4. Маніфольди превенторних установок

Маніфольди превенторних установок дозволяють здійснювати наступні технологічні операції:

1) розрядку свердловини шляхом випуску рідини і газу через два викиди (аварійний і робочий);

2) циркуляцію розчину з регульованим протитиском на пласт;

3) закачування розчину в свердловину (в міжтрубний простір) буровим насосом або цементувальним агрегатом.

Маніфольди складаються з засувок з ручним керуванням; засувок з гідравлічним приводом – "головних", які встановлюються на хрестовину превентора; регульованих штуцерів; відбійних камер; кронштейнів викидів.

Регульований штуцер призначений для регулювання протитиску на вибій свердловини за допомогою зміни перерізу вихідного отвору обертанням маховика.

В ідбійна камера слугує для гашення реакції струменя рідини, яка виходить з маніфольду (рис. 5). Відсутність відбійної камери в маніфольді призводить до відгинання труби маніфольду і направленню промивальної рідини мимо жолобу, а при нерівномірній роботі свердловини – к обриву маніфольда, пожару і втраті керування свердловиною.

Зміст звіту

1. Схема обладнання устя свердловини, що буриться.

2. Схема установки і обв’язки противикидного обладнання.

3. Призначення і конструкції універсального і плашкового превенторів.

Контрольні запитання

1. Призначення противикидного обладнання.

2. Призначення і устрій універсальних превенторів.

3. Призначення і устрій плашкових превенторів.

4. Призначення і склад маніфольдів превенторних установок.

Список літератури

1. Справочник инженера по бурению. Т. 1 / Под ред. В.И. Мищевича, Н.А. Сидорова. – М.: Недра, 1973.

2. Технология бурения глубоких скважин / Под ред. М.Р. Мавлютова. – М.: Недра, 1982.

3. ГОСТ 13862-88. Оборудование противовыбросов. Типы и основные параметры.

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 8

РОЗРАХУНОК ПРОМИВАННЯ СВЕРДЛОВИНИ

Мета роботи: придбання практичних гідравлічного розрахунку промивання свердловин.

1. Обґрунтування густини промивальної рідини

Густина промивальної рідини вибирається згідно суміщеного графіка тисків і уточнюється для кожного інтервалу сумісних умов буріння за формулою

;

де Р_пл – пластовий тиск в інтервалі свердловини для якого визначається _пр;

g – прискорення земного тяжіння, м/с²;

H – глибина підошви інтервалу свердловини, м;

 – нормативний коефіцієнт, який згідно до вимог правил ведення бурових робіт визначає запас тиску у свердловині над пластовим (табл. 1).

Таблиця 1

Значення нормативного коефіцієнта 

Глибина свердловини Н, м	<1200	1200-2500	>2500
	1,10-1,15	1,05-1,10	1,04-1,07

2. Гідравлічний розрахунок

Визначають гідравлічні втрати тиску в елементах циркуляційної системи [1]

,

де Р – сумарні гідравлічні втрати тиску в циркуляційній системі, Па;

Р_т – втрати тиску в бурильних трубах, Па;

Р_кп – втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами, Па;

Р_з – втрати тиску в замках і муфтах, Па;

Р_ОБТ – втрати тиску в ОБТ, Па;

Р_кпОБТ – втрати тиску в кільцевому просторі за ОБТ, Па;

Р_обв – втрати тиску в наземній обв’язці (стояку, буровому шланзі, ведучій трубі, вертлюзі), Па;

Р_д – втрати тиску в долоті, Па.

Для визначення втрат тиску в трубах і кільцевому просторі необхідно визначити режим руху, залежно від якого вибирають ті або інші розрахункові формули. Для цього визначають фактичне Re і критичне Re_кр.

,

де _пр – густина промивальної рідини, кг/м³;

V – швидкість руху промивальної рідини, м/с;

d_г – гідравлічний діаметр, який дорівнює внутрішньому діаметру труби d_в або різниці діаметрів для кільцевого простору, м;

D_c – діаметр свердловини, м;

d_з – зовнішній діаметр бурильної колони, м;

_пр – динамічна в’язкість промивальної рідини, Пас;

;

,

де Не – критерій Хелстрема;

,

де ₀ – динамічне напруження зсуву, Па.

.

Якщо Re<Re_кр – режим руху ламінарний.

Якщо Re>Re_кр – режим руху турбулентний.

,

де F – площа поперечного перерізу, м²

для труб ;

для кільцевого простору .

При ламінарному режиму руху втрати тиску в бурильних трубах і кільцевому просторі визначають за такими формулами

; ,

де l – довжина секцій бурильних труб однакового діаметра d_в, d_з, D_с;

_т, _кп – відповідно коефіцієнти, які можна знайти за графіком (рис. 1) попередньо знайшовши параметр Сен-Венана Sen для труб і кільцевого простору

.

Рис. 1. Залежність коефіцієнту  від параметру Сен-Венана Sen:

1 – для труб _т; 2 – для кільцевого простору _кп

При турбулентному режимі руху втрати тиску в бурильних трубах і кільцевому просторі визначають за формулою Дарсі-Вейсбаха

,

де  – коефіцієнт гідравлічного опору

для труб

;

для кільцевого простору

,

де  – шорсткість труб

=310^-4 м – для стінок трубного і обсаджених ділянок затрубного простору;

=310^-3 м – для необсаджених ділянок затрубного простору).

Аналогічно знаходять утрати тиску в ОБТ (Р_ОБТ) і кільцевому просторі за ОБТ (Р_кпОБТ).

Утрати тиску в замках визначають за формулою Борда-Карно

,

де  – коефіцієнт місцевого опору;

V – середня швидкість руху рідини в трубах або в незвуженій частині кільцевого простору, м/с;

і – кількість замків.

,

де k_пк = 2 – дослідний коефіцієнт, який ураховує особливості конфігурації місцевого опору в прохідному каналі;

F – площа поперечного перерізу каналу труб або незвуженої частини кільцевого простору, м²;

F_пк – найменша площа перерізу прохідного каналу в замку, м².

,

де l – довжина бурильних труб однакового діаметра;

l_т – довжина однієї труби.

Утрати тиску в наземній обв’язці знаходимо за формулою

,

де _с, _бш, _в, _вт – відповідно коефіцієнти гідравлічних опорів у стояку, буровому шлангзі, вертлюзі, та ведучій трубі значення яких наведено в табл. 7.

Таблиця 7

Коефіцієнт гідравлічних опорів елементів обв’язки

Елемент обв’язки	Умовний діаметр, мм	Діаметр прохідного каналу, мм	і, м-4
Стояк	114		3,4105
	140		1,1105
	168		0,4105
Буровий шланг		38	38105
		76	1,2105
		80	0,93105
		90	0,52105
		102	0,3105
Вертлюг		32	27105
		75	0,9105
		80	0,7105
		90	0,44105
		100	0,3105
Ведуча труба	65	32	11105
	80	40	7105
	112	74	1,8105
	140	85	0,9105
	155	100	0,4105

Резерв тиску, який можна реалізувати в долоті, визначають як різницю між тиском, що розвиває насос (або насоси) при обраному діаметрі втулок, і сумою втрат в циркуляційній системі.

,

де Р_д – резерв тиску, який можна реалізувати в долоті; b_p =0,75-0,8 – коефіцієнт, який враховує, що тривалий робочий тиск нагнітання бурових насосів повинен бути, згідно правил ведення бурових робіт, менший за паспортний на 20-25 %; Р_н – тиск, який розвиває насос, Па; Р_і – утрати тиску в бурильних трубах, кільцевому просторі, замках, ОБТ, кільцевому просторі за ОБТ, обв’язці.

За значенням Р_д необхідно встановити можливість використання гідромоніторного ефекту при бурінні даного інтервалу свердловини.

Для цього визначають швидкість руху рідини в промивальних отворах долота за формулою

,

де _д – коефіцієнт витрати, значення якого наведені в табл. 2.

Таблиця 2

Коефіцієнт витрати для різних форм насадок

Форма насадки	Циліндричне свердлення	Свердлення з конічним входом	Y-подібна щілина	Насадки для гідромоніторних доліт
Коефіцієнт витрати	0,64-0,66	0,8-0,9	0,7-0,75	0,9-0,95

Якщо одержане значення швидкості перевищує 80 м/с, то це означає, що інтервал, який розглядається можна бурити з використанням гідромоніторних доліт.

Необхідно мати на увазі, що перепад тиску, який спрацьовує в насадках гідромоніторного долота, не повинен перевищувати деякого граничного значення Р_кр, яке обумовлене як міцністю конструктивних елементів долота, так і можливістю запуску турбобура. У розрахунках приймають Р_кр12-13 МПа.

Тому підбирають такі значення V_д і Р_д, щоб виконувались такі умови:

м/с; .

При виконанні цих умов визначають сумарну площу насадок f_д гідромоніторного долота за формулою

За величиною f_д підбирають діаметри насадок гідромоніторного долота

,

де d_н – діаметр насадки, м; n – кількість насадок.

Якщо значення швидкості не перевищує 80 м/с, то даний інтервал недоцільно бурити з використанням гідромоніторного ефекту. У цьому випадку необхідно перейти на долото з центральною системою промивання та знайти перепад тиску в долоті за формулою

,

де V – середня швидкість руху рідини в каналах долота.

У випадку, якщо сума втрат тиску перевищує тиск, який розвиває насос при заданому діаметрі втулок (з урахуванням коефіцієнта b_р=0,75-0,8), то необхідно визначити допустиму глибину буріння при даній витраті Q. Для подальшого буріння необхідно зменшити витрату промивальної рідини і провести аналогічний розрахунок при новій витраті.

Зміст звіту

1. Гідравлічний розрахунок промивання свердловини згідно з вихідними даними (табл. 3).