- •Условные обозначения и размерности
- •1. Гидростатика в бурении
- •2. Осаждение и вынос частиц шлама
- •2.1. Движение частиц шлама и пузырьков газа в покоящейся жидкости
- •2.2. Вынос разбуренной породы
- •3. Выбор расхода промывочной жидкости
- •3.1. Расчетные зависимости
- •3.2. Определение оптимального расхода
- •4. Расчет потерь давления в элементах циркуляционной системы
- •4.1. Расчет потерь давления в трубах и кольцевом пространстве
- •Критерии режима течения
- •Основные расчетные формулы
- •4.2. Расчет местных сопротивлений
- •4.3. Расчет потерь давления при электробурении
- •5. Гидродинамические давления в скважине
- •5.1. Расчет гидродинамических давлений при спуско-подъемных операциях
- •5.1.1. Расчет давлений при движении труб с постоянной скоростью
- •5.1.2. Расчет инерционных давлений при спо
- •5.2. Гидравлический удар в скважине
- •6. Выявление и ликвидация газонефтепроявлений
- •6.1. Определение величины пластового давления и вида пластового флюида при проявлений
- •6.2. Изменение давления в скважине при гравитационном всплытии газа
- •6.3. Условие газового выброса
- •Содержание
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ В БУРЕНИИ
Учебно-методическое пособие к практическим занятиям по дисциплине «Технология бурения нефтяных и газовых скважин»
для студентов специальности 130504, 130500
Уфа 2010
Даются основные теоретические положения и расчетные зависимости для решения задач гидростатики бурения, гидродинамики циркуляционной системы, оптимизации гидравлики бурения, а также задач, возникающих при ликвидации газонефтепроявлений. В конце каждого раздела приводится перечень задач.
В приложении приведены варианты заданий, предназначенные для студентов очной, заочной и вечерней формы обучения и слушателей ФПК по специальности бурение.
Составитель Акбулатов Т.П.
Рецензент Санников Р.Х., доц., канд.техн.наук
Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2010
Условные обозначения и размерности
Р - давление, Па;
Рз - давление на забое скважины, Па;
H, L - глубина рассматриваемого сечения, по вертикали и по стволу, м; ρж, ρп - плотность бурового раствора и разбуриваемых пород, кг/м3
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
ρ - плотность газа относительно воздуха;
T - абсолютная температура, К;
Z - коэффициент сверхсжимаемости газа,
R = 8,31 дж/моль К - универсальная газовая постоянная;
Р0 = 105 Па - нормальное давление
ρ0, ρсм0 - плотность газа, аэрированной жидкости при нормальных условиях
(P0 = 105 Па; Т0 = 293 К);
D - гидравлический диаметр, м;
Dci, DTi, dTi - соответственно диаметр скважины, наружный и внутренний диаметры труб на i -м участке;
Dσ - диаметр ствола скважины, м;
Di - гидравлический диаметр участка ствола скважины, м;
dэ - эквивалентный диаметр частиц шлама;
λг - коэффициент бокового распора;
П - пористость горных пород;
Uос - скорость осаждения частиц шлама относительно жидкости, м/с;
Fкп - площадь кольцевого пространства скважины, м3;
- расходное объемное газосодержание аэрированной жидкости,
α0 – Q0Q2 - степень аэрации;
φ = F1F - относительное газосодержание;
Q - объемный расход, м3/с;
Q0 - расход газа (газовой фазы), отнесенный к нормальным условиям, м/с;
ρ1, Q1, ρ2, Q2 - плотность и расход газообразной и жидкой фаз аэрированной
жидкости соответственно;
ρсм - плотность газожидкостной смеси, кг/м3;
Рг, Рпл, Ргр - соответственно давление горное, пластовое и гидроразрыва пород, Па;
пл, гр - градиент давления пластового и гидроразрыва, Н/м3;
Кпл, Кгр - эквивалент давления пластового и гидроразрыва;
U - средняя объемная скорость бурового раствора, м/с;
- объемное содержание шлама в жидкости;
F - площадь сечения канала, м3,
Fl - площадь сечения канала, занятая газообразной фазой;
Fkni - площадь кольцевого пространства на i-м участке скважин;
Fз - площадь забоя,
λ - коэффициент гидравлического сопротивления в уравнении Дарси-Вейсбаха;
λс - коэффициент гидравлического сопротивления газожидкостной смеси;
ξ - коэффициент местного сопротивления;
ΔРс - перепад давления в турбобуре при расходе Qс жидкости плотностью ρc
(справочные данные), Па;
е - относительный эксцентриситет кольцевого пространства;
Ркр, Qкр, Ukp - перепад давления, расход и объемная скорость при критическом
режиме (переходе от ламинарного к турбулентному);
f, μн - площадь сечения и коэффициент расхода промывочных отверстий долота, м2;
α - коэффициент потерь давления в местных сопротивлениях и поверхностной обвязке циркуляционной системы, Па*с2/м3кг;
dK - эквивалентный диаметр кабеля при электробурений, м;
VM - механическая скорость проходки, м/с;
UT - скорость перемещения труб в скважине, м/с;
Рд - давление жидкости на входе в долото, Па;
Рm - давление жидкости на входе в турбобур, Па;
Рс - давление на стояке, Па;
С - скорость звука;
μг - коэффициент Пуассона пород;
ρв - плотность воды;
S - толщина стенки труб;
βж - коэффициент сжимаемости жидкости;
Е - модуль Юнга материала труб;
G - нагрузка на долото, Н;
μ - динамическая вязкость жидкости, Па*с;
τa - динамическое напряжение сдвига, Па;
η - структурная (пластическая) вязкость ВПЖ, Па*с
θ - статическое напряжение сдвига (СНС) раствора, Па,
θ1, θ10,θн - СНС через минуту, 10 минут и максимальное значение СНС, Па;
Муд - удельный момент на долоте, Н*м/Н
Безразмерные параметры
- параметр Архимеда;
Re = UDρж /μ - параметр Рейнольдса ньютоновской жидкости;
Re = UDρж /η - параметр Рейнольдса ВПЖ;
- обобщенный параметр Рейнольдса ВПЖ-
Не = τ0*D2* ρж /η2 - параметр Хедстрема.