- •Гидравлический расчет циркуляционной системы в процессе бурения скважины
- •1. Разбивка ствола скважины на интервалы
- •2. Методика гидравлического расчета
- •2.1. Определение диаметра скважины
- •2.2. Выбор плотности промывочной жидкости
- •2.3. Расчет коэффициентов потерь давления в элементах бурильной колонны
- •2.4. Определение расхода промывочной жидкости
- •2.5. Выбор диаметра цилиндровых втулок насоса
- •2.6. Выбор типа турбобура
- •2.7. Определение коэффициентов гидравлических сопротивлений при движении жидкости по трубам и в кольцевом пространстве
- •2.8. Нахождение эквивалентной длины бурильной колонны
- •2.9. Определение потерь давления в конце и начале интервала
- •2.10. Определение потерь давления в долоте и выбор гидромониторных насадок
- •2.11. Определение суммарных потерь давления в элементах циркуляционной системы
- •2.12. Вычисление коэффициента загрузки насосов
- •3. Построение графика давлений
- •4. Пример гидравлического расчета промывки скважины
2. Методика гидравлического расчета
2.1. Определение диаметра скважины
Наиболее точно диаметр скважины dс характеризуется данными, кавернограммы. Для гидравлического расчета можно найти диаметр скважины по формуле dс=1,05∙dд где dд - диаметр долота, м.
2.2. Выбор плотности промывочной жидкости
Плотность промывочной жидкости, применяемой при разбуривании данного интервала, определяется из условия создания противодавления, препятствующего притоку в скважину пластовых жидкостей и газов:
(2.1)
где
Рпл — пластовое давление; МПа; g — ускорение силы тяжести, м/с2; Lп — глубина залегания кровли продуктивного, пласта, м.
Рассчитанное по формуле (2.1) значение плотности р необходимо проверить с. тем, чтобы не допустить разрыва слабого пласта гидростатическим давлением жидкости. Необходимо, чтобы
(2.2)
где Pг — давление гидроразрыва слабого пласта, МПа; Lc— глубина залегания подошвы слабого пласта, м.
Окончательная проверка этого условия c учетом шламонасыщенности промывочного раствора и гидравлических потерь в затрубном пространстве может быть сделана после построения графика распределения давления в циркуляционной системе буровой.
2.3. Расчет коэффициентов потерь давления в элементах бурильной колонны
Сначала выбираются базовые трубы из числа составляющих бурильную колонну: стальные бурильные или легкосплавные. Выбор базовых труб предполагает проведение гидравлических расчетов по методу эквивалентных длин. При этом определяется условная эквивалентная длина каждого типоразмера труб, гидравлические потери в которых равны
потерям в базовых трубах. Этот прием упрощает расчет возможностью нахождения коэффициентов потери давления только для базовых труб. На их основе по формуле Дарси-Вейсбаха вычисляются гидравлические потери у всей компоновки колонны в целом.
Коэффициент потерь давления в проходных каналах манифольда А находится по табл.2 в зависимости от укрупненного типа буровой установки и наружного диаметра выбранных базовых труб.
|
|
Таблица 2 |
Допустимая глубина бурения БУ, м |
Наружный диаметр базовых труб, мм |
Значение коэффициента А |
До 5000 |
114 127 140 168 147(ЛБТ) |
0,1074 0.0798 0,0662 0,0541 0.0638 |
Свыше 5000 |
114 127 140 168 147(ЛБТ) |
0,1452 0.1176 0.1039 0,0918 0.1016 |
Коэффициент потерь давления в базовых бурильных трубах
(2.3)
где dВ — внутренний диаметр базовых труб, м.
Коэффициент потерь давления в кольцевом пространстве между стенками скважины и бурильной колонной
(2,4)
где — наружный диаметр бурильных труб, м.
Если колонна состоит из труб различных наружных диаметров, то находится средневзвешенное значение учетом длины каждого размера труб.
Коэффициент С потерь давления в промывочных отверстиях долота, если для бурения в рассматриваемом интервале предполагается применять долото | центральной промывкой, находится по справочным данным в соответствии с диаметром долота или вычисляется по формуле
(2.5)
где — коэффициент расхода (= 0,65—0,70 для долот с центральной промывкой и =0,90—0,95 для гидромониторных долот); ( — площадь (суммарная) промывочных отверстий
долота мм2.
Для ряда трехшарошечных долот показатели промывочных отверстий приводятся в табл. 3.
|
|
|
Таблица 3 |
|
Долото с центральной промывкой |
| |
Диаметр долота (по ГОСТ 20692-75), мм |
суммарная площадь промывочных отверстий |
коэффициент потерь давления С |
Диаметры стандартных насадок гидромониторных долот, мм |
146 |
600 |
0,0289 |
8; 9; 10; 11 |
132; 165,1 |
600 |
0.0289 |
8; и 10; 11; 12 |
190,5 |
1000 |
0,0104 |
10; 11; 12; 13; 14; 15 |
215,9 |
1305 |
0,0061 |
11; 12; 13; 14; 15; 16 |
244,5; 269,9; 295,3 |
1700 |
0,0036 |
12; 13; 14; 15; 16; 17; 18 |
320; 349,2; 393,7 |
2100 |
0,0023 |
13; 15; 17; 18; 20 |
444,5 |
2100 |
0,0023 |
14; 15; 17; 18; 19; 20; 22 |