Файл: Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие.pdf

Выбор типа насоса, мощности привода производят после рас­ чета промывки скважины, выбора требуемого расхода Q и опре­ деления ожидаемого давления. При расчетах промывки скважины максимальную потребную производительность следует, как правило, определять при наибольшем диаметре бурения (начальном), а мак­ симальное рабочее давление - при наибольшей глубине скважины.

При колонковом бурении обычно устанавливается сдан насос, работа которого удовлетворяет требованиям промывки скважин (буровой агрегат ЗИФ-І200А имеет 2 насоса). -

§ 4. Определение потребного расхода воздуха и давления, компрессоров

Основным параметром режима продувки является скорость во­ сходящего потока в кольцевом пространстве скважины, обеепечЕванцая вынос наиболее крупных частиц шлама. Необходимая ско­ рость восходящего потока воздуха при бурении по необводненвым породам определяется прежде всего крупностью шлама и плотностью проходимых пород. Практически скорость восходящего потока в за­ зоре между стенками скважины и бурильными трубами принимают : при твердосплавном бурении 10-12 м/сек, при дробовом бурении - 8-10 м/сек, при бескерновом бурении 15-18 м/сек.

Детальный расчет потребной скорости восходящего потока может быть произведен по методике, изложенной в этой главе ж в работе [20].

Для определенна потребной скорости восходящего потока воздуха в нормальных условиях (р=1ата, t = 15*20°С) в зависим мости от крупности и плотности частиц пшама можно пользоваться номограммой, покг іанной на рис.2.

На горизонтальной оси номограммы в логарифмической шкале отложены размеры частиц- d} в миллиметрах. На правой вертикаль­ ной оси номограммы также в логаргфйической шкале отложены зна­ чения критической скорости восходящего потока воздуха для шаро­ видных частиц, при которой частица находится во взвешенном со­ стоянии.

Рис,2. Номограмма для определения потребной скорости восхопяшгго потока воздуха

'при атмосферном давлении:

*эквивалентный диаметр частил; 8 - плотность породы; ю0 - критическая 'ско­ рость для шара; V) - 0,7 Ю0 - критическая скорость для частицы округленной (компактной) формы; ѵ - 1,2 W - скорость, потребная для устойчивого транспор­

На средней вертикальной шкале номограммы отложены величшш критической скорости для частиц округленной формы. На ле­ вой вертикальной шкале отложены значения требуемой скорости восходящ,-л'о потока при бурении по необводненным породам. Кри­ вые на номограмме соответствует различной плотности материала транспортируемых частиц.

Определение нужной скорости восходящего потока воздуха в кольцевом пространстве три бурении по необводненным породам

долотами или твердосплавными и алмазными коронками производит­ ся следующим образом: от точки на горизонтальной оси, соответ­ ствующей размеру наиболее крупных частиц шлама, проводится вертикальная прямая до пересечения с кривой, отвечавшей опре­ деленному удельному весу материала частиц; от точки пересече­ ния влево проводится горизонтальная прямая; отсчет берется по крайней левой вертикальной шкале.

При дробовом бурении определение скорости восходящего потока производится несколько иначе : от точки на горизонталь-. ной оси, соответствующей граничному размеру работоспособной частицы дроби (обычно 1 мм) проводится вертикальная линия до пересечения с кривой, соответствующей плотности дроби (чугун­ ная дробь 7,5 г/см3; стальная 7,8 г/см3); от точки пересечения проводится горизонтальная линия до средней вертикальной шкалы, по которой и берется отсчет скорости восходящего потока.

На рис.2 ход расчета при бурении твердосплавными корон­ ками показан сплошной линией, а дробовыми - пунктирной.

Расход воздуха при бурении долотами и коронками, армиро­ ванными твердыми сплавами и алмазами, можно определить по фор­ муле

где Q - расход воздуха .приведенного к нормальным условиям давления и температуры; Dc - наибольший диаметр скважины с учетом возможной разбурки, м; В5т - наружный диаметр буриль­ ных труб, м; V - необходимая скорость восходящего потока в затрубном (кольцевом) пространстве скважины, ч/сек; - коэффициент, учитывающий уменьшение подъемной силы воздуха в глубоких скважинах вследствие потерь давления в кольцевом пространстве; определяется по формуле

Расход воздуха при дробовом бурении определяется по фор­

ммтока,

м/сек

лонковой трубы, м.

Поскольку расход воздуха при дробовом бурении невелик, потерями давления в кольцевом пространстве скважины, а следо­ вательно, и уменьшением подъемной силы воздуха при расчетах можно полностью пренебречь.

В случае водспритоков для обеспечения очистки скважины от шлама расход воздуха следует увеличить. Производственный опыт показывает, что при малых и средних водопритоках надо увеличить подачу воздуха примерно на 50$ от величины, рассчи­ танной по изложенной выше методике. Потребное давление на компрессоре может быть рассчитано по методике ЛГИ [20] .

Расчет потерь давления ведется в направлении, обратном движению воздуха. При этом весь путь движения воздуха от комп­ рессора до устья на выходе из скважины разбивается на участки с разным сечением канала ш тока. Схема к расчету потребного

От компрессора

Рнс.З. Схема движения потока воздуха в скважине. (К расчету потребного

ще n - число соединений в колонне бурильных труб; К - безразмерный коэффициент местного сопротивления, определяешь по формуле (39).

Для определения потерь давления в горизонтальных участ­

іучастке на уровне начала колонковой трубы является начальным для II участка; конечное давление на II участке, на забое сквашны, является начальным для III участка и т .д . Конечное давле­ ние на У участке (см .рис.З) представляет собой потребное дав­ ление на компрессоре.

Все вопросы, связанные с продувкой скважины воздухом, де-, тально рассматриваются в работах [4 , 5 ] . Техническая характе­ ристика компрессоров приведена в табл.20.

П р и м е р 6.

Скважина глубиной L = 400 м бурится твердосплавными ко­ ронками диаметром 93 ш . Бурильные трубы муфтово-замкового со­ единения диаметром 50 мм, длиной 4,5 м. Температура всасывае­ мого компрессором воздуха Т = 303°К (30°С), давление на устье

метр керна 74 мм. При расчете учесть Полное заполнение колон­ ковой трубы керном. Скважина вертикальная. Принять І3( = 30 м. Рассчитать потребный расход воздуха и давление на компрессоре,

Р е ш е н и е . 1. Определяем потребный расход воздуха по формуле (46)