Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Факультет Горно-нефтяной

Кафедра «Нефтегазовые технологии»

Специальность 130504.65 “Бурение нефтяных и газовых скважин”

Курсовая работа

по дисциплине:

гидроаэромеханика в бурении

Тема: Гидравлическая программа промывки скважины №

месторождения

Разработал: студент гр. БНГС

Руководитель,проф. кафедры БНГС

Плотников В. М.

Пермь 2013 г.

Приложение 2

Примеры расчета некоторых гидравлических задач при бурении скважин.

1. Обоснование расхода промывочной жидкости

Расход промывочной жидкости должен обеспечивать очистку забоя скважины от шлама и вынос шлама на дневную поверхность.

Расход необходимый для очистки забоя определяется по формуле:

Q =qF_заб , (П.1)

где q – удельный расход промывочной жидкости, то есть минимальный расход для очистки единицы площади забоя, .

F_заб – площадь сечения забоя, м².

q = 0.35 - 0.50 при бурении роторным способом и электробурении;

q = 0.50 - 0.70 при бурении гидравлическими забойными двигателями.

Расход необходимый для выноса шлама на дневную поверхность определяется по формуле:

Q =v_кп F_кп , (П.2)

где v_кп - скорость течения жидкости в кольцевом пространстве, м/с;

F_кп - площадь сечения кольцевого пространства, м².

v_кп = 1.2 v_в (П.3)

где v_в – скорость витания частиц.

Скорость витания частиц в случае применения в качестве промывочной жидкости вязко-пластичной жидкости (ВПЖ) определяется следующим образом:

Определяется число Хедстрема для частиц по формуле:

He = , (П.4)

где - динамическое напряжение сдвига промывочной жидкости (ДНС), Па;

- плотность промывочной жидкости, кг/м³;

- эквивалентный диаметр частиц, м;

- пластическая вязкость промывочной жидкости, Пас.

В расчетах = 0.01 м, так как при бурении шарошечными долотами в основном образуются частицы с эквивалентным диаметром менее 10 мм. Частицы меньшим диаметром будут легко выноситься, а с большим диаметром (их всего несколько процентов) повторно измельчаться долотом.

Далее определяется критическое число Рейнольдса Re_кр по формуле:

Re_кр=30(1+ ) (П.5)

Определяется критическое число Архимеда Ar_кр по формуле:

Ar_кр = 18(Re_кр + ) (П.6)

Определяется число Архимеда Ar по формуле:

A r= , (П.7)

где _ч – плотность частиц.

Если Ar < Ar _кр, то скорость витания будет определяться по формуле:

v_в= , (П.8)

где Re – число Рейнольдса.

Re= . (П.9)

Если Ar > Ar_кр, то скорость витания будет определяться по формуле(8), но Re вычисляется по формуле:

Re=1,83 Ar^0,5 (П.10)

Пример

Исходные данные: D_д = 124 мм, К_к = 1.2, d_н = 73 мм, = 1120 кг/м³, _ч = 2300 кг/м³, = 0.02 Пас, = 10 Па. Бурение винтовым забойным двигателем Д2-105.

Расчет: Расход необходимый для очистки забоя

Q =qF_заб = q  0.785D_д²=0.50.7850.124 ²=0.006 м³/с = 6 л/с.

Число Хедстрема

He = = =2800.

Критическое число Рейнольдса

Re_кр=30(1+ ) =30(1+ )=268.54.

Критическое число Архимеда

Ar_кр = 18(Re_кр + ) = 18(268.54 + ) =21633.72.

Число Архимеда

A r= = =32412,24

Ar > Ar_кр. Число Рейнольдса

Re=1,83 Ar^0,5=1,8332412.24 ^0,5=329.46.

Определяем скорость витания

v_в= = (329.460.02)/(0.011120) =0.6 м/с.

Определяем скорость в кольцевом пространстве

v_кп = 1.2 v_в= 1.20.6 =0.72 м/с.

Расход необходимый для выноса шлама на дневную поверхность

Q =v_кп F_кп = 0.720.785((1.20.124)² - 0.073²) =0.0095 м³/с = 9.5 л/с.