книги из ГПНТБ / Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие

Ша р о ш.е ч н ы е д о л о т а тштоз М, С, Т, К и ОК геологоразведочного стандарта (табл.13) могут быть использованы

бурения разработаны ЦНИГРИ и выпускаются двух типов (однослой­ ные и импрегнированные) с диаметром 46 и 59 мм. Характеристика алмазных долот с рекомендациями по их применению даны в табл .14

[17].

Гл а в а ІУ. ПРОМЫВКА (ПРОДУВКА) СКВАМН

§1 . Определение необходимого расхода промывочного

агента

Потребный при бурении расход промывочной жидкости (произ­ водительность насоса) должен обеспечивать полную очистку забоя от разрушенной породы и вынос ее на поверхность. При недоста­ точной промывке на забое происходит вторичное измельчение поро­ ды, что онижает скорость бурения и повышает износ, породоразрушапцего инструмента.

Потребный расход промывочной жидкости определяется по фор­

где т - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости по­ тока по скважине из-за местной повышенной разработки стенок и наличия каверн, т = 1,1+1,3; Вс - диаметр скважины или внутрен­ ний диаметр обсадных труб, м; 2?5т - наружный диаметр бурильных труб, щ V - скорость восходящего потока промывочной жидкости в кольцевом (затрубном) пространстве скважины, м/сек.

При определении потребного расхода промывочной жидкости

обычно исходят из необходимости создания такой скорости восхо­ дящего потока в затрубной пространстве скважины, при которой не допускается чрезмерное обогащение промывочной жидкости выбу­ ренной породой и обеспечивается устойчивое транспортирование крупных частиц шлама. Однако, как показали исследования [19], при таком расходе глинистых растворов о нормальной и особенно повышенной вязкостью не обеспечивается полная очистка забоя скважины, что приводит к скоплению шлама под коронкой.

Как известно, процессы переноса потоком твердых частиц во взвешенном состоянии представляют собой прямое следствие турбулентности потока жидкости или газа . Уровень турбулентно­ сти характеризуется параметром Рейнольдса Хе , определяемым в общем случае из выражения

ко из условия взвешивания и вннооа частицы шлама в кольцевом пространстве скважины приводит к тому, что значение требуемой скорости уменьшается с увеличением плотности и вязкости промы­ вочного раствора. В этом случае уровень турбулентности потока промывочного раствора на забое скважины определяется главным образом вязкостными свойствами промывочных агентов, поскольку инерционные силы потока (V D p ) при использовании различных промывочных агентов поддерживаются примерно на одном и том хе уровне при условии обеспечения равной транспортирующей способ­ ности потока.

При промывке скважины глинистыми растворами с вязкостью, не превышавшей вязкость нормального раствора, количество пода­ ваемого в скважину раствора (исходя из условия взвешивания и выноса потоком частиц шлама) уже не обеспечивает эффективной очистки забоя. При увеличении вязкости раствора условия очист­ ки забоя скважины становятся еше более худшими.

Скорость потока рекомендуется определять по следующим формулам:

рой сида воздействия потока на чаотицу становится равной дви­ жущей силе ее веса в среде (за вычетом выталкивавшей силы) и частица находится во взвешенном состоянии, м/оек; и - желав' мая снорооть выноса частицы (скорость поступательного движе­ нии), принимаемая равной (0,1 + 0,3) ш . Она тем больше, чем

глубже скважина и мягче порода.

Критическая скорость потока ш рассчитывается по формуле

где d3 - эквивалентный диаметр частицы, т .е . диаметр шара, эквивалентного по объему частице шлама, м; характерный размер наиболее крупной частицы d3 следует принимать соизмеримым с выпуском резцов тзѳрдоошіавной коронки, глубиной боковой про- . мывочной канавки алмазной коронки, шагом зубьев шарошечного

для трех основных неправильных форм: компактной, удлиненной и

р о м и другими промывочными агентами с повышенной вязкостью

где В3 - эквивалентный диаметр канала потока, м; а?э - эквива­ лентный диаметр частицы шлама, м; у - плотность промывочного раствора, кг/ы3; Ц - параметр Лященко, определяемый из выра­ жения

ся пользоваться табл.15, из которой следует выбрать данные ра­ створа, обладающего требуемыми для бурения заданной скважины

Внормальных условиях дробового бурения диаметр скважины

вначале рейса принимают большим диаметра дробовой коронки на 4 диаметра Дроби, в конце рейса - на 2 диаметра.

ІІ^ія расчета потребного расхода промывочного агента при бурении скважин можно воспользоваться также выработанными прак­ тикой значениями скорости восходящего потока (табл.16).

П р и м е р 1.

Определить потребный расход воды для промывки скважины при следуших условиях: бурение осуществляется твердосплавной

УЩР н утяжеленный ба­ ритом

-коронкой типа СМ5 циамет ?ом 76 ми. Бурильяые трубы диаметром 50 мм, муфтово-замкового соединения. Верхняя часть скважины обсажена трубами диаметром 89/81 мм. Плотность разбуриваемой породы Ô = 2 ,6 г/см3.

Р е ш е н и е . 1. Определяем значение критической скоро­ сти восходящего потока по формулам (23), (24) и (25):

Р е ш е н и е . 1. Определим потребную скорость восходяще­ го потока по формулам (26) и (27):

= 4,71 • ІО4 • 1,2 • 0,555 (0.0812 - 0,0502) = 127 л/мин.

При отсутствии ограничений с точки зрения сохранности кер­ на, потребный расход глинистого раствора, при котором будет происходить интенсивная очистка забоя скважины составит 127 д/мин, что находится в пределах значений, рекомендуемых практи­ кой бурения.

§ 2. Определение давления нагнетания насосов

Давление, развиваемое насосом, должно быть достаточным для преодоления гидравлических сопротивлении в циркуляционной системе скважины при прокачивании жидкости в заданном количест­ ве. Циркуляционная система включает в себя: обвязку насоса, бу­ рильные трубы, кольцевое затрубное пространство, коронку и ко­ лонковую трубу, по которым протекает промывочная жидкость при бурении.

Общее потребное давление определяется по формуле

одоление соответственно гидравлических сопротивлений при движе­ нии жидкости в нагнетательном шланге, сальнике (вертлюге), ве­ дущей трубе,бурильных трубах и утяжеленных бурильных трубах, кг/см3 ; гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильной колонны,кг/см3 ; гидравлических сопротив­ лений при движении жидкости в затрубной кольцевом пространстве

скважины,кг/см^; сопротивлений в колонковом наборе или долоте,

кг /сиг.

1.Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в бурильных трубах и наземной обвязке определяется по формуле Дарси-Вейсбаха

потери в которых приравнены к потерям в УБТ, ведущей трубе и

Лэ - эквивалентный диаметр сечения канала потока (для круг-

,лого' канала равен его диаметру ; для кольцевого - разности на­ ружного и внутреннего диаметров, м); у - коэффициент кинемати­ ческой вязкости, м2/сек .

сится к аномальным структурным жидкостям, режим движения пото-

ка характеризуется обобщенным параметром Рейнольдса Re*:

9 У

где у - удельный вес раствора, кг/м3; у - ускорение силы тя­ жести, м/сек2; т]' - эффективная вязкость глинистого раствора, определяемая по формуле

где ч] - структурная вязкость глинистого раствора, кг-сек/м2 . Значение т) для глинистых растворов можно взять из табл .15 .Для нормальных растворов і) = 5 • ІО-4 + 2 • 10“Зкг. сек/м2; 70 - ди­ намическое напряжение сдвига, кг/м2 . Для нормальных растворов принимается равным 7„ = 0,2 + 1,0 кг/м2 (см.табл.15).

При Re < 2000-3000 значение коэффициента Я определяется по формуле Стокса