книги из ГПНТБ / Царицын В.В. Бурение шарошечными долотами

постоянным. Учесть влияние на эффективность работы долота факторов, не связанных с конструкцией доло­ та, таких как гидростатическое давление, вязкость и водоотдача промывочных жидкостей, интенсивность очистки забоя от выбуренной породы, совершенство конструкции и качество изготовления долота, теоре­ тическим путем довольно сложно, и требуются дальней­ шие исследования.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ

качке воды и глинистых растворов, так как последние обладают определенной структурой течения и свойст­ вами, отличными от воды [36].

Потери давления зависят от режима течения жид­ кости. В бурильных трубах, манифольде, замках и

114

долотных насадках режим течения, как правило, турбулентный (при количествах жидкости, применяе­

нарному для вязких жидкостей. При структурном ре­ жиме течения жидкости потери давления изменяются прямо пропорционально ее расходу. При этом потери давления значительно зависят от структурной вязкос­ ти т) и динамического напряжения сдвига глинистого раствора т0 [36]. Они могут быть в несколько раз больше потерь давления воды при том же расходе жидкости.

Исследованиями Р. И. Шищенко [36] и других на основании теории течения вязко-пластичных жидкос­ тей показано, что расчет потерь давления в трубах при прокачивании как воды, так и глинистых раство­ ров следует производить по формуле Дарси

115

Исследованиями установлено, что при течении во­ ды в бурильных трубах приходится иметь дело только с квадратичной областью, а для глинистых растворов квадратичная область начинается обычно сразу с пе­ реходом к турбулентности (за исключением малокон­ центрированных растворов, где наблюдается некоторое снижение Xс увеличением Re в турбулентной области). Это дает возможность определить X как для воды, так и для глинистых растворов в зависимости только от эффективной шероховатости стенок труб по формуле

При структурном режиме течения величина X с до­ статочной точностью определяется по формуле

X М

R e ’

Для определения режима течения глинистого рас­ твора вычисляется критерий механического подобия по­ тока Ne или обобщенный критерий Рейнольдса Re, предложенный Р. И. Шищенко,

jDvт

116

Согласно исследованиям Б. С. Филатова [31] при турбулентном режиме течения жидкости в трубах X следует принимать:

Потери в обвязке насосов, утяжеленном низе, верт­ люге и шланге определяются по формуле (63). Обычно определяется длина участка бурильных труб, в которой потери давления эквивалентны потерям в манифольде, утяжеленном низе, вертлюге, шланге, а затем по фор­ муле (63) определяются общие потери в манифольде.

Эквивалентная длина определяется из условия, что потери давления в трубах обратно пропорциональны пятой степени диаметра труб, по формуле

где Lx и Dx — соответственно длина и диаметр обвязки, утяжеленного низа, вертлюга, шланга.

Следовательно, общая эквивалентная длина труб будет равна

7-эк — L q -[- Lm -f- L b -f- Ly, н-

Потери давления в кольцевом пространстве опреде­ ляются по аналогичным формулам:

117

где De« и DH— соответственно диаметр скважины и на­ ружный диаметр бурильных труб;

ѵк — скорость потока в кольцевом простран­ стве, равная

ѵ .. = ____ 1Q— .

Здесь Q — количество прокачиваемой жидкости, см3/сек. Наступление турбулентного режима происходит при

значениях Re, вычисленных по формуле (68).

При структурном режиме течения шероховатость стенок скважины не влияет на величину потерь дав­ ления, поэтому коэффициент Хк можно приближенно определить по формуле

14,6

(69)

Re0’9

При турбулентном режиме течения возможно вли­ яние шероховатости стенок скважины на потери дав­ ления, что, вероятно, подтвердится дальнейшими ис­ следованиями в этой области.

На основании опытов Е. М. Соловьева [25] прини­ мают приближенно значения Хк = 0,02 — 0,025 как для обсаженной, так и для необсаженной части скважины.

Потери давления в соединениях бурильных труб опре­ деляются по формуле Бордо-Карно, которая имеет вид

где %— коэффициент местных сопротивлений (табл. 14) для существующих труб;

L — длина колонны бурильных труб, м\

13— расстояние между замками, обычно равное 12,5; d — внутренний диаметр замка, м.

118

119

представить [40] при роторном бурении следующим выражением:

где (Xj — коэффициент потерь, зависящий от длины ко­ лонны, т. е.

аа — коэффициент потерь, не зависящий от длины ко­ лонны бурильных труб:

Ар — коэффициент перепада давления в турбобуре. При ориентировочных расчетах для определения значений коэффициентов 04 и а2 можно также восполь­ зоваться усредненными данными (табл. 15, 16, 17 и 18), полученными в результате обработки эксперимен­

тальных исследований Б. И. Мительманом [20].

Пример. Определить гидравлические потери в системе при «следующих данных: глубина скважины L = 2000 м; диаметр сква­ жины DCK= 243 мм (долото № 10); уширение скважины не учи­

'буровой шланг длиной /ш = 18 м, диаметром 7>щ = 75 мм; верт-

.люг имеет длину ствола /в = 2 м, диаметр DB = 75 мм; турбобур

320

122

Следовательно, режим течения турбулентный. По формуле (64) определяем ).т:

Тогда на 100 ж бурильных труб

1ч . 402

а по всей колонне бурильных труб

Рт— 1,0 • 19,4 = 19,4 amu.

По формуле (70) потери в замковых соединениях составят при 5 = 0,578 (табл. 14)

шланга

12,55