книги из ГПНТБ / Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие

где

VD,

д =

д

- д о.т '

*ек.о =

здесь

Dc

- диаметр

скважины,

м; і?6т-

наружный диаметр

буриль­

ных труб,

м.

При промывке скважины глинистым раствором Доопределяется

по формуле Р.И.Шищенко,

справедливой

в интервале Re* = 1200 +

10000,

Л

= -О ..Q75

'

(42)

При малых значениях

к-п

у

ке^

Re < 1200 для расчёта Лк„можно 'воспользо­

ваться

формулой Е.М.Соловьева [2 і]

/L

=

14.6

у,9

(43)

л

'*•"

,R

*

-т

Ѵ Л е

К.П

/

4. Потери давления в колонковом наборе или долоте прини­

маются без расчета по опытным данным.

і> = 0 ,5

+ 1 , 2 а т -

зависимости

от

длины керна в колонковой

трубе.

Более подробно основные положения гидравлики вязко-пла­

стичных жидкостей, необходимые для гидравлических расчетов,

рассмотрены в работе [21].

П р и м е р

3.

Определить потребное давление насоса при расходе промывоч­

ной жидкости

(воды) Q = 30 д/мин. Диаметр коронки 59 мм; диа­

метр труб

ниппельного соединения 50 мм. Глубина бурения 500 м.

Р е ш е н и е .

1. Определяем потери давления при движе­

нии жидкости в бурильных трубах,

нагнетательном

шланге и саль­

нике

по

формулам

(30),

(32),

(37).

Исходные данные для расчета:

I = 500 м;

Ъ = 0,039 м;

у =1000

кг/м3;

Q

Q

_

0,0005

мЗ/сек

■о

= 0,42

\

Ѵ

~

м/сек;

\

F

~ 0,785Вг ~

0,785

•

0,039^

м*

я ,

= 0,020

м -

внутренний диаметр

в

буровом сальнике

типа СА

Бг

= 0,375

м -

длина сальника;

'

»

= 0,038

м -

внутренний

диаметр

шланга;

Іг

= 15 м - длина

нагнетательного

шланга.

0-376ЧНіг 4 5

• S

i -

- 0-376 • 28 ♦15 • 4-14 -

Для расчета

принимаем ia = 30 u.

= 10,5 M * 17,1

м = 27,6 ы.

,

/ 1,46g

joo _ \°-zs

где

^ i = 0 ,1 \ D + R e

J

7

Re =

° ,^2 t ^

= 15400 [Ф0! ^ - 110 <31>J*

Для расчета примем значение гидравлической шероховатости

К = 0,2

(см.табл.17),

тогда

р.

= 0,0339

° i i L

m

è

(50°

+ 30)

-

4160 ^

- f - 415”

a 't 29~8 T

2.

Определяем потери давления в соединениях бурильной ко-

ЛОННЦ•

Исходные данные для расчета:

В

= 0,039

м;

Вд = 0,022

м;

V = 0,42

м/сек;

£

= 1 .5 [f f i j jl l f

“ l ] 2

= 6,79

[формула

(39)] j

п

=

- т 4 —

= - 2

-

= 111

соединений.

4 ,э

м

4,5

Подставив исходные данные в формулу (38), получим

Рг

= 6,79

° ,4g2 . ‘g1000

• H l

= 6780,0 кг/м3 =

*

= 0,68 ат.

3 .

Определяем потери давления в

затрубном пространстве

скваяшш:

Исходные данные для расчета:

Dc = 0,059 м;

Л6т= 0,050

м;

I = 500 м; Вэ = 0,059 - 0,050

=

V= QjF= 0,648

= 0,009

м;

ы/сек -

средняя

скорость потока по сечению

канала;

р

= 0,785(D* - D£r) = 7,7

• ІО-4

м2площадь

сеченая канала;

Re = ° ,в4^ ’

= 5832

[Формула

31J .

Для определения

воспользуемся формулой (41)

1

0.3164

. 03164

0.3164

л norо

Подставив исходные данные в формулу (40),

получим

Р_ =

0,0362 •

Р«.6^ 2

.*. I 020

, 500 = 44000 кг/м2 . 4,4 ат

3

2 »9,8

.

0,009

4.

Потери давления в

колонковом наборе принимаются ориен­

5. Потребное давление насоса определим по формуле (29)

Р = &(Р± + Р2 + Р3 + Р4) = 1,3(0,415+0,68+4,40+1 )=8,455

а т «

«

9 ат.

П р и м е р

4.

Рассчитать потребное давление на насосе при бурении сква-

хины с промывкой глинистым раствором, удельный вес которого

1,2

г/см3. Расход глинистого раствора Q = 110 л/мин; диаметр

коронки 93 мм;

трубы муфтово-замкового соединения диаметром

63,5

мм, глубина скважины 1000 м.

Р е ш е н и е . Рассчитаем потери давления в трубах,

верт­

(33),

(34), (35).

Исходные данные для расчета:

I

= 1000 м;

D = 0,0515 м;

у = 1200 кг/м3;

Ѵ =

Q

= 0.00184

= 0,885 м/сек

0,785 В2

ѳітеб.о.обіб2

X 0,038 il -

внутренний диаметр шанга;

lt = 20 к - длина вжаи-

га.

ті' = т)

+

3 3

-

=

6.10“4 + fiA f lif f ilfi =

1

6 7

6*0,885

= 6

• 10г4 + 29,1

• ІО"4 = 35,1

. ІО"4 = 0,351*10Г2 .

R e * =

. Т Ы

____ -

0-885

* 0.0515

*1200

1590 .

у- Y

9,8 * 0,351 • ІО“2

Поскольку R e

£

2000,

значение коэффициента

/ определяй

ен по формуле Стокса (35)

А

=

Ré*

=

- &

- = 0,0402 .

1590

Эквивалентная длина составит

I = 0,99

• ДіРРД5, 5 + 20

= 3,52 м + 91,5 ы = 95 и .

3

0<0405

0,0385

Р2

= 6 ,1 2

• &3§§L :. ^°9. .

223 = 65300 кг/і£ = 6,53 ат .

2

2 -9 ,8

3.

Определяй потеря давленая в кольцевом (затрубной

странстве скважины.

Исходные данные дня расчета:

I

= 1000 м;

щ

= 0,093 -

0,0635 = 0,295 м ;

Y*= 1220 кг/нэ;

F = 0,785 ( Л/

-

) =

= 0,785

(0.0932 -

0.06352) = 36,2

-

ІО“ 4 ;

V

= 0,00184

= о 5 0 0 ц/сек

;

36.2-10"4

= 0.508.0.0295-1220 = 5 3 0

"■n

9,8 . 0,351-10“2

*

При малых значениях

Лек„

для определения коэффициента

Як

воспользуемся формулой Ё.М.Соловьева (43)

А

_

14.6

_

14.6

_

14.С

Q П516

кп

(Ле*„)а9

ЯЧЛ °>9

R4

’

530

283

ром 108

мм, данной 27 м (4 трубы).

Р е ш е н и е

. 1. Расчитаем потерн давления в бурильных

трубах,

вертлюге, нагнетательном шланге н УБТ.

Исходные данные для расчета:

I

=

200 м;

у = 1200 кг/м3; В = 0,0515 м;

D,

= 0,040 м

-

диаметр проходного отверстия вертлюжной трут

бы;

I

=

0,99

м

-

длина вертлюжной трубы;

Вг

=

0,038

м

-

диаметр нагнетательного шланга;

Іг

=

20 м

-

дайна нагнетательного шланга;

Ds = 0,070 м

-

внутренний диаметр утяжеленных бурильных

труб при толщине стеной

8 - 1 9

мы;

13 = 27

ы

-

дайна УБТ;

V"

=

0.00467

= 2,25

ц/сек

;

0,785

•

0,0515^

\ D

по формуле

(34);

значения т]

и

берем из

т)'= т)+ -g^r -

табл.15 для нормального глинистого раствора с

^

= 1 ,2 г/см3;

Т)'

= 9,89

• ІО"4 + ° і 44

*

0 »0515 = 0,267-Ю "2

1

6 -

2,25

При

Re > 2000-3000

значение коэффициента

Л определяет­

ся по формуле Р.И.Шищенко и К.А.Ибатулова (36)

Я

= *

=

*

0,075 . = 0,0256 .

ѴТе

V 5410

2,924

Эквивалентная дайна

13 составит

£ формула

(37)]

13 = 0,99-

л П /іпа

+ 20-

g 0 3 0 0

+ 27-

£i-Q§tël?. = 3,52

+ 91,5 +

J

о лгіпЭ

*

’

0,0405

О.ОТО5

+ 5,85 = 101 м

В

= 0,0515 м;

В0 = 0,040

м

;

£

=

г

п

2

1 2

= 6,12

(см.пример 4) .

а [ (-д- )

-

1J

Подставив в формулу (38) исходные данные, получим

р

g д2

. 2л2 £ :,1200

. и

= 84000 ет/м2 = g 4 ат

2

2-9,8

3.

Рассчитаем потери давления в затрубной пространстве

Исходные данвне для расчета:

I

= 200 м;

D, =

Dc

-

Д6т = 0,112 -

0,0635 = 0,0485 м;

7*=

1220 кг/м2 ;

F

= 0,785

(Дс2 -

л£т)

= 0,785(0,1122 -

-

0.06352)

= 0 ,6 6 7

•

ІО-2

м2 ;

V

=

°.«°016-7. = 0,7

ц/сек;

Re =

3.іО#^ Д£2Р = 1585

0,00667

9,8 - О,267.ІО-2

Для расчета

Лк п при

Re

= 1585

воспользуемся форму­

лой

(42)

,

_

0.075

0.075

0,03 .

м 1 /1585*

2,512

Подставив данные в формулу (40), получим

Ро = 0,03

•

О»,7.. -

1220 .

200 = 3780 кг/м2 = 0,38 ат .

J

2.9,8-0,0485

4.

Приняв потери на долоте

= 2 ат„ рассчитаем потребное

давление на насосе:

Р = 1,3 *(4,65 + 8,4 + 0,38

+ 2) = 20 ат .

■<?Т

( i F - і ) S - т -п

)

(44)

60

где

і

-

степень действия поршня (плунжера);

для поршневых

насосов

і

= 2 ;одля

плунжерных г = 1 ;

F

- площадь поршня

(плунжера), дм2; {

-

площадь шпока,

дм2 ;

5

-

длина хода

поршня

(плунжера),

дм;

т

- число цилиндров;

п

- число двой­

ных ходов поршня (плунжера) в минуту.

Фактическая, производительность насосов всегда меньше тео­

ретической" и определяется по формуле

іі

<?ф =• A QT

,

(45)

где

À

-

коэффициент наполнения насоса; обычно при расчетах

принимает

А = 0,9 .

Производительность насосов регулирует изменением числа

Т а б л и ц а

18

Техническая характеристика насосов (колонкового бурения)

П о к а з а т е л и

2НБ-7Э

1НБ-8

НБ-11

НГр-

ГР

ПГр

250/50

16/40

( 1 ІГрБ)

Провэводптельность.

32-267

300; 225

л/МИН

35

10

25;

4Q;

250

75; 125

Давление,

кг/см^

20

15

40;

40;

50

40

50;

63

30;

20

Число .шлиндров ,шт.

3

1

'3

2

2

2

Диаметр

цилиндра»

мм

-

•-

-

85

80

90 и 80

Диаметр

вдую ера,

мм

28

40

45

-

-

-

Ход поршня

(плунжера),

мм

45

20

55

140

6-48

150

Число двойных ходов

поршня в

мнн

-

-

.

84

260

-

Скорость

вращения

ко-

450

490

100; 172;

94

100

ленчатого

вала, об/мин

312; 525

Высота всасывания,

м.

5

4,5

5

5

вод.ст., не более

Приводная

мощность

1,7

5,5

32

22

28

К В Т

К В Т

Л . С .

К В Т

К В Т

Внутренний диаметр

всасы-

38

25

50

76

75

100

вающего шланга, мм

Внутренний

диаметр

нагие-

25

12

3?

37

38

50

тательного

шланга,

мм

Габаритные размеры; мм:

1540

1340

1870

длина

570

585

1444

ширина

510

345

880

873

930

990

высота

420

435

490

932

1080

1510

'

Вес насоса,

кг

130

50

285

700

550

1150

Тип двигателя

Электро-

Двнга-

Электро-

—

Электро-

ЭлегѵТро—

двигатель

тель

двигатель

двигатель

д в и г а ­

АОЛ41-4 'Дру;.:-

ВАО-42-4

А02-72-В тель

ба-4'

либо ЛОЛ

A82-S

2-41/2