ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПРИ БУРЕНИИ С ПРОМЫВКОЙ НЕСЖИМАЕМЫМИ ЖИДКОСТЯМИ

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:


ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПРИ БУРЕНИИ С ПРОМЫВКОЙ НЕСЖИМАЕМЫМИ ЖИДКОСТЯМИгде dc — диаметр скважины, м; dH — минимальный наружный диаметр труб бурильной колонны, м.

Полученное значение Q уточняется проверкой условия, обеспечиваю­щего очистку забоя от шлама:

Qaπdñ2,                                                                                                     (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; кркоэф­фициент резерва.

Согласно существующим правилам рекомендуются следующие значе­ния кр и Лрр:

= 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;

= 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:

Добавить комментарий