книги из ГПНТБ / Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие

Решение. Определим количество утяжелителя, потребное для первоначального утяжеления 1 м3 глинистого раствора, по формуле

Подставляя исходные данные в формулу, получаем

Количество утяжелителя для утяжеления исходного объема раствора {Кисх — 100 м3) равно

(?ут = ^ исх9ут = 100 • 0,460 = 46 т.

Подсчитаем число дополнительных обработок глинистого раствора утяжелителем

и = 1 8 0 0 - 1 5 00

о0

Количество утяжелителя, потребное на одну дополнительную обработку 1 м3 раствора, составляет 0,460 т. Тогда количество утя­ желителя на дополнительную обработку через каждые 30 м проходки ■составит

Q’yT= 0,460 (0,0688 • 30 + 3) = 2,32 т.

Здесь 0,0683 — объем 1 м скважины (СУСН, табл. 14); 3 — потеря глинистого раствора при чистке желобов.

Подсчитываем расход утяжелителя на 10 дополнительных обра­ боток раствора

Q’yr = nQ'yT= 10 • 2,32 = 23,2 т.

Общий расход утяжелителя, потребный для проходки всей сква­ жины, составляет

()”' = QyT+ Q';r = 46 + 23,2 = 69,2 т.

■ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ, УТЯЖЕЛИТЕЛЯ И ВОДЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ УТЯЖЕЛЕННОГО ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА ЗАДАННОЙ ПЛОТНОСТИ

Задача 50. Определить, сколько потребуется бентонитовой глины угл = 2,6 г/см3, утяжелителя уут = 4,3 г/см3 и воды, чтобы получить

^= - ^ = ^ ^ = 0,156 м3/м3.

угл *>0

90

Определим количество утяжелителя, необходимое для утяжеле­ ния 1 м3 глинистого раствора от плотности 1,25 до 1,5 г/см3,

Объем утяжелителя в 1 м3 утяжеленного раствора составляет

уYyT 4,3

Определим суммарный объем глины и утяжелителя в 1 м3 глинистого раствора

V = FrjI + FyT = 0,156 + 0,0892 = 0,2452 м3/м3.

Объем воды в 1 м3 утяжеленного раствора составляет

FB= 1 —7 = 1 — 0,2452 = 0,7548 м3/м3.

Потребный объем воды для приготовления 50 м3 утяжеленного гли­ нистого раствора равен

VI = Угл. pFB= 50 • 0,7548 = 37,74 м3.

Потребный объем глины для приготовления 50 м3 глинистого рас­ твора составляет

Гта= Угл. рУгл = 50-0,156 = 7,80 м3.

Потребный объем утяжелителя для приготовления 50 м3 утяжелен­ ного глинистого раствора составляет

Уут= Угл. рУут= 50 • 0,0892 = 4,46 м3.

Тогда общее количество раствора равно

Уобщ= П + Угл + Уут = 37,74 + 7,80 + 4,46 = 50 м3.

Определим количество сухой глины для приготовления 50 м3 утя­ желенного раствора

<?гл = П л У гл = 7 , 8 0 - 2 , 6 = 2 0 , 2 т .

Определим количество сухого утяжелителя для приготовления 50 м* утяжеленного раствора

(?Ут = ^yxYyr = 4,46 • 4,3 = 19,3 т.

Таким образом, для приготовления 50 м3 глинистого раствора плотностью 1,5 г/см3 необходимо взять 37,74 м3воды, 20,2 т бентони­ товой глины плотностью 2,6 г/см3 и 19,3 т утяжелителя плотностью

4,3 г/см3.

91

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА УТЯЖЕЛЕННОГО ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА (БЕНТОНИТОВОЙ ГЛИНЫ, СУХОГО УТЯЖЕЛИТЕЛЯ), ДОБАВЛЯЕМОГО К ГЛИНИСТОМУ РАСТВОРУ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ЕГО ПЛОТНОСТИ ДО ЗАДАННОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Задача 51. Определить количество утяжеленного глинистого раствора плотностью угл> р = 1,6 г/см3, добавляемого к глинистому раствору плотностью Угл. р = 1,15 г/см3 для увеличения его плот­ ности до у"л. р = 1,25 г/см3, если объем циркулирующего глинистого раствора составляет +гЛ. р = ЮО м3.

Решение. Добавляемый объем утяжеленного глинистого раствора определяется по формуле

Тогда общее количество циркулирующего раствора в скважине соста­

у ут = 4,3 г/см3, которое необходимо добавить к глинистому раствору для увеличения его плотности до у'гл. р = 1,6 г/см3.

Решение. Плотность глинистого раствора после добавления бентонита определяют по формуле

Подставляя значения, получаем

2,6 (10- 1,2 + 2)

1,3 г/см3.

1 0 - 2,6 + 2

92

Количество утяжелителя, добавляемое к глинистому раствору, равно

ОПРЕДЕЛЕНИЕ!,КОЛИЧЕСТВА ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА (ВОДЫ, НЕФТИ) МЕНЬШЕЙ i ПЛОТНОСТИ, ДОБАВЛЯЕМЫХ К ГЛИНИСТОМУ РАСТВОРУ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ЕГО ПЛОТНОСТИ ДО ЗАДАННОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Задача 56. Определить количество глинистого раствора плот­ ностью угл, р = 1,15 г/см3, добавляемого к Глинистому раствору для уменьшения его плотности с угЛ. р = 1,35 до у'/л р = 1,2 г/см3. Объем циркулирующего глинистого раствора в скважине составляет Угл D= = 30 м3.

Решение. Количество глинистого раствора определяется по фор­ муле

93

Г л а в а VII

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ГЛИНОЗАВОДА И ОТДЕЛЬНЫХ ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ОЧИСТКЕ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

Глинистый раствор можно приготовить непосредственно в сква­ жине (самозамесом), если бурение происходит на месторождении, в разрезе которого имеются мощные толщи коллоидных глин. При разбуривании месторождений с небольшими прослойками глин в раз­ резе или с неудовлетворительным их качеством глинистый раствор готовят на поверхности в следующих специальных устройствах.

1.Размешиванием комовой глины в механических и гидравличе­ ских глиномешалках.

2.Размешиванием глинопорошка в гидравлических мешалках

или цементосмесительных машинах.

3. Размешиванием глины в глинокарьерах и на глинозаводах централизованно при помощи гидромониторов.

Централизованно приготовляют глинистый раствор при длитель­ ном разбуривании крупных нефтяных месторождений и близком расположении буровых. В этом случае более полно и экономично используются глина, реагенты и утяжелители, меньше энергетиче­ ские затраты на приготовление единицы объема раствора по сравне­ нию с приготовлением его на буровых. Высокая производительность глинозавода позволяет снизить стоимость раствора, освобождает буровую бригаду от тяжелой и трудоемкой работы.

Если в процессе бурения различных интервалов одной и той же скважины требуются растворы с различными параметрами, то подачка таких растворов на буровые с глинозаводов затрудняется. Нецеле­ сообразно централизованное приготовление растворов и при большой разбросанности буровых.

В таких случаях более экономично готовить глинистые растворы на каждой буровой отдельно и при возможности транспортировать на другие бурящиеся скважины для повторного применения.

Очищать от выбуренной породы необходимо любую промывочную жидкость. Если на поверхности не принимать мер по ее очистке,

95

буровая жидкость может настолько обогатиться мельчайшими час­ тицами выбуренной породы, что окажется непригодной для бурения: снизится удерживающая способность жидкости, уменьшится воз­ можность выноса новых крупных обломков выбуренной породы и бу­ дут преждевременно изнашиваться оборудование и бурильные трубы.

Очистка промывочной жидкости осуществляется двумя способами: за счет естественного выпадания выбуренной породы из раствора или за счет принудительного отделения ее. В первом случае приме­ няют амбары или желоба, а во втором — механические, устройства (вибросита, сита-конвейеры, гидроциклонные установки).

Амбарная система очистки используется в основном при бурении скважины водой, так как из глинистого раствора песок и мелкие час­ тицы породы выпадают лишь после отстаивания в течение продолжи­ тельного времени.

При очистке глинистого раствора в желобах в последних устано­ влены поперечные перегородки или карманы, способствующие луч­ шему осаждению выбуренной породы.

При очистке виброситами или сито-конвейерами раствор очи­ щается лишь от сравнительно крупных частиц, так как применяемые сетки имеют наименьший размер ячеек 0,7—2,3 мм. Таким образом, частицы размером меньше 0,7 мм беспрепятственно проходят через сетки.

Впоследнее время широко применяют гйдроциклонные установки для очистки буровой жидкости от шлама и песка. Гидроциклоны позволяют удалять из раствора частицы размером 0,02—0,01мм. Согласно литературным данным, в результате применения гидро­ циклонных установок для очистки раствора от шлама и песка сни­ жается стоимость ремонта буровых насосов и повышается проходка на долото на 25%.

Внастоящее время для очистки буровой жидкости при глубоком бурении повсеместно применяют механические устройства. Желобная система используется как дополнение к этим механизмам.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГЛИНОЗАВОДА, РАЗМЕРОВ ЕМКОСТЕЙ ДЛЯ БЕСПЕРЕБОЙНОЙ РАБОТЫ ГЛИНОЗАВОДА, КОЛИЧЕСТВА ГЛИНОМЕШАЛОК (ГИДРОМЕШАЛОК, ФРЕЗЕРНО-СТРУЙНЫХ МЕЛЬНИЦ), А ТАКЖЕ СУТОЧНЫЙ РАСХОД ГЛИНЫ И ВОДЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОДОВОЙ ПРОГРАММЫ БУРЕНИЯ

Задача 59. Определить производительность глинозавода, коли­ чество глиномешалок и суточный расход глины и воды для обеспече­ ния годовой программы бурения, равной S = 500 000 м проходки. Среднюю норму расхода глинистого раствора на 1 м проходки при­ нять п = 0,6 м3.

Решение. Определим суточную производительность глинозавода

96

Суточная производительность одной глиномешалки равна

Vc. „ . r = V0Kr],

где Vo — объем двухвальной глиномешалки. Согласно данным табл. 33 приложения, Vo = 10 м3; г\ — коэффициент использования объема глиномешалки, равный 0,85; К — количество замесов гли­ номешалки в сутки, считая один замес равным 60 мин,

Количество глиномешалок, подлежащих установке на заводе,

=7 Ус. п I о 8 3 0 -2я=6 шт.

205

Из них две глиномешалки запасные для бесперебойного выполнения программы завода во время текущего и капитального ремонта отдель­ ных глиноагрегатов.

Определим расход глины для приготовления 1 м3 глинистого рас­ твора

Расход воды для приготовления 1 м3 глинистого раствора составит

Задача 60. Определить размер емкости под воду для трехсуточной бесперебойной работы глинозавода с ежесуточным выпуском Vc п г =

=800 м3 глинистого раствора плотностью 1,2 г/см3. Решение. Объем глины в 1 м3 глинистого раствора равен

Объем воды в 1 м3 глинистого раствора

Ув = 1 — FrjI = 1 — 0,125 = 0,875 м3/м3.

Суточный расход воды

VB. с = FBFC. п. г = 0,875 • 800 = 700 м3/сут.

Прибавим сюда расход воды 50 м3 на хозяйственно-технические нужды завода и получим

VB. с= 750 м3/сут.

Трехсуточный расход воды

V = 3 • 750 = 2250 м3.

Следовательно, емкость резервуаров для воды должна быть не менее 2250 м3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ И ШИРИНЫ ЖЕЛОБОВ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

Задача 61. Определить длину L и ширину В желобной системы для следующих условий. Диаметр скважины D CKB = 273 мм; ско­ рость проходки иы = 10 м/ч; плотность глинистого раствора угл р =

V = -J Dtwv„ = 0,785 • 0,2732 • 10 = 0,59 м3/ч.

Определим длину желоба

г_ J L

кв ’

где К — коэффициент очистной способности желобов в м/ч, равный 0,018—0,03; В — ширина желоба, принимается равной 0,8 м. Тогда

0,59

L = 0,018 • 0,8 = 41 м.

Уклон желобов

т08

Тгл.р7?й’

где то — опытный коэффициент, равный 1,5—1,7; B h — гидравличе­ ский радиус, равный

Bh

B + 2h ’

98

причем h — высота потока глинистого раствора в желобе, равная

B v e g

где vo6 — объемная скорость раствора в желобе, равная

Vo6 =

причем а — коэффициент объемной скорости, равный 0,6; иг — по­ верхностная скорость потока, равная 0,25 м/с. Тогда

vo6 = 0,25*0,6 = 0,15 м/с;

Здесь 8 и 1,5 соответственно ширина желоба в дм и объемная скорость раствора в желобе в дм/с.

Величину h можно также определить исходя из времени напол­

За это время в желоб поступит из скважины раствора

Q' = Qt = 54 • 275 = 14 800 л = 14,8 м3.

Это количество раствора будет находиться в желобе на высоте

Разность высот желоба у скважины и приемной емкости насоса равна

H — iL = 0.00140 • 41 = 0,06 м.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ТРУБОПРОВОДА, ДАВЛЕНИЯ НА ВЫКИДЕ НАСОСА И МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА (ВОДЫ, БЕНЗИНА, НЕФТИ)

Задача 62. Определить диаметр трубопровода, давление на выкиде насоса и мощность двигателя для привода насоса, подающего 1200 м3./сут глинистого раствора, удельный вес которого уГл р = = 1,25 гр/см3, динамическое напряжение сдвига то — 0,816 кгс/м2,