Расчет потерь давления в бурильных трубах и кольцевом пространстве
,
(2.49)
где
–
коэффициент трения;
–
длина рассматриваемой
части бурильной колонны;
–
гидравлический
диаметр.
Критическая скорость
,
(2.50)
где
–
динамическое напряжение сдвига.
η=0,004∙2,52=0,01 Па∙с.
Число Рейнольдса находим по формуле
.
(2.51)
Расчет потерь давления в поверхностной обвязке буровой:
.
(2.52)
Стояк:
.
Шланг:
.
Вертлюг:
.
Квадрат:
.
Манифольд:
.
Суммарные
потери в обвязке:
.
Потери давления в элементах циркуляционной
системе представлены в таблице 2.10
Таблица 2.10 - Потери давления в элементах циркуляционной системе
Участок |
D, мм |
d,мм |
L, м |
V,м/с |
Re |
Р,МПа |
трубное пространство |
||||||
ЛБТ |
147 |
125 |
2556,7 |
2,77 |
12294 |
2,03 |
СБТ |
127 |
108,62 |
700 |
3,67 |
17831 |
1,07 |
УБТ |
178 |
90 |
36 |
5,34 |
27384 |
0,13 |
ЗД |
178 |
- |
25,7 |
- |
- |
5,57 |
Долото |
215,9 |
- |
0,3 |
- |
- |
6,24 |
Обвязка |
- |
- |
- |
- |
- |
0,68 |
кольцевое пространство |
||||||
ЛБТ2 |
229,2 |
147 |
680 |
1,4 |
3458 |
0,24 |
ЛБТ1 |
215,9 |
147 |
1876,7 |
1,73 |
4557 |
1,19 |
СБТ |
215,9 |
127 |
700 |
1,42 |
3635 |
0,24 |
УБТ |
215,9 |
178 |
36 |
2,9 |
6804 |
0,11 |
ЗД |
215,9 |
178 |
25,7 |
5,04 |
8227 |
0,43 |
|
17,41 |
|||||
Выбираем
насос, рабочее давление которого
при
-ом
диаметре втулок удовлетворяет условию
(2.53)
Количество насосов определяется условием
(2.54)
Фактическая
производительность насоса
,
как правило меньше теоретической
и
определяется условием всасывания
(2.55)
где
–
коэффициент наполнения насоса,
.
Для определения оптимального режима работы буровых насосов необходимо построить НТС–номограмму – совмещённый график гидравлических характеристик насоса, гидравлического забойного двигателя и скважины.
Гидравлическая
характеристика бурового насоса – это
зависимость его производительности и
допустимого давления от диаметра втулок
и частоты ходов в координатах Р – Q.
Гидравлическая характеристика буровых
насосов при
,
представлена в таблице 2.11.
Таблица 2.11 - Гидравлическая характеристика буровых насосов при
Насос |
Диаметр цилиндровой втулки, мм |
|
|
|
УНБ-600 |
150 |
27,5 |
19,0 |
25 |
УНБ-600 |
160 |
31,5 |
16,5 |
28 |
УНБ-600 |
170 |
36 |
14,5 |
32 |
В таблице 2.12 представлены рабочие характеристики забойных двигателей применяемых при строительстве скважины.
Таблица 2.12 – Характеристика забойных двигателей.
|
32·10-3 |
28·10-3 |
25·10-3 |
ДР-178 |
5,6 |
4,1 |
3,1 |
3ТСШ1-195 |
5,06 |
3,87 |
2,95 |
Гидравлической характеристикой скважины называется зависимость потерь давления в элементах циркуляционной системы, исключая турбобур, от расхода промывочной жидкости и глубины скважины.
Зависимость потерь давления в скважине по глубинам, от расхода представлена в таблице 2.13.
Таблица
2.13 - Результаты расчета
,
МПа
|
Глубина, м |
||
1300 |
2000 |
3318 |
|
32·10-3 |
3,5 |
9,1 |
10,5 |
28·10-3 |
2,7 |
7,1 |
8,3 |
25·10-3 |
2,2 |
5,7 |
6,6 |
Характеристики насоса, турбобура и скважины представлены на рисунке 2.5.
Из НТС –
номограммы следует, что бурить можно
забойным двигателем ДР-178. Количество
насосов УНБ-600 берем равным одному,
расход промывочной жидкости будет
составлять
,
.
При этом бурение можно вести во всем
интервале эксплуатационной колоны.
Результаты расчета гидравлической программы представлены в таблице 2.14.
Таблица 2.14 - Результаты расчета гидравлической программы
Показатель |
Значение |
Интервал бурения, м |
620-3318,4 |
Диаметр долота, мм |
215,9 |
Промывочная жидкость |
|
вид |
Хлоркалиевый ингибированный |
плотность, кг/м3 |
1120 |
условная вязкость, с |
23-37 |
статическое напряжение сдвига, дПа за 1/10 мин |
6/20 |
Насос (тип, количество) |
УНБ-600; 1 шт. |
Диаметр втулок, мм |
160 |
Производительность насоса, м3/с*103 |
0,028 |
Гидравлический забойный двигатель |
ДР-178 |
Давление на насосе, МПа |
19 |