Условные схемы соединительных элементов




Dбт
dсэ
dбт
Dсэ
а)
dбт
dсэ
Dбт=Dсэ
Dс
 
 
 
 
Dс
б)

 

 

а) – ниппельное соединение бурильных труб;

б) – муфтовое соединение бурильных труб;

dсэ, Dсэ – внутренний и наружный диаметры соединительных элементов;

dбт, Dбт – внутренний и наружный диаметры бурильных труб;

Dс – диаметр скважины;

1 – круглый (в поперечном сечении) поток жидкости;

2 – кольцевой (в поперечном сечении) поток жидкости;

3 – области (зоны) вихрей.

 

 

III. Расчетная схема циркуляции жидкости

 

P0
Pн
Hок
Hубт
Hс
II
I
V
IV
VI
III
Pи6
Pи5
Pи4
Pи3
Pи2
Pи1
i=7
i=6
i=5
i=4
i=3
i=2
i=1

 

 

I – буровой насос;

II – манометр;

III – предохранительный клапан;

IV – емкость (зумпф);

V – фильтр с обратным клапаном (храпок);

VI – система очистки промывочной жидкости.

Магистраль разделена на 7 (i = 1,2,…7) участков движения жидкости.

i – номер участка движения. Участки i = 5-7 в поперечном сечении круглые, а участки i = 1-3 – кольцевые.

i = 1 – между обсадной и бурильной колоннами;

i = 2 – между стенками скважины и бурильной колонной;

i = 3 – между стенками скважины и УБТ;

i = 4 – на забое скважины и в буровом долоте;

i = 5 – внутри УБТ;

i = 6 – внутри бурильной колонны;

i = 7 – в устьевой обвязке (в подводящей линии от бурового насоса до колонны бурильных труб).

Pиi – избыточное давление при входе на i-ый участок движения.

Pн – давление, развиваемое насосом.

P0 – атмосферное давление.

 

 

IV. Длина вертикальной проекции УБТ

hУБТ = HУБТ ∙ (hС – hОК) / (НС – НОК), м

 

V. Геометрические характеристики участков движения промывочной жидкости

 

a. Геометрические характеристики поперечных сечений участков

V.1. Диаметр скважины

 

DC = DД, м

 

V.2. Площадь проекции забоя скважины на плоскость, перпендикулярную её оси

 

 

V.3. Площадь и эквивалентный диаметр поперечного сечения потока промывочной жидкости

 

Для круглого сечения геометрическим диаметром d:

В гладкой части магистрали, i = 5, 6, 7

Внутри соединительного элемента колонны БТ, i = 6

 

 

 

Для кольцевого сечения, имеющего геометрические диаметры D и d:

В гладкой части магистрали, i = 1– 3

 

 

Снаружи соединительного элемента колонны БТ, i = 1, 2

 

b. Линейные геометрические характеристики участков

Длины участков движения:

= … м

H2 = HC – HОК – HУБТ = … м

H3 = H5 = HУБТ = …м

H6 = HС – HУБТ = … м

= … м

Вертикальные проекции участков движения:

= … м

h2 = hC – hОК – hУБТ = … м

h3 = h5 = hУБТ = … м

h6 = hС – hУБТ = … м

 

VI. Начальное напряжение сдвига ПЖ

Если ПЖ – техническая вода (ТВ), то τ0 = 0, r = 1000 кг/м3.
Если ПЖ – глинистый раствор (ГР), то в соответствии с производственными данными можно принять:

при r < 1200 кг/м3

τ0 = 1,4 Па,

 

 

при r = 1200 – 1800 кг/м3

при r = 1800 – 2300 кг/м3

 

 

VII. Абсолютная вязкость промывочной жидкости

Если ПЖ – ТВ, то

, Па ∙ с

– эмпирическая формула Ж. Л. М. Пуазёйля.

 

Если ПЖ – ГР, то в соответствии с производственными данными можно принять:

при r < 1200 кг/м3

μ0 = 0,00221 Па ∙ с,

при r = 1200 – 1800 кг/м3

μ0 = (ρ – 1150) ∙ 44,2 ∙ 10-6, Па ∙ с,

при r = 1800 – 2300 кг/м3

μ0 = (ρ – 1450) ∙ 69,7 ∙ 10-6, Па ∙ с.

 

VIII. Средняя скорость движения потока промывочной жидкости на участке i=1

В соответствии с производственными данными можно принять:

V1 = 0,3 – 0,5 м/с – при промывке скважины ГР;

V1 = 0,5 – 0,7 м/с – при промывке скважины ТВ.

Принимаем V1 = … м/с.

 

IX. Объёмный расход промывочной жидкости

Для охлаждения долота и очистки забоя скважины от шлама

Q1 = а · fзаб = … м3/с = … л/с,

а = 0,35 0,5 м/с при роторном и электробурении;

a = 0,5 0,7 м/с при бурении гидравлическими забойными электродвигателями.

 

Для выноса шлама на поверхность

Q2 = V1 × f1 = … м3/с = … л/с.

 

Для охлаждения долота, очистки забоя и выноса шлама на поверхность

 

 

Q ≥ Q3,

где Q – выбранное значение объёмного расхода.

Принимаем Q = … л/с = …м3/с.

 

X. Массовый расход жидкости

XI. Массовый расход шлама на всех участках

 

для участков i = 1–3:

 

для участков i = 4–7: .

 

 

XII. Средняя скорость жидкости на всех участках i = 1–3, 5–7

XIII. Плотность смеси на всех участках

ρсм i = ρ ∙ (1 – Ψ ) + ρш Ψ, кг/м3

На участках i = 5–7: Ψ = 0.

XIV. Числа Сен-Венана, Рейнольдса и Хедстрёма для течения промывочной жидкости на участках i = 1–3, 5–7

Число Сен-Венана учитывает силы трения в трубопроводах.

Число Рейнольдса характеризует отношение кинетической энергии потока жидкости (газа) и напряжения сдвига.

Число Хедстрёма характеризует взаимосвязь касательной силы трения на поверхности трубопровода, вязкости и плотности жидкости (газа).

XV. Режим течения промывочной жидкости на участках i = 1–3, 5–7

эмпирическая формула Е.М. Соловьёва.

Для ТВ:

C = 2100 для круглых сечений;

C = 1600 для кольцевых сечений.

 

Для ГР:

C = 2100 для круглых и кольцевых сечений.

 

Если Rei ≥ Reкрi, то режим течения жидкости на участке турбулентный.

Если Rei < Reкрi, то режим течения жидкости на участке ламинарный (НЖ) или структурный (БЖ).

XVI. Коэффициент линейных сопротивлений на всех участках

Для участков i = 1–3, 5–7:

· Если режим течения промывочной жидкости на участке турбулентный, то

 

полуэмпирическая формула А.Д. Альтшуля.

· Если режим течения промывочной жидкости на участке ламинарный или структурный, то

λi = a ∙ (1 + Seni / 6) / Rei,

где a = 64 для круглых сечений;

a = 96 для кольцевых сечений.

Для участка i = 4:

λi = 0.

XVII. Линейная потеря давления на всех участках

= … ∙ 105, Па –

формула Дарси - Вейсбаха.

 

XVIII. Коэффициент местных сопротивлений движению ПЖ снаружи и внутри СЭ на всех участках

эмпирическая формула Б.С. Филатова.

Для участков i = 1, 2, 6:

- при DСЭ = DБТ, dСЭ < dБТ (ниппельное соединение БТ) b = 1,5;

- при DСЭ > DБТ, dСЭ < dБТ (муфтовое соединение БТ) b = 2;

- при DСЭ = DБТ, dСЭ = dБТ (соединение БТ «труба в трубу» или непрерывная колонна БТ без СЭ (колтюбинг)) ξi = 0.

Для участков i = 3, 4, 5, 7: ξi = 0.

XIX. Местная потеря давления в соединительном элементе на всех участках

= … ∙ 105, Па –

формула Вейсбаха.

XX. Потеря давления на трение в промывочной жидкости на всех участках

На участках i = 1–3; 5–7:

= … ∙ 105, Па.

На участке i = 4: потеря давления на трение ПЖ в буровом долоте PД

P т р i = PД = ρ ∙ VC2/ (2 ∙ μн2) = … ∙ 105, Па,

где μн – коэффициент расхода при истечении ПЖ из долота (гидромониторных насадков долота), μн = 0,7 – 0,95.

XXI. Механическое давление, расходуемое на подъем шлама на всех участках

P мех i = (ρсмiρ) ∙ g ∙ hi = … ∙ 105, Па.

XXII. Избыточное давление при входе на все участки

= … ∙ 105 Па = … МПа;

= … ∙ 105 Па = … МПа;

= … ∙ 105 Па = … МПа;

Pи4 = Pи3 + Pтр4 = … ∙ 105 Па = … МПа;

= … ∙ 105 Па = … МПа;

= … ∙ 105 Па = … МПа;

= … ∙ 105 Па = … МПа.

 

XXIII. Давление, развиваемое насосом

= … ∙ 105 Па = … МПа,

 

 

XXIV. Мощность потока жидкости

N = PН ∙ Q = … ∙ 103 Вт = … кВт.

XXV. Мощность насоса

NН = N / η = … ∙ 103 Вт = … кВт.

 

XXVI. Мощность двигателя насоса

NДВ = NН / ηп = … ∙ 103 Вт = … кВт.

 

По рассчитанным значениям Q (л/c), Рн (МПа) и Nдв (кВт) производится выбор насоса и сменных втулок насоса.

Литература

Общие вопросы гидравлики, гидромашин и гидропривода:

1. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика. - М.: Стройиздат, 1987.

2. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод. – М.: Недра, 1991.*

3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975.

4. Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учеб. для вузов. – Л.: Энергоиздат, 1982.

5. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учеб. для вузов. – в 2-х кн. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

 

Промывка скважин жидкостями:

  1. Беликов В.Г., Булатов А.И., Уханов Р.Ф., Бондарев В.И. Промывка при бурении, креплении и цементировании скважин. – М.: Недра, 1974.
  2. Булатов А.И., Просёлков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. – М.: Недра, 1981.
  3. Бурение разведочных скважин: Учеб. для вузов / Н.В. Соловьев, В.В. Кривошеев, Д.Н. Башкатов и др.; Под общ. ред. Н.В. Соловьева. – М.: Высш. школа, 2007.*
  4. Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Никитин Б.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин: Справочное пособие / Под ред. А.Г. Калинина. – М.: РГГРУ, 2007.*
  5. Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Сердюк Н.И. Расчеты в бурении: Справочное пособие / Под ред. А.Г. Калинина. – М.: РГГРУ, 2007.*
  6. Есьман Б.И., Габузов Г.Г. Термогидравлические процессы при бурении скважин. – М.: Недра, 1991.
  7. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Гидроаэромеханика в бурении: Учеб. для вузов. – М.: Недра, 1987.
  8. Леонов Е.Г., Исаев В.И. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин. Ч.1. Гидроаэромеханика в бурении. - М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2006.
  9. Маковей Н. Гидравлика бурения. – М.: Недра, 1986.*
  10. Рабинович Е.З. Гидравлика. – М.: Недра, 1980.
  11. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин. –
    в 2-х томах. / Под общ. ред. Е.А. Козловского. – М.: Недра, 1984.*
  12. Шищенко Р.И., Есьман Б.И. Практическая гидравлика в бурении. – М.: Недра, 1966.

 

* - имеется в учебном фонде библиотеки МГРИ-РГГРУ



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-01-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: