- •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
2.6. Выбор типа турбобура
2.6.1. Бурение пород с неизвестными механическими свойствами
В этом случае выбор типа турбобура производится по Справочнику [1, 3] или по прилож. 2, исходя из следующих условий:
а) диаметр корпуса турбобура должен быть меньше жщк метра долота более, чем на 10 мм;
б) перепад давления на турбобуре при номинальном расходе должен быть не более 6—8 МПа.
При указанных равных условиях выбирается турбобур, у которого отношение крутящего момента к числу оборотов наибольшее.
После выбора типа по формуле (2.10) определяется коэффициент потерь давления Кт в турбобуре:
(2.10)
где ,, — справочные данные турбобура при номинальном режиме его работы: соответственно перепад давления (МПа); расход (м3/с); плотность промывочной жидкости (кг/м3), при которой снималась характеристика.
Перепад давления в турбобуре Рт (МПа), при необходимости может быть вычислен по формуле
(2.11)
Величину и другие параметры некоторых типов турбобуров можно найти в прилож. 2. Для данного случая после определения находятся расход промывочной жидкости (см. п. 2.4).
2.6.2. Бурение пород с известными механическими свойствами
Здесь выбор забойного двигателя производится с учетом установленной подачи насосов. Необходимо подобрать тип турбобура, который удовлетворяет следующим условиям:
имеет диаметр корпуса меньше диаметра долота более, чем на 10 мм;
имеет расход жидкости при номинальном режиме работы близкий к принятой подаче насосов;
развивает крутящий момент Мт не менее величины Мр. необходимого для разрушения породы (МТ≥МР).
Значение крутяящего момента турбобура Мт(Н∙м) при работе на жидкости найденной плотности р и подаче насосов Q определяется из соотношения
(2.12)
где ,, — справочные данные турбобура при номинальном режиме его работы. Для некоторых типов турбобуров они приводятся в прилож. 2.
Момент, потребный для вращения долота и разрушения породы МP (Н∙м) ориентировочно определяется, по формуле [5]:
(2.13)
где — коэффициент, учитывающий твердость пород (см. табл. 5); — осевая нагрузка на долото, kH; , — эмпирические коэффициенты, зависящие от диаметра долота (см. табл. 6).
Таблица 5
Значение коэффициентов mТ
Условная твердость пород |
М |
МС |
С |
СТ |
Т |
ТК |
К |
Коэффициент mТ |
1,36 |
1,19 |
1,0 |
0,81 |
0,61 |
0,47 |
0,33 |
Таблица 6
Значения эмпирических коэффициентов А2 и В2 | ||||||||||||
Коэффициент |
|
Диаметр долота, мм | ||||||||||
151 |
161 |
190 |
214 |
243 |
260 |
295 |
320 |
346 |
394 |
445 |
490 | |
А2 в2 |
8,9 60 |
8,9 60 |
9,5 80 |
11.1 100 |
13 60 |
13,2 100 |
14,2 100 |
14,8 110 |
15,8 70 |
19,4 40 |
20,8 20 |
26,6 40 |
Для выбранного типа турбобура находится коэффициент потерь давления КТ из соотношения (2.10) или по прилож. 2 и перепад давления Рт по формуле (2.11). Последний сравнивается с допустимым давлением нагнетания насоса Рн на выбранных втулках.