РГР БНГСШ

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Кафедра бурения скважин, разработки нефтяных и газовых месторождений

(наименование кафедры)

Воронин Александр Александрович

(фамилия, имя, отчество студента)

Институт

Н и Г

курс

4

группа

4

131000.62 Нефтегазовое дело (код и наименование направления подготовки/специальности)

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине

Бурение нефтяных и газовых

скважин на шельфе

На тему

Промывка и глушение скважин на шельфе

(наименование темы)

Вариант № 4

(номер и наименование программы подготовки)

Отметка о зачёте

(дата)

Руководитель

Доцент, к.т.н

П.П.Тиранов

(должность)

(подпись)

(инициалы, фамилия)

(дата)

Архангельск 2015

Архангельск 2015

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

ОГЛАВЛЕНИЕ

1	Определение потерь давления при циркуляции бурового раствора…………			4
	1.1	Определение потерь давления в бурильных трубах……………………..	5
	1.2	Определение потерь давления в УБТ……………………………………..	6
	1.3	Определение потерь давления в промывочных отверстиях долот……..	7
	1.4	Потери в кольцевом пространстве………………………………………..	7
	1.5	Определение потерь давления в бурильных замках……………………..	9
	1.6	Определение потерь давления в поверхностной обвязке……………….	10
	1.7	Определение потерь давления в райзере…………………………………	11
	1.8	Общие потери давления при циркуляции бурового раствора…………..	12
2	Приложение А Лист глушения скважины……………………………………...			13

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ЦИРКУЛЯЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА

Определить потери давления в циркуляционной системе при промывке ствола скважины с полупогружной плавучей буровой установки (ППБУ) роторным способом для условий приведённых в таблице 1. Структурная вязкость бурового раствора , динамическое напряжение сдвига , среднее расстояние между замками бурильных труб l_з=12 м. при определении эквивалентной длины замкового соединения l_ЭЗ=kd принять d= 28,8.

Таблица 1 - Исходные данные для варианта №4

Параметр	Буквенное обозначение	Значение
Глубина скважины от морского дна	Нс, м	2850
Диаметр долота	Dд, мм	268
Диаметр отверстий долота	dо, мм	18
Коэффициент кавернозности	Кк	1,08
Глубина спуска обсадной колонны	Нк, м	1240
Диаметр обсадной колонны	Dк, мм	299
Толщина стенки обсадной колонны	δк, мм	10
Длина УБТ	Lу, м	114
Наружный диаметр УБТ	Dу, мм	203
Внутренний диаметр УБТ	dу, мм	100
Наружный диаметр бурильных труб	Dб, мм	140
Толщина стенки бурильных труб	δб, мм	9
Глубина моря	Hw, м	450
Высота поднятия платформы над поверхностью моря	Ha, м	28
Расход бурового раствора	Qр, дм3/с	50
Плотность бурового раствора при условии бурения со стационарной платформы	ρр, мм	1,27
Внутренний диаметр райзера	Dр*, мм	Dр*= dк

Общие потери давления при циркуляции бурового раствора находятся по формуле:

Р = k (Р_ПО + Р_БТ + Р_УБТ + Р_ДОЛ + Р_КПУБТ + Р_{КПБТо.с.}+Р_{КПБТо.к.}) (1)

1.1 Определяем потери давления в бурильных трубах

Определяем режим течения в бурильных трубах по формуле:

где ρ_р – плотность применяемого бурового раствора, v_ТР – скорость течения раствора в бурильных трубах, d – внутренний диаметр бурильных труб, g – ускорение свободного падения, η – структурная вязкость бурового раствора, τ₀ – динамическое напряжение сдвига.

Так как, бурение ведется с ППБУ, мы должны учесть потери гидростатического давления на забое, в случае, если ППБУ будет перемещена из-за неблагоприятных природных условий. В следствие этого, плотность промывочной жидкости, применяемой при бурении с ППБУ, будет отличаться от плотности бурового раствора при условии бурения со стационарной платформы.

P_ППБУ =ρ_Р·g∙H_С+ρ_МВ∙g∙H_W=ρ∙g∙H, (3)

где ρ_Р – плотность применяемого бурового раствора при бурении с ППБУ, g– ускорение свободного падения, g = 10 м/с², Н – расстояние от забоя до устья, H_C–глубина скважины от дна моря, H_W–глубина моря, ρ_МВ – плотность морской воды, ρ_МВ = 1,065 г/см³, ρ – плотность бурового раствора, применяемого при бурении со стационарной вышки.

H = Hc+H_W+H_A, (4)

где H_А - высота поднятия платформы над поверхностью воды.

H = 2850+450+28 = 3328 м.

Преобразуя формулы 3 и 4, получаем формулу для расчета необходимой плотности бурового раствора:

где Q – расход бурового раствора.

Режим течения жидкости турбулентный (Re 14306> 2300).

Определяем потери давления в трубах:

где λ_ТР­– безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений трубы.

При турбулентном режиме течения жидкости

1.2 Определяем потери давления в УБТ

Эти потери наиболее удобно определять по методу эквивалентных длин.

где l_УБТ– длина УБТ, d_УБТ­ - внутренний диаметр УБТ.

Определяем потери давления в УБТ

1.3 Определение потерь давления в промывочных отверстиях долот

Эти потери с достаточной для практических расчетов точностью можно определить по формуле:

где F – суммарная площадь отверстий в долоте (3 отверстия).

F = 3p·./4, (12) где d₀ – диаметр промывочных отверстий долота.

F = 3·3,14·0,018²/4 = 0,00076 м².

1.4 Потери в кольцевом пространстве

1.4.1 Потери в кольцевом пространстве УБТ

Определение режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве УБТ:

где v_КПУБТ– скорость течения раствора в кольцевом пространстве УБТ, D_УБТ–наружный диаметр УБТ, D_C–диаметр скважины.

D_C = k_К·D_ДОЛ, (14)

где k_К – коэффициент кавернозности, D_ДОЛ – диаметр долота.

D_C = 1.08·0,269 = 0,29 м.

Режим течения жидкости ламинарный (Re 1931< 2300).

Для ламинарного режима течения:

1.4.2 Потери в кольцевом пространстве БТ в открытом стволе

Определение режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве БТ в открытом стволе:

где v_{КПБТо.с.} – скорость течения раствора в кольцевом пространстве БТ в открытом стволе, D_БТ–наружный диаметр БТ, D_C–диаметр скважины.

Режим течения жидкости ламинарный (Re 922< 2300).

где H_K – глубина спуска обсадной колонны.

Для ламинарного режима течения:

1.4.3 Потери в кольцевом пространстве БТ в обсадной колонне.

Определение режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве БТ в обсадной колонне:

где v_{КПБТо.к.} – скорость течения раствора в кольцевом пространстве БТ в обсадной колонне, D_БТ–наружный диаметр БТ, d_К–внутренний диаметр обсадной колонны.

Режим течения жидкости ламинарный (Re=1106< 2300).

где H_K – глубина спуска обсадной колонны.

Для ламинарного режима течения:

1.5 Определяем потери давление в бурильных замках

Потери давления в бурильных замках могут быть определены через эквивалентную длину:

l_эквЗ = k·d, (24)

где k – эквивалентная длина замкового соединения, выраженная в долях внутреннего диаметра труб, k = 28,8.

l_эквЗ = 28,8·0,14 = 4,03м.

Потери давления в замковых соединениях определяются по формуле:

где l_З – среднее расстояние между замками, l_З = 12 м.

1.6 Определяем потери давления в поверхностной обвязке

Потери давления в элементах ведущей трубы, вертлюге, гибком шланге, стояке, манифольде можно определить по методу эквивалентных длин.

Сначала определим эквивалентную длину ведущей трубы:

; длина 168 мм ведущей трубы 14м; (26)

м.

Определим эквивалентную длину вертлюга:

; действительная длина вертлюга 2 м; (27)

м.

Определим эквивалентную длину бурового шланга:

; действительная длина бурового шланга 20м; (28)

м.

Определим эквивалентную длину подводящей линии. Подводящая линия: стояк с отводом, выполненного из 140 мм бурильных труб с внутренним диаметром 122 мм, длиной ;

, (29)

м

Определяем суммарную эквивалентную длину всех элементов обвязки:

, (30)

м.

Суммарные потери давления в обвязке определяются по формуле:

, (31)

МПа.

1.7 Определение потерь давления в райзере

Определение режима течения бурового раствора:

где v_{КПБТо.к.} – скорость течения раствора в кольцевом пространстве БТ в обсадной колонне, D_БТ–наружный диаметр БТ, d_р–внутренний диаметр райзера.

Режим течения жидкости ламинарный (Re=1106< 2300).

где H_р – глубина спуска райзера.

Для ламинарного режима течения:

1.8 Общие потери давления при циркуляции бурового раствора

По формуле 1 считаем общие потери давления при циркуляции бурового раствора:

Р = 1 (Р_ПО + Р_БТ + Р_УБТ + Р_ДОЛ + Р_КПУБТ + Р_{КПБТо.с.}+Р_{КПБТо.к.}+Р_р +Р_з)

Р = 1 (0,39 + 6,5 + 0,62 + 6,8 + 0,08+ 0,77_.+4,67+0,192+1,1)=21,122 МПа

Выбираем насос по расходу и давлению:

- Давление = 21,122 МПа

- Расход = 50 л/c

Заданным условиям отвечает насос УНБ–600 с диаметром поршня 140 мм.

Характеристики насоса приведены в таблице 2

Таблица 2 – характеристика насоса УНБ-600

Параметр	Предельное давление, МПа	Производительность л/с	Мощность, кВт
Значение	22,5	25-84	600

Рисунок 1 – Буровой насос УНБ–600

13