6.1 Гидравлические потери

Вычислим гидравлические потери давления при бурении скважины роторным способом глубиной 3000 м с промывкой глинистым раствором для следующих условий: в скважину до глубины 1700 м спущена обсадная колона наружным диаметром и средним внутренним диаметром; ниже скважина бурилась долотами; по данным кавернометрии средний диаметр открытого ствола; бурилбная колона включает УБТС-146 длинойи внутренним диаметром, стальные бурильные трубы ТБВК диаметром 114,3 мм ( внутренний диаметр), наименьший внутренний диаметр высаженных концов 76 мм;бурильный замок ЗУК-146 диаметром(наименьший внутренний диаметр); ведущую трубу 112х112 мм с диаметром проходного канала 74 мм, средняя длина одной трубы 12 м; стояк диаметром 114 мм; буровой рукав диаметром проходного канала 90 мм и короткий нагнетательный трубопровод диаметром 114 мм от стояка до буровых насосов; реологические характеристики бурового раствора:режим бурения

Скорость течения в участках циркуляционной системы при определяется:

(6.18) где- площадь сечения кольцевого пространства между стенками скважины и бурильных труб,.

В кольцевом пространстве между скважиной и УБТ

В кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами

В бурильных трубах

В УБТ

В кольцевом пространстве между обсадной колонной и бурильными трубами

Число Хедстрема найдем из выражения:

(6.19)

В бурильных трубах

В УБТ

В кольцевом пространстве между скважиной и УБТ

В кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами

В кольцевом пространстве между обсадной колонной и бурильными трубами

Критическое число Рейнольдса находим из выражения (6.20)

Находим число Рейнольдса для соответствующих участков циркаляционой системы

Критическая скорость течения находим из выражения (6.21)

Для всех участков циркуляционной системы

Поскольку , режим течения в бурильной колонне турбулентный, а в кольцевом пространстве, где, - ламинарный.

Гидравлические потери находим

(6.22)(6.23)

(6.24) где- коэффициент гидравлических сопротивлений труб;- длина труб;- для труб круглого поперечного сечения;- для кольцевого пространства;для УБТ на 10-15% меньше, чем для стальных труб.

В бурильных трубах

В УБТ

В кольцевом пространстве между скважиной и УБТ

(6.25)(6.26) где- безразмерный коэффициент, определяемый по кривым а зависимости от числа Сен-Венана – Ильюшина.

В кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами гдеSen- число Сен-Венана – Ильюшина.

В кольцевом пространстве между обсадной колонной и бурильными трубами

Потери давления в бурильных замках найдем из выражения

(6.27)

(6.28)

где число замков

Потери давления в сужениях кольцевого пространства бурильными замками

(6.29)

(6.30) т.епренебрежимо малы.

Потери давления в элементах наземной обвязки (6.31) где- коэффициент сопротивлений элемента циркуляционной системы,находим из таблицы.

Поскольку , гидравлическая мощность на забое согласно графику должна быть

Перепад давления на насадках (6.32) где- наибольшее давление, которое может создавать насос при подачеQ;- гидравлические потери в кольцевом пространстве скважины;- гидравлические потери в бурильных трубах, УБТ и бурильных замках.

с учетом; ориентировачно принимаем.

Суммарная площадь выходных сечений насадок долот, необходимая для реализации перепада прии, по формулу(6.33) где- коэффициент расхода, зависящий от конфигурации насадки, отношения длины проходного канала к диаметру и числа Рейнольдса.

Средняя скорость истечения бурового раствора из долотных насадок

Перепад давления в промывочных насадках из выражения (6.33)

Потери давления на всех участках циркуляционной системы по уравнению

(6.34) где- перепад давления в забойном двигателе.

.