Точность гидравлического расчета процесса промывки скважины зависит в первую очередь от достоверности исходной информации.
Некоторые исходные данные для расчета могут быть определены приближенно. К таким данным относятся: диаметр необсаженного ствола скважины, реологические свойства промывочной жидкости, шероховатость
стенок труб и скважины и т.д. Поэтому при расчете следует пользоваться оценками, позволяющими удовлетворить всем технологическим и геологическим условиям бурения. Так, оценкой снизу для гидродинамического давления в кольцевом пространстве скважины, исходя из условий создания противодавления на продуктивные пласты, является гидростатическое давление столба промывочной жидкости. Для оценки сверху распределения давлений, исходя из условия недопущения гидроразрыва (поглощения) пластов, и при определении давления в насосе целесообразно применять расчетные соотношения и исходные данные, дающие несколько завышенные значения перепада (потерь) давления в различных элементах циркуляционной системы.
При определении расхода промывочной жидкости, обеспечивающего очистку забоя и транспорт шлама в кольцевом пространстве, необходимо знать среднюю скорость течения жидкости в затрубном пространстве vK, обеспечивающую вынос выбуренной породы из скважины. При промывке первых скважин на площади скорость vK выбирают по расчету. По мере разбуривания площади и накопления опыта значение vK может уточняться с учетом других факторов (тип разбуриваемых пород, способ бурения, конструкция долот и т.п.).
По известному vK определяется расход промывочной жидкости, необходимый для выноса шлама:
где dc — диаметр скважины, м; dH — минимальный наружный диаметр труб бурильной колонны, м.
Полученное значение Q уточняется проверкой условия, обеспечивающего очистку забоя от шлама:
Qa≥πdñ2, (9.33)
4
где а = 0,35+0,5 м/с при роторном способе и электробурении; а = 0,5-ь 0,7 м/с при бурении гидравлическими забойными двигателями.
При выборе диаметра цилиндровых втулок насоса значение Q подбирают, ориентируясь на вынос шлама, а диаметры цилиндровых втулок бурового насоса окончательно выбирают из справочных таблиц. Суммарную подачу насосов определяют по формуле
О = mnQí,
где т — коэффициент заполнения; Он — подача насоса при данном диаметре втулок, м/с; п
— число насосов.
Коэффициент т выбирается в зависимости от условий всасывания жидкостей. При наличии подпора на всасывание т = 1. Если всасывание осуществляется из емкостей в грунте, то при промывке водой т = 0,9 и глинистым раствором т = 0,8.
При выборе плотности промывочной жидкости, применяемой при раз-буривании заданного интервала, необходимо учитывать следующие два условия: создание противодавления, препятствующего притоку в скважину пластовых флюидов, предотвращение гидроразрыва.
Первое условие имеет вид
дЬ, gL,
(9.34)
где р — плотность промывочной жидкости, кг/м3; рпл — пластовое давление, Па; д
— ускорение силы тяжести, м/с2; Ir — глубина залегания кровли пласта с максимальным градиентом пластового давления, м; кр — коэффициент резерва.
Согласно существующим правилам рекомендуются следующие значения кр и Лрр:
kð = 1,1÷1,15; ∆ðð
= 1,5 ÌÏà ïðè Lê < 1200 ì;
Jtp = 1,05÷1,1; ∆ðð
= 2,5 ÌÏà ïðè 1200 ì ≤ Lê
≤ 2500 ì;
kð = 1,04÷1,07; ∆ðð
= 3,5 ÌÏà ïðè Lê > 2500 ì.
Рассчитанную по формуле (9.34) плотность р необходимо проверить на соответствие второму условию, из которого следует, что давление промывочной жидкости в затрубном пространстве против каждого пласта должно быть меньше давления гидроразрыва данного пласта. Второе условие записывается следующим образом:
< Рг ~ Х(АРкп) ~ (1 ~ ф)(Рш
где ш =—— ^—— — содержание жидкости в шламожидкостном потоке
(nvMd*/4) + Q
без учета относительных скоростей; рг — давление гидроразрыва (поглощения) пласта, Па; Х^Ари,) — потери давления при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве на пути от подошвы рассматриваемого пласта до устья скважины, Па; рш — плотность шлама, кг/м3; Ln — глубина залегания подошвы рассматриваемого пласта, м; vM — механическая скорость бурения, м/с.
Поскольку значения Х^Ари,) и ф зависят от расхода промывочной жидкости, то проверить второе условие можно только после установления подачи насосов.
При выборе турбобура расход промывочной жидкости Q, кроме очистки забоя и выноса шлама, должен обеспечить работу турбобура с заданным для разрушения породы моментом Мр. Поэтому необходимо по справочнику подобрать такой тип турбобура, который удовлетворяет следующим условиям: диаметр корпуса меньше диаметра долота более чем на 10 мм; расход жидкости при номинальном режиме работы CW близок к принятой подаче насоса; крутящий момент Мт не менее чем на 20 % больше заданного Мр, необходимого для разрушения породы.
Крутящий момент турбобура при работе на жидкости плотностью р и подаче насоса Q определяется из соотношения
òí=ρQ22, (9.36)
где Мтн, рс, Отн — соответственно тормозной момент на валу турбобура, плотность и расход жидкости при номинальном режиме его работы.
Обратите внимание: