Выбор бурового насоса для промывки скважины жидкостью и расчет параметров работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные функции, выполняемые промывочной жидкостью:

· охлаждение породоразрушающего инструмента ( ПРИ )

· вынос шлама

Параметры работы насоса:

· развиваемое давление

· расход промывочной жидкости (подача, производительность)

· мощность

1.Таблица исходных данных.

№	Обозначение величины и её размерность	Значение величины	Наименование величины
1	hc, м	1000	Глубина скважины
2	Hc, м	1080	Длина ствола скважины
3	hок, м	220	Глубина спуска обсадной колонны
4	Hок, м	226	Длина обсадной колонны
5	Док, мм	73	Наружный диаметр обсадной колонны
6	dок, мм	63	Внутренний диаметр обсадной колонны
7	Дбк , мм	59	Наружный диаметр буровой колонны
8	dбк , мм	42	Внутренний диаметр буровой колонны
9	Дкт, мм	57	Наружный диаметр колонковой трубы
10	dкт, мм	48	Внутренний диаметр колонковой трубы
11	Hкт, м	9	Длина колонковой трубы
12	hкт, м	8.22	Длина вертикальной проекции колонковой трубы
13	ДБТ, мм	42	Наружный диаметр бурильных труб
14	dБТ, мм	33	Внутренний диаметр бурильных труб
15	HБТ, м	9	Длина одной бурильной трубы
16	ДСЭ, мм	57	Наружный диаметр соединительного элемента
17	dСЭ, мм	22	Внутренний диаметр соединительного элемента
18	HП, м	20	Максимальная длина подводящей линии
19	dП, мм	32	Внутренний диаметр подводящей линии
20
21	?, мм	0,1-2	Приращение диаметра скважины и керна
22	ДС, мм	61	Конечный диаметр скважины
23	dк, мм	40	Диаметр керна
24	Vмех, м/ч	20	Механическая скорость бурения
25	?ш, кг/м3	3000	Плотность частиц шлама
26	dш, мм	0,002	Эквивалентный диаметр частиц шлама
27	ПЖ	ГР	Очистной агент
28	?, кг/м3	1100	Плотность промывочной жидкости
29	?0, Па	1,4	Начальное напряжение сдвига промывочной жидкости
30	, Па с	0,00221	Абсолютная вязкость пром.жидк.
31	t0, ?С	10	Средняя температура промывочной жидкости
32	PПРИ, ат	2-5	Потеря давления в буровой коронке
33	?	0,7	Полный КПД насоса
34	?пр	0,9	КПД передачи от двигателя до насоса
35	g, Н/кг	9,81	Ускорение свободного падения

2.Конструкция скважины.

3.Схема циркуляции промывочной жидкости.

7)Подводящая линия

6)Колонна бурильных труб

5)Колонковая труба

4)Забой

3)Промежуток между скважиной и колонковой трубой

2) Промежуток между скважиной и трубами

1) Промежуток между скважиной обсадной и бурильной трубами

Р₀- атмосферное давление

Р_Н- давление развиваемое насосом

Р_и- избыточное давление при входе жидкости на i- тый участок

I. Буровой насос

II. Манометр(измеряет избыточное давление)

III.Зумпф

IV.Фильтр с обратным клапаном

V. Предохранительный клапан

4.Длина вертикальной проекции колонковой трубы.

= 9*(1000-220/1080-226)=8,22 м

5.Геометрические характеристики участков движения промывочной жидкости.

а) Характеристики поперечных сечений

5.1 Конечные диаметры скважины и керна.

Д_С = Д_бк + ? = 59 + 2=0,061 м

d_к = d_бк - ? = 42 - 2 = 0,04 м

5.2.Площадь проекции забоя скважины на плоскость перпендикулярную её оси.

= 3,14/4*(0,003721-0,0016)=0,001664

5.3.Площадь и эквивалентный диаметр поперечного сечения.

Под эквивалентным диаметром d понимается диаметр такого воображаемого круглого потока, потеря давления в котором та же, что и в реальном произвольном потоке.

Для круглого потока:

-В гладкой части магистрали



-Внутри соединительного элемента.

*-негладкая часть

Для кольцевого сечения

-В гладкой части магистрали.

Снаружи соединительного элемента.

б)Линейные геометрические характеристики.

Длины участков:

H₁ = H_ок =226 м H₆ = H_с - H_кт = 1071 м

H₂ = H_с - H_ок - H_кт =845 м H₇ = H_п = 20 м

H₃ = H₅ = H_кт = 9 м

Длины вертикальных проекций участков:

h₁ = h_ок = 220 м

h₂ = h_с - h_ок - h_кт = 771,8 м

h₃ = h₅ = h_кт = 8,22 м

h₆ = h_с - h_кт = 991,8 м

6.Эквивалентный диаметр частиц шлама.

,м

7. Начальное напряжение сдвига промывочной жидкости.

Промывочная жидкость является глиняным раствором ,поэтому при

,Па

8. Абсолютная вязкость П.Ж.

при

,Пас

= 0,00221 ,Па с

9. Числа Архимеда и Хедстрёма для относительного движения частиц шлама и промывочной жидкости.

Число Архимеда характеризует взаимосвязь веса тела в жидкости,вязкости и плотности жидкости.

Число Хедстрёма характеризует взаимосвязь касательного напряжения поверхности частицы,силы трения,плотности и вязкости.

=341366

=24,64

10. Коэффициент лобового сопротивления при витании частиц.

11.Cкорость витания частиц.

/Формула Риттшпера.

12.Среднее значение зенитного угла скважины на участках 1-3.

13.Средняя скорость жидкости на участке i=1, исходя из скорости витания.

Транспортирование тяжелой частицы шлама восходящим потоком требует больших скоростей движения жидкости, чем транспортирование вертикальным потоком.

опытный коэффициент (0,1?0,3).

14. Объёмный расход промывочной жидкости.

14.1 Для очистки забоя и охлаждения буровой коронки.

q-опытное значение удельного расхода.

14.2 Для выноса шлама на поверхность.

14.3 Для охлаждения коронки,очистки забоя и выноса шлама.

Марка наноса НБ-320/6,3

Q=320л/мин Pн=6,3Мпа Nдв=22,0 кВт

15.Массовый расход жидкости.

16. Массовый расход шлама на всех участках.

-для участков

i=1-3.

-для участков i=4-7.

.

17. Средняя скорость жидкости на участках кроме i=4.

18. Время движение жидкости от насоса до ёмкости.

19. Средняя скорость движения частиц шлама с i=1-3.

20. Время движения частиц шлама от забоя к устью скважины.

21. Объёмная концентрация частиц шлама в смеси на всех участках.

обьемная концентрация

22.Плотность смеси на всех участках.

23. Числа Сен-Венама,Рейнольдса и Хедстрёма для течения жидкости на участках

i=1-3;5-7

Число Сен-Ванама характеризует силу трения в трубопроводе

Число Рейнольдса характеризует отношение кинетической энергии поток и напряжение сдвига

Число Хедстрёма характеризует напряжение сдвига,вязкость и плотность жидкости

24.Режим течения жидкости на участках.

i=1-3;5-7

Критическое значение числа Рейнольдса:

Формула Соловьёва Е.Н.

Для Г.Р. С=2100

Режим течения структурный.

25.Коэффициент линейных сопротивлений на всех участках.

i=1-3;5-7

= 94 , для кольцевых сечений (i=1-3)

=64 , для круглых сечений (i=5-7)

26.Линейная потеря давления на всех участках. Формула Дарси-Вейсбаха:

27.Коэффициент местных сопротивлений движению промывочной жидкости снаружи и внутри соединительных элементов на всех участках.

Эмпирическая формула Б.С.Филатова:

i=1;2;6 ,соединение труб муфтовое в=2.

28.Местная потеря давления в соединительном элементе на всех участках.

29.Потеря давления на трение на всех участках.

i=1;2;3;5;6;7

i=4

30.Механическое давление ,расходуемое на подъём шлама на всех участках.

31. Избыточное давление при входе на всех участках.

32. Диаграммы скорости промывочной жидкости и избыточного давления.

33. Давление развиваемое насосом.

Кз-коэффициент запаса

34. Мощность потока жидкости.

35. Мощность насоса.

36. Мощность двигателя насоса.

37. Правильность выбора насоса по Pн и Nдв.

Основные технические характеристики насоса:

Тип насоса	Плунжерный
Марка насоса	НБ-320/6.3
Qн[л/мин]/Рн[МПа]	1	2	3	4	5	6
	0,53/6,3	0,92/6,3	1,75/6,3	2,08/6,3	3,0/5,5	5,33/3,0
Nдв[кВт]	3,3

Размещено на Allbest.ru