим потребную скорость восходяще го потока по формулам (26) и (27):
|
|
|
|
|
----60 — |
|
|
|
L, |
= 0,053- |
° ^ 0-33- (^600-1200)• 1200 _ 60ß. |
||||||
4 |
|
|
|
|
|
4 /л2^ |
• *1n“6 |
VÏprô+ÿ? |
V = 0,037 |
(0.081-0.050)1'/* |
2 • 10-3 . |
9. 81 . ?24 i,,s _ |
|||||
|
|
|
|
0,003 8Z7 • |
1,2 • IO3 |
|
||
= 3 .7 .'UT2 0.61 |
- 2 |
• |
10~3 |
» 9.81 |
|
|||
0,0013 |
• |
1 |
* |
2 • |
І0 3 |
7241' 14 = 0,555 м/сек. |
||
|
|
|||||||
2. Потребный расход |
составит |
по формуле |
(21) |
|||||
|
а = 4 ,7 1 |
• ІО4 • т - ѵ (В \ - DgT) = |
= 4,71 • ІО4 • 1,2 • 0,555 (0.0812 - 0,0502) = 127 л/мин.
При отсутствии ограничений с точки зрения сохранности кер на, потребный расход глинистого раствора, при котором будет происходить интенсивная очистка забоя скважины составит 127 д/мин, что находится в пределах значений, рекомендуемых практи кой бурения.
§ 2. Определение давления нагнетания насосов
Давление, развиваемое насосом, должно быть достаточным для преодоления гидравлических сопротивлении в циркуляционной системе скважины при прокачивании жидкости в заданном количест ве. Циркуляционная система включает в себя: обвязку насоса, бу рильные трубы, кольцевое затрубное пространство, коронку и ко лонковую трубу, по которым протекает промывочная жидкость при бурении.
Общее потребное давление определяется по формуле
Р |
= к (Р, + Pt + Р3 + P J , ат, |
(29) |
где к - коэффициент, |
учитывающий запас давления на преодоле |
|
ние дополнительных сопротивлений при зашламовании скважины и |
||
образовании сальников (А=1,3+1,5); Рі , Рг , Ps , Р* - давления |
на пре^ |
одоление соответственно гидравлических сопротивлений при движе нии жидкости в нагнетательном шланге, сальнике (вертлюге), ве дущей трубе,бурильных трубах и утяжеленных бурильных трубах, кг/см3 ; гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильной колонны,кг/см3 ; гидравлических сопротив лений при движении жидкости в затрубной кольцевом пространстве
скважины,кг/см^; сопротивлений в колонковом наборе или долоте,
кг /сиг.
1.Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в бурильных трубах и наземной обвязке определяется по формуле Дарси-Вейсбаха
|
Р. |
|
‘ С1 |
+ 1э)> |
кг-/м2 » |
О « |
|
где V - скорость |
движения жидкости, |
м/сек; |
у |
- удельный вес |
|||
промывочной жидкости, |
кг/м3; |
^ - ускорение свободного паде |
|||||
ния, м/сеі^ D - |
внутренний |
диаметр |
бурильных |
труб, м; I - дли |
|||
на бурильных труб, м; |
1} - эквивалентная длина |
бурильных труб, |
потери в которых приравнены к потерям в УБТ, ведущей трубе и
сальнике, м; |
Л, - безразмерный коэффициент гидравлических со |
|
противлений в |
бурильных трубах. |
|
Значение |
коэффициента À зависит |
от характера движения |
потока, определяемого параметром Рейнольдса Re . |
||
Для случая движения воды (ньютоновские жидкости) |
||
|
VD, |
(31) |
|
Re |
|
где V - скорость потока, средняя по |
сечению канала, м / с е к ; |
Лэ - эквивалентный диаметр сечения канала потока (для круг-
,лого' канала равен его диаметру ; для кольцевого - разности на ружного и внутреннего диаметров, м); у - коэффициент кинемати ческой вязкости, м2/сек .
Для пресной воды |
V |
= і |
• 10_6м2 /сек, |
|
||
для морской - " - |
V |
= 1,01 |
• 10”6 м2/сек , |
|
||
для керосина |
V |
= 1,5 |
+ 2,7 |
• 10~3 м2/сек . |
|
|
При промывке скважины водой (или другими маловязкиш жид |
||||||
костями) значение коэффициента |
Ä |
может быть определено по |
||||
универсальной приближенной формуле А.Д.Альтшуля [2 і] |
|
|||||
|
•1,46К . |
100 \°,г5 |
|
|||
А = од (- |
|
|
И Г ) |
’ |
(32) |
|
|
- ^ D ~ + |
|||||
где К - гидравлическая или эквивалентная шероховатость, м |
||||||
(табл.17). |
|
|
|
|
|
|
При промывке скважины глинистым раствором, который |
отно |
сится к аномальным структурным жидкостям, режим движения пото-
|
. |
Т а б л и ц а |
17 |
||
|
Значение коэффициента К |
|
|
|
|
|
Ш е р о х о в а т о ст ь |
|
|
||
Материал н состояжжѳ |
а б со л ю т н а я |
эквивалентная |
(гид |
||
стенок трубы |
А у мм |
равлическая) |
К, мм |
||
Новые цельнотянутые стальные |
0,05-0,1S |
0,02-0,07. |
|||
трубы |
|||||
|
|
|
|
||
Стальные трубы с незначи |
0,2-0,3 |
0,2-0,В |
|||
тельной коррозией |
|||||
|
|
|
|
||
Старые стальные трубы |
0,8-2,0 |
до |
1,0 |
|
ка характеризуется обобщенным параметром Рейнольдса Re*:
R e * - Z m |
(33) |
9 У
где у - удельный вес раствора, кг/м3; у - ускорение силы тя жести, м/сек2; т]' - эффективная вязкость глинистого раствора, определяемая по формуле
V =Ч+ TV' ' |
(34) |
|
где ч] - структурная вязкость глинистого раствора, кг-сек/м2 . Значение т) для глинистых растворов можно взять из табл .15 .Для нормальных растворов і) = 5 • ІО-4 + 2 • 10“Зкг. сек/м2; 70 - ди намическое напряжение сдвига, кг/м2 . Для нормальных растворов принимается равным 7„ = 0,2 + 1,0 кг/м2 (см.табл.15).
При Re < 2000-3000 значение коэффициента Я определяется по формуле Стокса
|
Л |
= ^ - |
|
<35) |
|
# |
Яе’ |
|
|
|
значение коэффициента |
А определяется |
||
При Re" > 2000-3000 |
||||
по формуле Р.И.Шищенко и К.А.Ибатулова |
|
|
||
„ |
А = - & -07£ - • |
* |
(3 6 ) ■ |
|
|
У Re |
от 2500 до |
||
Эта формула рекомендуется в диапазоне изменения |
Re |
|||
50000 |
[21] . При Re*zt 50000 можно считать коэффициент |
А = const |
||
и его |
значение принимать равным 0,02. |
|
|
— S3
Эквивалентная длина ls для УБТ> нагнетательного шланга и сальника определяется по формуле
где |
і , , i8, l j |
- |
L3 L' 23,5 + 1Л Hi + I, |
D |
(37) |
длина УБТ, нагнетательного шланга и сальника, |
|||||
м; |
DpDj.Dj |
- |
внутренний диаметр УБТ, |
нагнетательного шланга |
|
и сальника, |
м. |
|
|
|
2 .Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении промывочной жидкости в соединениях бурильной ко лонны определяется по формуле
|
|
|
|
у % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рг = ^ і у |
УП |
» |
кг//“2 » |
|
(38) |
где |
л |
- |
число соединений в |
колонне |
бурильных |
труб, п = ь/і |
|||
(здесь |
L |
- длина колонны, м; I - |
Длина одной |
трубы, |
м); |
||||
4 |
- |
безразмерный коэффициент местного сопротивления, |
опре- |
||||||
. деляемый по формуле |
г |
г> |
и 2 |
|
(39> |
||||
|
|
|
|
е = “К дг) |
Ч |
• |
|
где Dg - диаметр наименьшего проходного канала в соединении, м; а - опытный коэффициент, принимаемый равным 2 - для муф тово-замковых и 1,5 - для ниппельных соединений.
3. Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении потока в кольцевом пространстве скважины опреде ляется по формуле
|
|
, |
кг/м2 , |
(40) |
где V - скорость движения потока |
в затрубном |
(кольцевом) про |
||
странстве скважины, м/сек; У* - |
средний удельный вес жидко |
|||
сти, |
обогащенной шламом, кг/м3. Обычно пс условиям очистки |
|||
забоя |
у*> у на 0,02 - 0,015 г/см3; Бэ - -эквивалентный диаметр |
канала потока,.равный разности наружного и внутреннего диаме
тров кольцевого канала, м; |
I - |
длина ствола скважины, |
м; |
Ак „ -» безразмерный коэффициент сопротивления в кольцевом |
|||
пространстве скважины. |
|
|
|
При промывке скважины водой |
Акп можно рассчитать по форму |
||
ле Еяазиуса |
|
|
|
А |
- |
0-3164 , |
(41) |
к"~
/