Приклади розв’язування задач 2 страница

За графіком (рисунок 2.1)

Визначимо втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами в закріпленому інтервалі (проміжної колони)

Оскільки, (5139<13487,1), то режим руху ламінарний.

Втрати тиску визначаємо за формулою:

За графіком

Тоді сумарні втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами в інтервалі 0-2704 м становлять

Визначимо втрати тиску в кільцевому просторі за обважненими бурильними трубами і турбобуром.

Кільцевий простір за обважненими бурильними трубами.

Оскільки, (4473,2<7128,1), то режим руху ламінарний.

За графіком (рисунок 2.1)

Кільцевий простір за турбобуром.

Оскільки, (4292,8<5145,4), то режим руху ламінарний.

При ламінарному режимі руху втрати тиску визначаємо за формулою:

За графіком

Визначимо втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі у відкритому (незакріпленому) інтервалі на довжині 903,89 м за формулами (2.22) та (2.24).

Визначимо втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі у закріпленому інтервалі (на довжині проміжної колони).

Тоді сумарні втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі становлять

Різницю між гідростатичним тиском в кільцевому просторі та бурильних трубах в інтервалі від устя до підошви пласта з найменшим градієнтом тиску гідророзриву визначаємо за формулою:

де глибина залягання підошви пласта з найменшим тиском гідророзриву (поглинання)

Тоді сумарні втрати тиску в кільцевому просторі в інтервалі від устя свердловини до підошви пласта з найменшим градієнтом тиску гідророзриву (поглинання) дорівнюють.

Визначимо за формулою (2.46) критичну густину промивальної рідини.

Оскільки, розрахункова густина більша ніж вибрана (1525>1200)кг/м³, то умова недопущення гідророзриву виконується.

3. Вибираємо турбобур

Згідно з рекомендованими співвідношеннями діаметрів та врахування швидкості обертання вибираємо турбобур 3ТСШ-195ТЛ, який при роботі на воді (r=1000 кг/м³) з витратою 0,03 м³/с має гальмівний момент 3600 Нм, робочий момент 1800Нм, перепад тиску в холостому режимі 3,0 МПа, робочому режимі 4,0 МПа, зовнішній діаметр d_турб=0,195 м.

Визначимо, який момент розвиває турбобур при вибраній витраті та густині промивальної рідини за формулою:

Вибраний момент більше ніж на 20% перевищує заданий, необхідний для руйнування гірської породи.

4. Визначимо втрати тиску в елементах циркуляційної системи за формулою (2.36).

Визначимо втрати тиску, в бурильних та обважнених трубах та кільцевому просторі за ними.

Для визначення втрат тиску в бурильних та обважнених трубах та кільцевому просторі за ними спочатку визначимо режим руху, в залежності від якого вибираємо ті чи інші розрахункові формули.

Бурильні труби

Визначимо фактичнета критичне число Рейнольдса

Оскільки, (17804,3>13973,8), то режим руху промивальної рідини в бурильних трубах турбулентний.

Тому втрати тиску в бурильних трубах визначаємо за формулою Дарсі – Вейсбаха.

Обважнені бурильні труби

(22611,5>11098,6), режим руху промивальної рідини турбулентний.

Кільцевий простір за бурильними трубами

Втрати тиску в кільцевому просторі в інтервалі спуску проміжної колони (0-1800 м) визначили раніше, а в необсадженому інтервалі втрати тиску розраховані до підошви пласта з найменшим градієнтом гідророзриву (до глибини 2850 м).

Визначимо втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами на всю довжину необсадженого інтервалу.

Довжина необсадженого інтервалу становить:

Втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами в необсадженому інтервалі від башмака проміжної колони до підошви пласта з найменшим градієнтом гідророзриву (довжина 903,89 м) становлять 0,84 МПа. Визначимо втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами на довжині 1053,89 м.

Тоді сумарні втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами становлять:

Втрати тиску в бурильних замках

Втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі в обсадженому інтервалі (на довжині проміжної колони) визначені раніше, а у необсадженому інтервалі (відкритому стволі) тільки до підошви пласта з найменшим тиском гідророзриву. Тому визначимо втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі за бурильними трубами на весь необсаджений інтервал (відкритий ствол).

Втрати тиску всередині приварених бурильних замків для труб типу ТБПН відсутні, оскільки внутрішні діаметри бурильного замка та бурильних труб однакові.

Втрати тиску у наземній обв’язці циркуляційної системи визначаємо за формулою (2.29)

Вибираємо такі елементи наземної обв’язки циркуляційної системи (таблиця 2.2)

Умовний діаметр стояка – 140 мм, ;

Діаметр прохідного отвору бурового шланга – 102 мм, ;

Діаметр прохідного отвору вертлюга – 80 мм, ;

Діаметр прохідного каналу ведучої труби – 85 мм, ;

Втрати тиску в турбобурі визначаємо за формулами (2.27) та (2.28)

,

Визначимо суму втрат тиску в елементах циркуляційної системи без врахування втрат тиску в долоті за формулою (2.36)

Резерв тиску, який можна реалізувати в долоті визначимо за формулою (2.37)

Визначимо можливість використання гідромоніторного ефекту. Для цього, за формулою (2.38) визначимо швидкість витікання рідини з промивальних отворів долота:

Оскільки швидкість витікання промивальної рідини з отворів долота менша ніж 80 м/с (34,91м/c<80м/с), то при бурінні даного інтервалу на всю довжину (1800 – 3200м) не можна використовувати гідромоніторні долота.

Визначимо, при бурінні якого інтервалу (до якої глибини) можна використовувати гідромоніторні долота. Для цього розв’яжемо обернену задачу. Розрахуємо, які повинні бути втрати тиску в долоті, щоб отримати гідромоніторний ефект.

За формулою (2.38) визначимо втрати тиску в долоті, задаючись швидкістю витікання рідини з насадок долота.

Приймаємо

Визначимо допустиму довжину буріння, на якій можна використовувати гідромоніторні долота:

де втрати тиску, відповідно, в бурильних трубах, кільцевому просторі за бурильними трубами та бурильних замках в обсадженому інтервалі (на довжині обсадної колони), Па;

втрати тиску, відповідно, в бурильних трубах, кільцевому просторі за бурильними трубами та бурильних замках в необсадженому (незакріпленому обсадною колоною) інтервалі (відкритому стволі).

Визначимо втрати тиску в бурильних трубах в обсадженому інтервалі.

Таким чином, гідромоніторне долото можна використовувати при бурінні свердловини в інтервалі 1800 – 1900м.

Визначимо втрати тиску в бурильних трубах, кільцевому просторі за бурильними трубами, бурильних замках та різницю гідростатичних тисків в інтервалі 1800 – 1900м.

При бурінні даного інтервалу довжина бурильних труб становитиме:

Втрати тиску на цій довжині бурильних труб будуть дорівнювати:

Втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами становитимуть:

Втрати тиску від бурильних замків в обсадженому інтервалі:

Різниця гідростатичних тисків на глибині 1900 м становить:

Тоді сумарні гідравлічні втрати тиску в елементах циркуляційної системи, без врахування втрат тиску на долоті, при бурінні інтервалу 1800 – 1900м становитимуть:

Резерв тиску, який можна реалізувати в долоті визначаємо за формулою (2.37)

Визначимо можливість використання гідромоніторного ефекту. Для цього за формулою (2.38) визначимо швидкість руху рідини в промивальних отворах долота:

Оскільки, швидкість руху рідини у промивальних отворах долота більша ніж 80 м/с (81,7 м/с > 80 м/с), то при бурінні інтервалу 1800 – 1900 м можна використовувати гідромоніторні долота.

Визначимо сумарну площу насадок гідромоніторного долота за формулою (2.39)

За величиною сумарної площі підбираємо діаметр насадок гідромоніторного долота за формулою (2.40)

Приймаємо три насадки n=3

Беремо три насадки діаметром 12 мм.

Визначаємо фактичні втрати тиску в долоті:

Подальше буріння необхідно проводити долотами зі звичайною системою промивання.

Визначимо втрати тиску в долоті з центральною системою промивання:

Для доліт з центральною системою промивання u_д ≤ 25 м/с, µ_д=0,65

Якщо невідомі геометричні розміри промивальних каналів, то наближено, сумарну площу перерізу промивального каналу долота з центральною системою промивання можна визначити за емпіричною залежністю:

Тоді, втрати тиску в долоті будуть дорівнювати:

Для того, щоб можна було б використовувати гідромоніторні долота при бурінні в інтервалі 1900 – 3000 м, необхідно зменшити витрату промивальної рідини. З характеристики насоса У8-7МА вибираємо діаметр циліндрових втулок 160 мм. При цьому теоретична витрата становитиме 0,031м³/с, при цьому тиск насоса Р_н=23,4 МПа.

Фактична витрата з врахуванням коефіцієнта наповнення 0,8 становитиме:

Визначимо гідравлічні втрати в елементах циркуляційної системи при новій витраті

Визначимо втрати тиску в бурильних трубах

(15547,4>13973,8), то режим руху турбулентний.

Втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами в необсадженому інтервалі (відкритому стволі):

(4469,7<13681,2), режим руху ламінарний.

За графіком

Втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами в обсадженому інтервалі (на довжині проміжної колони):

(4488,4<13487,1), режим руху ламінарний.

За графіком

Сумарні втрати тиску в кільцевому просторі дорівнюють:

Дата добавления: 2017-02-01