2.3 Гидравлический расчет

Расчет необходимой подачи ПЖ:

где К=1,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность движения жидкости вследствие разработки стенок скважины и наличия каверн;

D_су– диаметр скважины в сечении у устья, м;

d_н- наружный диаметр бурильных труб, м ;

v – скорость восходящего потока, определяется из условия выноса наиболее крупных частиц, м/с.

где

u – скорость потока, при которой частицы шлама находятся во взвешенном состоянии, м/с;

c - желаемая скорость выноса частиц, м/с.

где К₁ – коэффициент, учитывающий форму частиц шлама (К₁=3,5);

ρ_п – плотность горной породы, кг/м _{(3300 кг/м}³₎ ;

ρ_жв – плотность восходящего потока жидкости ( (ρ_жв=1010кг/м³));

d_э – эквивалентный диаметр частицы шлама, м;(0,00032 м)

где F₀ – площадь забоя, м ;

F – площадь сечения потока, м ;

V_м – механическая скорость бурения, м/с;(0,00014 м/с)

Z=1,1 – коэффициент, учитывающий винтообразное движение жидкости.

где d - внутренний диаметр коронки, м;

Для дальнейших расчетов принимаем значение подачи принятое в ГТП, Q=15 л/мин.

Расчет давления

Параметр Рейнольдса:

где D_э – эквивалентный диаметр потока, м;

v –скорость течения жидкости в данном сечении, м/с;

υ – кинематическая вязкость, м /с.

Критическое значение параметра Рейнольдса Re=2300.

Коэффициенты гидравлических сопротивлений определяются для всех сечений гидравлического контура скважины с разными геометрическими размерами и скоростями течения промывочной жидкости:

- при ламинарном течении: ;

- при турбулентном течении: ;

Общее давление определяется по формуле:

где К_з – коэффициент запаса (К_з=1,2);

P₁ – потери давления в бурильных трубах, УБТ, нагнетательном шланге, Па;

P₂ – потери давления в соединениях бурильных труб, Па;

P₃ – потери давления в кольцевом пространстве, Па;

P₄ – давление, обусловленное разностью плотностей промывочной жидкости в бурильных трубах и затрубном пространстве, Па;

P₅ – потери давления в колонковом наборе, долоте, Па;

1. Потери давления в бурильных трубах, УБТ, нагнетательном шланге:

где l –длина бурильных труб;

l_э – эквивалентная длина ведущей бурильной трубы, нагнетательного шланга и т.д.;

v₁ – скорость жидкости в бурильных трубах;

турбулентный режим течения;

2. Потери давления в соединениях бурильных труб:

где n – количество соединений;

ξ – гидравлическое сопротивление одного соединения;

где a – опытный коэффициент;

d - внутренний диаметр соединения, м;

3. Потери давления в кольцевом пространстве скважины:

;

Рассчитаем потери по длине:

где l_i – длина соответствующего участка;

Для первого интервала 365 м:

Для второго интервала 191 м:

;

ламинарный режим

;

4.Потери давления на соединениях бурильной колонны в кольцевом пространстве:

Бурильные трубы СБТН-42 (ниппельное соединение). Для труб с ниппельным соединением потери давления на соединениях бурильной колонны в кольцевом пространстве равны нулю.

5.Потери давление, обусловленное разностью плотностей промывочной жидкости в бурильных трубах и затрубном пространстве:

6.Потери давления в колонковом наборе, долоте:

Р₆=0,1-0,5 МПа. Принимаем Р₆=0,1МПа=100000 Па

Общие потери давления:

Потери давления не превышают максимальное давление, развиваемое насосом, следовательно, данный насос НБ3-120/40 можно использовать при заданных условиях бурения .

Мощность на привод насоса:

где η – КПД насоса(0,75÷0,85).

Потребляемая мощность насоса составляет 1,4 кВт, что не превышает максимальной мощности двигателя 7,5 кВт.