стном потоке без учета относительных скоростей; р г — дав­ ление гидроразрыва (поглощения) пласта, Па; EfAp*,,) — по­ тери давления при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве на пути от подошвы рассматриваемо­ го пласта до устья скважины, Па; рш — плотность шлама, кг/м 3; 1п — глубина залегания подошвы рассматриваемого пласта, м; vM— механическая скорость бурения, м /с.

Поскольку значения Е(Дркп) и <р зависят от расхода про­ мывочной жидкости, то проверить второе условие можно только после установления подачи насосов.

При выборе турбобура расход промывочной жидкости О, кроме очистки забоя и выноса шлама, должен обеспечить работу турбобура с заданным для разрушения породы мо­ ментом Мр. Поэтому необходимо по справочнику подобрать такой тип турбобура, который удовлетворяет следующим ус­ ловиям: диаметр корпуса меньше диаметра долота более чем на 10 мм; расход жидкости при номинальном режиме работы Оти близок к принятой подаче насоса; крутящий момент Мт не менее чем на 20 % больше заданного М р, необходимого для разрушения породы.

Крутящий момент турбобура при работе на жидкости

РсО™

где Мп , рс, Отн — соответственно тормозной момент на валу турбобура, плотность и расход жидкости при номинальном режиме его работы.

Расчет потерь давления в элементах циркуляционной системы

Общие потери давления Ар (в Па) при движе­ нии промывочной жидкости в элементах циркуляционной системы определяются из выражения

Ар = 1(Др,) = 1(Дртр) + 1(Дркп) + Дрмт + Дрм + Др0 +

где Ц Д Ртр), Е(Дркп) — потери давления на трение соответст­ венно в трубах и кольцевом пространстве; ДрОТ1 Дрмк — по ­

тери давления в местных сопротивлениях соответственно в трубах и кольцевом пространстве; Ар0 — потери давления в наземной обвязке; Арт — перепад давления в турбобуре; АрА— потери давления в долоте; Арг — разность между гидростати­ ческими давлениями столбов жидкости в кольцевом прост­ ранстве и трубах.

Для расчета потерь давления на трение при движении промывочной жидкости без шлама в трубах и кольцевом ка­ нале необходимо определить режим течения, в зависимости от которого выбираются те или иные расчетные формулы. Для этого вычисляется значение критического числа Рей­ нольдса ReKp течения промывочной жидкости, при котором происходит переход от структурного режима к турбулентно­ му. Это число для вязкопластических жидкостей определяет­ ся из соотношения

При течении жидкости внутри бурильной колонны значе­ ние d, принимается равным внутреннему диаметру буриль­ ных труб dT. В затрубном пространстве dr определяется как разность между диаметром скважины dc и наружным диаме­ тром бурильных труб dH.

Если число Рейнольдса Re движения жидкости в трубах ReT или кольцевом пространстве Re*n больше вычисленного значения ReKp, то режим течения турбулентный. В противном случае движение происходит при структурном режиме.

Значения Re, и Re„ определяются по формулам:

ти соответственно в трубах и кольцевом канале; а т, а н — соответственно внутренний и наружный диаметры секций бурильной колонны, состоящей из труб одного размера, м.

При турбулентном режиме течения потери давления по длине канала определяются по формуле Дарси — Вейсбаха:

По формулам (1.56), (1.60) определяются потери давления в кольцевом канале между стенками скважины и турбобуром. При этом значениям dn и 1 в формулах будут соответствовать наружный диаметр корпуса турбобура dT и его длина 1Т. М е­ стные потери давления от замков в кольцевом пространстве определяются из выражения

где 1Т — средняя длина трубы в данной секции бурильной колонны, м; dM — наружный диаметр замкового соединения, м; 1 — длина секции бурильных труб одинакового размера, м.

Для секции бурильной колонны, состоящей из труб, име­ ющих внутреннюю высадку, вычисляются потери давления в местных сопротивлениях внутри труб по формуле

где а с, а ш, а в, а к — коэффициенты гидравлических сопро­ тивлений различных элементов обвязки (см. табл. 1.1).

Перепад давления в турбобуре вычисляют исходя из кине­ матического подобия по формуле

где Артн, От„ — справочные данные турбобура при номи­ нальном режиме его работы на жидкости известной плотно­ сти рс.

Перепад Арг вычисляется по формуле Арг = (1 — <р)(рш— р)gL. При промывке без углубления, когда плотности раствора на входе и выходе скважины сравниваются, Арг равно нулю.

Определение потерь давления в долоте.

Выбор гидромониторных насадок

Резерв давления АрА, который может быть реализован в долоте, определяется как разность между давле­ нием Ьрн, развиваемым насосом (или насосами) при выбран­ ном диаметре втулок, и суммой перечисленных выше потерь давления в элементах циркуляционной системы Ар = £(Др,):

ра легко найти экспериментально. Приближенное значение Оу можно определить по рис. 1.10 для турбобура 5ТСШ195ТЛ.

По значению Ф подбирают диаметры насадок гидромони­ торного долота.

Если для данного долота vA < 80 м/с, то следует сделать вывод о том, что бурение данного интервала с использовани­ ем гидромониторного эффекта невозможно. В этом случае

1.3. УСТАНОВИВШЕЕСЯ ТЕЧЕНИЕ ГАЗА И ГАЗОШЛАМОВОЙ СМЕСИ В ЭЛЕМЕНТАХ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ СКВАЖИНЫ

При бурении скважины с продувкой газом, при газовом фонтане, при равновесном бурении определение давления в циркуляционной системе скважины и выбор

компрессоров становятся необходимой инженерной зада­ чей.

В дальнейшем, считая ф « 1, вычисляют Re по формуле Re = Qpdr/(Fn).

При F, dr, р, Re постоянных, следовательно, и Хс = const. При рассмотрении движения газошламовой смеси в коль­ цевом пространстве пренебрегают инерционными членами и считают, что проскальзывание между шламом и газом отсут­

ставляя выражения для Р, v, уш (1.75) и приводя полученное уравнение к безразмерному виду, с учетом (1.74) получают

где

К\ = Kf /co s а.