Гидравлический расчет бурения:

1. Определение расхода промывочной жидкости, обеспечивающего очистку забоя и транспорт шлама в кольцевом пространстве

2.Выбор диаметра цилиндровых втулок насоса

3. Выбор плотности промывочной жидкости

4. Выбор турбобура

5. Расчет потерь давления в элементах циркуляционной системы

6. Определение потерь давления в долоте. Выбор гидромониторных насадок

1. Определение расхода промывочной жидкости, обеспечивающего очистку забоя и транспорт шлама в кольцевом пространстве

При решении данной задачи необходимо знать среднюю скорость течения жидкости в затрубном пространстве .

По известному υ_к определяется расход промывочной жидкости Q, необходимый для выноса шлама:

Q = (d_c² – d_н²) υ_к, (6.10.1)

где d_c — диаметр скважины, м; d_н — минимальный наружный диаметр труб бурильной колонны, м; υ_к - средняя скорость течения жидкости в затрубном пространстве, обеспечивающая вынос выбуренной породы из скважины(выбирают согласно рекоменда­циям 20 – 30% υ_в (скорость витания).

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

Q ≥ a d_c². (6.10.2)

где а = 0,35 — 0,5 м/с при роторном способе и электробурении; а = 0,5 - 0,7 м/с при бурении гидравлическими забойными дви­гателями.

Выбираем Q = Q_MAX

ПРИМЕР

1. Применяется турбинный способ бурения, примем в фор­муле (6.10.2) коэффициент а равным 0,65 м/с. Исходя из условий всасыва­ния, коэффициент наполнения m возьмем равным 0,9.

2. Определяем расход промывочной жидкости из условия выноса шлама при минимальном наружном диаметре труб бурильной колонны d_н = 0,127м и заданной скорости подъема жидкости в затрубном пространстве υ_к = 0,85 м/с по формуле (6.10.1):

Q = (0,225² — 0,127²) 0,85 = 0,0229 м³/с.

3. Определяем расход промывочной жидкости из условия очистки за­боя скважины (6.10.2);

Q = а d_с² = 0,65 0,225² =0,0258 м³/с.

2.Выбор диаметра цилиндровых втулок насоса

Ориентируясь на определенное из условий очистки забоя и выноса шлама значение Q, следует по табл. 6.2 подобрать диаметры ци­линдровых втулок бурового насоса. При этом подача насосов будет равна

Q_* = nmQ_н, (6.10.3)

где m — коэффициент наполнения; Q_н -—подача насоса при дан­ном диаметре втулок (m = 1), м³/с; n — число насосов.

Коэффициент m выбирается в зависимости от условий всасы­вания жидкостей. При наличии подпора на всасывании m = 1. Если всасывание осуществляется из емкостей в грунте, то при промывке водой m = 0,9 и глинистым раствором m = 0,8.

Q_* ≥ Q_MAX

Таблица.2 Паспортные характеристики буровых насосов при m = 1

Диаметр цилиндровой втулки, мм	У8-7М		У8-6М		БРН-1
	Давление рн, МПа	Подача Qн103, м3/с	Давление рн, МПа	Подача Qн103, м3/с	Давление рн, МПа	Подача Qн103, м3/с
200	14,2	50,9	10,0	50,9	-	-
190	15,9	45,5	11,1	45,5	-	-
180	18,0	40,4	12,5	40,4	9,8	31,0
170	20,4	35,5	14	35,5	11,0	27,2
160	23,4	31,0	16,3	31,0	12,5	24,0
150	27,2	26,8	19,0	26,7	14,0	20,8
140	32,0	22,7	22,3	22,7	16,9	17,8
130	-	-	25,0	18,9	20,0	15,0
120	-	-	-	-	-	-

Продолжение таблицы 6.2

Диаметр цилиндровой втулки, мм	НБТ-600		УНБТ-950		УНБ-1250
	Давление рн, МПа	Подача Qн103, м3/с	Давление рн, МПа	Подача Qн103, м3/с	Давление рн, МПа	Подача Qн103, м3/с
200	-	-	-	-	21,0	51,4
190	-	-	-	-	23,6	45,4
180	11,3	42,9	19,0	46,0	26,5	40,7
170	12,6	38,3	20,8	41,0	30,5	35,7
160	14,3	33,9	23,0	37,0	35,0	31,1
150	16,2	29,8	26,0	33,0	40,0	26,7
140	18,6	26,0	32,0	27,6	-	-
130	21,6	22,4	-	-	-	-
120	25,0	19,0	-	-	-	-

4. По наибольшему значению Q = 0,0258 м³/с из табл.2 выбираем диаметр втулок буровых насосов. На практике часто из двух установленных насосов используют один, а другой находится в резерве. Однако если гид­равлическая часть насосов будет надежной, то для подвода большей гидрав­лической мощности к долоту, обеспечивая Q ≥ 0,0258 м³/с, целесообразно применять оба насоса. В данном примере расчеты проведены при работе одного насоса. Принимаем диаметр втулок 160 мм и определяем подачу од­ного насоса (n — 1) при коэффициенте наполнения m = 0,9 по формуле (6.10.3):

Q = nmQ_н = 1,0 ∙ 0,9 ∙ 0,031 = 0,0279 м³/c.

Найденная подача приемлема, так как она не меньше подач, получен­ных выше по формулам (6.10.1) и (6.10.2). Тогда минимальная скорость жид­кости в кольцевом канале

υ_к = = = 1,03 м/с ,