IV. Промывка скважин
IV.1. Давления в скважине.
Гидростатическое давление
Р = g H [Па]
где:
- плотность бурового раствора, [кГ/м3]
g – ускорение свободного падения, [9,81 м/с2]
H – глубина скважины, [м]
Pг = 0,1 H [кГ/см2]
- плотность раствора, [г/см3]
Забойное давление.
При отсутствии циркуляции Рзаб = Рг
Во время промывки скважины Рзаб = Рг + Ргск
где: Ргск – гидросопротивления в кольцевом пространстве.
Пластовое давление.
Пластовое давление – давление флюида, находящегося в пласте на вмещающие
породы (в глинах – поровое, в коллекторах – пластовое).
Давление гидроразрыва горных пород.
Давление, при котором в породе возникает сеть микротрещин и начинается
интенсивное поглощение жидкости, находящейся в скважине.
Ргр = 0,083 H + 0,66 Рпл(пор), [кГ/см2]
Дифференциальное давление.
Разность между забойным давлением и пластовым (поровым).
Р = Рг + Ргск – Рпл(пор) [Па, кГ/см2]
IV.2. Определение гидросопротивлений в скважине.
2.1. В насадках
долот:
[Па]
где: - плотность бурового раствора, [кг/м3]
Q – расход промывочной жидкости, [м3/с]
dc – средневзвешенный диаметр насадок, [м]
2.2. В бурильных трубах и УБТ: [Па]
где:
L – длина колонны труб, [м]
Dv – внутренний диаметр труб, [м]
2.3. В
кольцевом пространстве: [Па]
где:
D – диаметр скважины, [м]
d
– наружный
диаметр бурильных или обсадных труб,
[м]
где:
G – разница в собственном весе бурильной колонны
без промывки и с промывкой.
3. Определение скорости истечения промывочной жидкости из насадок долота. [м/с]
где:
Q – расход, [дм3/c]
n – число насадок
d – средний диаметр насадок, [см]
4.
Определение
скорости движения раствора в трубах и
кольцевом пространстве[м/с]
где:
Q – расход, [дм3/c]
F
– площадь
внутреннего сечения трубы или кольцевого
[дм2]
где:
Q – расход, [дм3/c]
D и d – диаметр скважины и труб, [мм]
5.
Требования
к выбору режима промывки скважины
[дм3/с]
где:
D и d – диаметр скважины и труб, [см]
Vк – скорость течения жидкости в кольцевом пространстве
[дм3/с]
Оптимальная скорость восходящего потока в кольцевом пространстве должна быть
в пределах 0,4-0,6 м/с, в вязких глинах до 1,2 м/с (по Мищевичу).
По данным Американского нефтяного института:
Vк = 0,1-0,3 м/с или 0,8 – 1,0 м/с
Если Vмех 5м/час, удельный расход жидкости на 1 мм Dдол. должен составлять
q = 0.08 дм3/c.
Если Vмех > 5м/час, q = до 0,12 дм3/с на 1 мм диаметра долота.
Для достижения гидромониторного эффекта – перепад давления на долоте должен
составлять 50 – 75 кГ/см2, а скорость истечения раствора из насадок долота должна
быть равной 90 – 110 м/с.
6. Определение суммарных гидросопротивлений при вновь выбранной подаче
буровых насосов.
где:
P1 – гидросопротивления в скважине при подаче Q1
P2 – гидросопротивления в скважине при подаче Q2
7.
Расчет времени одного цикла промывки,
[мин]
где:
Vc , Vм – объемы скважины и металла бурильной колонны [м3]
Q – производительность, [дм3/с]
7.1. Приближенное определение объема скважины и продолжительности цикла
промывки.
О
бъем
1 п.м. внутритрубного пространства [дм3]
определяется по следующей формуле:
где:
D” – наружный диаметр обсадных труб, выраженный
в целых числах дюймов, [in]
По старой классификации номер долота диаметру обсадной колонны (в дюймах) из
под которой ведется бурение.
Пример расчета:
Глубина скважины – 3000 м
Бурение ведется из-под башмака технической колонны 245мм (9”)
долотом
215,9 мм (№9)
Vскв = 40,5 3000 = 121,5 м3
Вес инструмента находящегося на забое – 100т
Объем металла
определим следующим образом: [м3]
Предположим, что производительность насосов Q = 25 дм3/с, тогда время цикла по
формуле п.7, составит:
[мин]
9. Определение
производительности буровых насосов
типа У8-6, У8-6МА-2. [дм3/с]
где:
D и d – диаметры втулки и штока, [дм]
S – длина хода поршня, [дм] (для У8-6МА-2 – 4дм)
n – число двойных ходов [мин^-1]
k – коэффициент наполнения, (принимаем k = 0,85)
10. Определение производительности буровых насосов–триплексов, типа НБТ – 475.
[дм3/с]
где:
D – диаметр втулки, [дм]
S – длина хода поршня, [дм] (для НБТ-475 – 2,45дм)
n – число двойных ходов [мин^-1]
k – коэффициент наполнения, (принимаем k = 0,9)
11. Определение расхода жидкости вытекающей из отверстия (насадки, штуцера)
под заданным
давлением, выбор штуцера.
[м3/с]
где:
- коэффициент расхода для бурового раствора
= 1,2 – 1,3 г/см3, = 0,9
= 1,4 – 1,6 г/см3, = 0,8
= 1,7 – 1,9 г/см3, = 0,7
F – площадь отверстия, [м2]
g – ускорение свободного падения, [9.81м/с2]
H
– напор,
[метров
водяного столба]
Откуда:
где:
Р – необходимое давление [кГ/см2]
так как
тогда
где:
d – необходимый диаметр отверстия при заданных
значениях Q и P, [мм]