1. Основні відомості

Буріння з застосуванням газоподібних агентів для продувки забою свердловини є одним з найбільш прогресивних і високоефективних способів буріння [3].

Втрати тиску в шламовідвідній лінії розраховують за формулою

,

де λ – коефіцієнт аеродинамічного опору, що визначається за таблицею 1;

G_сум – сумарна вагова витрата повітря і шламу;

R = 30 кгс∙м/кг∙ºС– газова стала;

T = 310 ºК – середня температура руху повітря;

L_ш – довжина шламовідвідної лінії;

g = 9,81 м/с² – прискорення сили тяжіння;

d_ш – внутрішній діаметр шламовідвідної лінії, м;

F_ш – площа поперечного січення шламовідвідної лінії

;

p = 10⁴ кгс/м² – атмосферний тиск повітря.

Сумарна вагова витрата повітря і шламу

G_сум =G+G_ш,

де G – вагові витрати повітря;

G_ш – вагові витрати шламу

,

де γ_п – густина породи (шламу);

υ_м – механічна швидкість буріння, м/хв;

F – площа забою

,

де D_сверд – діаметр свердловини, м;

,

де Q – об’ємна витрата повітря, м³/с

,

де D – діаметр бурильних труб з висадженими всередину кінцями, м;

υ – швидкість висхідного потоку повітря в затрубному просторі, м/с

,

де C – коефіцієнт форми частинок породи;

d_ч – розмір частинок породи, м;

γ₀ = 1,23 кг/м³ – густина повітря.

Тиск на початку пристрою для герметизації знаходимо за формулою

р_п.г.п = р_ш+0,1 (кгс/см²).

Тиск на початку кільцевого простору (тиск на забою свердловини)

,

де L_с – глибина свердловини, м;

K – стала величина, що залежить від розмірів поперечного січення труб

,

де λ_к – коефіцієнт аеродинамічного опору кільцевого простору, що визначається за таблицею 2;

d_е – ефективний діаметр труб в м, що визначається за таблицею 3;

F_к – площа кільцевого січення потоку в м²

.

Абсолютний тиск в нижній частині бурильних труб (над долотом) визначається з врахуванням втрати тиску в долоті

р_т.к = р_к.п+1 (кгс/см²).

Абсолютний тиск на виході компресора визначаємо за формулою

,

де L_сум – загальна довжина трубопроводу діаметром, що дорівнює діаметру бурильних труб

L_сум= L_с +l_е1+ l_е2,

де l_е1 – еквівалентна довжина місцевих опорів, приймаємо за дослідними даними l_е1 = 100 м;

l_е2 – еквівалентна довжина замково-муфтових з’єднань

,

де d – внутрішній діаметр бурильних труб, що визначається за таблицею 1;

ε – коефіцієнт місцевих опорів, що визначається за таблицею 1;

n – кількість місцевих опорів;

λ_б.т. – аеродинамічний коефіцієнт, що визначається за таблицею 1;

,

де d_е.т – ефективний діаметр труби, що дорівнює внутрішньому діаметру труби d_е.т= d;

F_п – площа поперечного січення потоку в м²

.

Таблиця 1

Внутрішній діаметр труби d, коефіцієнт аеродинамічного опору λ, коефіцієнт місцевого опору ε, еквівалентна довжина замково-муфтових з’єднань l_е2

Діаметр бурильної труби, м		λ	ε	lе2
D	d
0,042	0,032	0,0297	2,51	2,71
0,050	0,039	0,0278	1,78	2,50
0,060	0,050	0,0255	1,43	14,60
0,063	0,0515	0,0253	0,82	2,67
0,073	0,057	0,0244	0,70	1,65
0,089	0,072	0,0226	2,28	7,2
0,114	0,096	0,0205	0,94	4,41
0,140	0,122	0,0189	0,46	2,92
0,168	0,149	0,0177	0,38	3,12

Таблиця 2

Коефіцієнт аеродинамічного опору кільцевого простору λ_к

Зовнішній діаметр труби, мм	Діаметр свердловини, мм
	95	114	134	154	180	200	220	250	280	300	320
42	0,0252	0,0226
50	0,0263	0,0234	0,0214	0,0200
60		0,0248	0,0224	0,0207	0,0189
63		0,0255	0,0228	0,0210	0,0192	0,0182
73		0,0272	0,0239	0,0217	0,0198	0,0187
89			0,0264	0,0234	0,0209	0,0196	0,0185
114				0,0302	0,0232	0,0213	0,0198	0,0182
140					0,0279	0,0241	0,0219	0,0198	0,0180	0,0175
168						0,0298	0,0255	0,0217	0,0196	0,0185	0,0176

Таблиця 3

Ефективний діаметр труби d_е, м

Зовнішній діаметр труби, мм	Діаметр свердловини, мм
	95	114	134	154	180	200	220	250	280	300	320
42	0,053	0,072
50	0,045	0,064	0,084	0,104
60		0,054	0,074	0,094	0,120
63		0,051	0,071	0,091	0,117	0,137
73		0,041	0,061	0,081	0,107	0,127
89			0,045	0,065	0,091	0,111	0,131
114				0,030	0,066	0,086	0,106	0,136
140					0,039	0,059	0,079	0,109	0,139	0,159
168						0,032	0,052	0,082	0,112	0,132	0,152

2. Постановка задачі.

Скласти графічний алгоритм і програму для визначення тиску повітря в компресорі під час продувки вибою свердловини для діапазону глибин свердловини простору з кроком 50 м. Значення відповідних коефіцієнтів занести у масиви. Здійснити пошук коефіцієнтів за значенням діаметрів. Застосувати 3 функції для знаходження р_к.п, р_н, K, F, F_ш, F_к, F_п відповідно. Побудувати графік залежності абсолютного тиску на виході компресора р_н від глибини свердловини L_с.

3. Варіанти завдань

Параметри	Варіанти
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Lш, м	50	40	70	60	55	35	65	45	80
dш, м	0,15	0,10	0,17	0,13	0,2	0,12	0,09	0,8	0,07
γп, кг/м3	2600	2550	1860	2040	2340	2140	2600	1860	2340
υм, м/хв	10	8	12	11	14	7	6	10,5	12
Dсверд, м	0,20	0,154	0,220	0,180	0,250	0,180	0,154	0,134	0,114
D, м	0,114 0,140 0,168	0,073 0,089 0,114	0,089 0,114 0,140	0,060 0,063 0,073	0,114 0,140 0,168	0,063 0,073 0,089	0,060 0,063 0,073	0,050 0,060 0,063	0,042 0,050 0,060
С	5,11	3	3,5	3,2	4	2,65	2,35	3,8	3,7
dч , м	0,008	0,006	0,01	0,012	0,009	0,007	0,011	0,014	0,015
Lс, м	2000-2400	1250-1500	1500-2000	1000-1500	2250-2750	1750-2250	1100-1450	750-1300	500-950
n	200	120	230	160	180	210	250	170	220

Задача №5

Тема: Визначення навантаження на долото та швидкості обертання долота.