11 Гидравлический расчет промывки скважины по интервалам глубин

Бурение гидравлическими забойными двигателями (трубобур и ВЗД).

Методики гидравлических расчетов при турбинном и роторном способах бурения мало отличаются друг от друга.

При расчете дополнительно лишь необходимо учитывать перепад давления в трубобуре (ВЗД), а также между ним и стенками скважины. Имея ввиду изложенное выше, проделаем гидравлический расчет в конспективной форме.

Предварительно вычислим параметры φ и ∑(ΔР_КП). Значение φ рассчитаем по формуле (9.2).

V_м = 9,8 м/ч = 0,59∙10^-3 м/ч — для ВЗД (п.7)

Q = 0,04 м3/с (п.5)

Для турбинного способа бурения:

т.е. содержание шлама в потоке (1- φ) ≈ 0

Для бурения ВЗД:

Также содержание шлама в потоке (1- φ) ≈ 0

Действительные числа Рейнольдса Re_кп в кольцевом пространстве определим по формуле (9.5)

За трубобуров и ВЗД:

За УБТ:

За ТБПВ:

Критические числа Рейнольдса Re_кп на однородных участках кольцевого канала найдем по формуле (9.3); учитывая, что для технической воды τ₀=0. Тогда

За трубобуром и ВЗД Re_кр = 2100

За УБТ и ТБПВ Re_кр = 2100

Таким образом, в кольцевом канале за УБТ, ТБПВ, трубобуром и ВЗД режим течения жидкости турбулентный.

Потери давления в кольцевом пространстве определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

(11.1)

(11.2)

Рассчитаем коэффициент λ_кп по формуле (9.24):

За трубобуром и ВЗД:

За УБТ:

За ТБПВ:

Найдем скорости течения жидкости на однородных участкоах кольцевого канала по формуле (11.1):

За ВЗД:

За УБТ:

За ТБПВ:

Вычисляем потери давления по формуле (9.23):

За ВЗД:

За УБТ:

для турбинного способа бурения

За УБТ для бурения ВЗД:

Потери давления за ТБПВ рассчитаем до глубины залегания подошвы слабого пласта соответственно:

Для бурения ВЗД:

Местные потери от замков ЗП-127 в кольцевом пространстве определяем по формуле (11.3)

Для бурения ВЗД:

Суммируя значения Р_КП, получим:

Для бурения ВЗД:

∑ (ΔР_КП) = (0,12+0,004+0,032+0,003)∙ 10⁶=0,159∙10⁶ Па

Найдем по формуле (11.1):

Для бурения ВЗД:

Так как >, то условие недопущения гидроразрыва пластов выполняется.

Вычислим потери давления внутри бурильной колонны. Для этого определяем критические числа Рейнолдса Re_кр определим по формуле (11.2):

В ВЗД, УБТ и ТБПВ Re_кр = 2100

Действительные числа Рейнолдса Re_Т определим по формуле (11.3):

В УБТ:

В ТБПВ:

Так как Re_Т > Re_кр ,то в колонне течения жидкости турбулентное.

Значение коэффициентов λ_Т внутри УБТ и ТБПВ найдем по формуле (11.4):

В УБТ:

В ТБПВ:

Потери давления внутри УБТ и ТБПВ рассчитаем по формуле (11.5):

Для турбинного способа бурения:

В УБТ:

В ТБПВ:

Для бурения ВЗД:

В УБТ:

В ТБПВ:

Местные потери от замков ЗП-127 в колонне определяем по формуле (11.6):

Для турбинного способа бурения:

Для бурения ВЗД:

Потери давления в наземной обвязке вычислим по формуле (11.7) с учетом коэффициентов α₀, α_ш , α_в, α_к найденных при роторном способе бурения:

ΔР₀ =(0,4+1,2+0,43+0,4)∙10⁵∙1060∙0,04²=0,412∙10⁶ Па

Перепад давления ВЗД рассчитаем по формуле (11.7):

ВЗД:

Пересчитаем эти значения для каждого способа бурения на полную длину 2055м.

Для бурения ВЗД:

Вычислим сумму потерь давления во всей циркуляционной системе, за исключением потерь давления в долоте, по формуле (11.9).

Для бурения ВЗД:

ΔР∙ ΔР_д= (0,162+0,032+0,003+3,61+3,13+0,07+0,005+0,412+4,19)∙10⁶ =11,614 МПа

Рассчитаем резерв давления ΔР_д для потерь в долоте по формуле (11.10) при b=0,8

Для бурения ВЗД:

ΔР_д= 0,8∙22,3∙10⁶—11,614∙10⁶=6,226∙10⁶ Па

Определим возможность использования гидромоторного эффекта, вычислив скорость течения жидкости в насадках долота по формуле (11.12) при μ=0,95.

Для ВЗД:

Так как в обоих случаях Vg > 80 м/с и ΔР_д < ΔР_д =7 МПа, то бурение возможно с использованием гидромониторных долот.

Приняв Vg = 80 м/с, найдем перепад давления по формуле (11.13):

Рабочее давление в насосе составит:

для ВЗД:

Р_н=(11,614+3,7)∙10⁶=15,314∙10⁶ Па.

По графику определим величину утечек Qу в зависимости от полученного значения ΔР_д и находим площадь промывочных отверстий долота по формуле:

(11.14)

Qу = 0,0006 м3/с

В долоте устанавливаем три насадки. Их внутренний диаметр определяем по формуле (11.15):

Строим график распределения давления в циркуляционной системе.

Определяем дополнительные данные, необходимые для построения графика давлений.

Вычисляем величину гидростатического давления по формуле:

Р_с=g∙ρ∙L (11.15)

для бурения ВЗД:

Р_с=1060∙9,81∙1740=18,1∙10⁶ Па

Вычислим величину гидростатического давления с учетом шлама по формуле:

Р_с`=[φ∙ρ+(1- φ)∙ρ_ш]∙g∙L (11.16)

для бурения ВЗД:

Р_с`=[0,999∙1060+(1-0,999)∙2590]∙9,81∙1740=18,2∙10⁶ Па.