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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 + 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"~

/