Расчет потерь давления на различных участках скважины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Исходные данные

1.1 Характеристика насосов

1.2 Характеристика обвязки насосов

1.3 Характеристика бурильных и утяжеленных труб

1.4 Конструкция скважины

1.5 Выбор плотности бурового раствора

1.6 Выбор рационального расхода Qрц

2. Расчет потерь давления

2.1 Потери давления в трубах при движении псевдопластической жидкости

2.1.1 Потери давления в трубах при Lн = 4000 м

2.1.2 Потери давления в УБТ при Lн = 3800 м и Lк = 4300 м

2.1.3 Потери давления в трубах при Lк = 4300 м

2.2 Потери давления в заколонном пространстве при движении псевдопластичной жидкости

2.2.1 Потери давления в заколонном пространстве при Lн = 3800 м

2.2.2 Потери давления в заколонном пространстве при Lк = 4300 м

2.3 Потери давления в заколонном пространстве за замками при движении псевдопластичной жидкости

2.3.1 Потери давления в заколонном пространстве за замками при Lн = 3800 м

2.3.2 Потери давления в заколонном пространстве за замками при Lк = 4300 м

2.4 Расчет потерь давления на долоте и в обвязке насосов (манифольде)

2.5 Сумма потерь давления в циркуляционной системе

2.5.1 Сумма потерь давления в трубах

2.5.2 Сумма потерь давления в заколонном пространстве

2.5.3 Сумма потерь давления в циркуляционной системе

2.5.4 Сравнение Рн с Рдоп и Рк с Рк.доп

2.5.5 Данные после пересчета

3. Оптимизация режима промывки

4. Спуск колонны труб в скважину

Список литературы

Приложения

1. Исходные данные

Исходные данные, взяты согласно Приложению 6 /1/. Выбираем вариант исходных данных из Приложений 4 и 5 /1/: последняя цифра зачетной книжки - 6, первая буква фамилии - М, вариант - 7/8, где:

- 7 - № задания по промывке из Приложения 4 /1/;

- 8 - № варианта реологических параметров из Приложения 5 /1/. Выписываем все исходные данные и сводим их в таблицу 1.

Табл. 1

Наименование	Обозначение	Размерность	Величина
Глубина начала бурения	Lн	м	3800
Глубина конца бурения	Lк	м	4300
Способ бурения			Ротор
диаметр скважины на 1-м	D1	м	279·10-3
диаметр скважины на 2-м	D2	м	269,9·10-3
длина УБТ (1-й секции)	h1	м	75
длина 2-й секции	h2	м	4225
код трубы 1-й секции			УБТС
код трубы 2-й секции			ЛБТС3
Код насосного агрегата			4
Код обвязки насосов			3
Тип привода насосов			дизель.
Плотность	С	кг/м3	1200
индекс консистентности	К	(Па*с)n	0,8
Показатель нелинейности	N	безразм	0,55
предельно допустимое давление на насосах	Рдоп	МПа	17
рекомендуемая подача насосов	Qрц	дм3/с
предельно допустимые потери давления в заколонном пространстве	Рк. доп.	МПа	3,6
Сведения о слабом пласте:
глубина расположения кровли	Lсл	м	2200
давление гидроразрыва	Ргр	МПа	30,3
Сведения о проявляющем (напорном) пласте:
глубина кровли пласта	Lпл	м	4200
пластовое давление	Рпл	МПа	47

В соответствии с кодами труб, насосных агрегатов, выпишем их основные параметры из Приложений 9; 11; 12; 14 /1/.

1.1 Характеристика насосов

Тип насоса: У8 - 7МА2

Насадки	190	180	170	160	150
Qт · 103, м/с	44,8 - 29,1	39,8 - 25,8	35,0 - 22,7	30,5 - 19,8	26,3 - 17,0
Qф = Qт · Кн	40,32 - 26,19	35,82 - 23,22	31,5 - 20,43	27,45 - 17,82	23,67 - 15,3
Рв. доп	15,9	18	20,4	23,4	27,2

Где Кн - коэффициент наполнения насосов. Без подпорного насоса и плотности 1200-1350 кг/м3 Кн = 0,9.

1.2 Характеристика обвязки насосов

Класс насосного агрегата	Максимальная грузоподъемность буровой установки, кН	Показатель гидравлических сопротивлений Аобв, Па·с2/(кг·м3)
Буровые насосы	более 1600	3,4·105

1.3 Характеристика бурильных и утяжеленных труб

Шифр Трубы	Диаметр наружный dн, мм	Диаметр замка (муфты) dм, мм	Толщина стенки д, мм	Длина трубы l0, м	Длина замка (муфты) lм, м	Коэф - т учета потерь в замке Kм
ЛБТС3	147	172	11	12	0,5	1,17
УБТС	203	203	56,5	9	0	1,05

Где dвн = dн - 2·д

1.4 Конструкция скважины

Расчет гидравлических параметров начнем с определения количества “расчетных” элементов для граничных глубин: начала намеченного интервала бурения и его конца. Расчетным элементом скважины будем считать участок скважины, в пределах которого геометрические характеристики скважины и бурильных труб неизменны.

L2 = Lн = 3800м; L1 = 1600м;

е1 = H1 = 75м; е3 = L1 = 1600м;

е2 = H2 - L1 - H1 = 3800 -1600 - 75 =2125м;

H2 = L2 - H1 = 3800 - 75 = 3725м.

L2 = Lк = 4300м; L1 = 1600м;

е1 = H1 = 75м; е3 = L1 = 1600м;

е2 = H2 - L1 - H1 = 4300 -1600 - 75 = 2625м;

H2 = L2 - H1 = 4300 - 75 = 4225м.

1.5 Выбор плотности бурового раствора

В соответствии с ПБНГП-2013 /3/, вычислим требуемую плотность бурового раствора из условия недопущения проявлений из напорного пласта.

Плотность выбираем исходя из формул:

; ,

где Рпл - пластовое давление;

К - коэффициент безопасности;

Lпл - глубина расположения кровли пласта;

?Р - допустимая величина репрессии.

Для глубины Lпл > 1200м К = 1,05; ?Р= 2,5 - 3 МПа.

кг/м3;

кг/м3.

Выбираем минимальную плотность с= 1197,76 кг/м3 и округляем ее до с= 1200 кг/м3.

1.6 Выбор рационального расхода Qрц

Расход Qрц выбирают путем сравнения двух расходов:

1. Расхода, необходимого для очистки забоя, который вычисляют по формуле:

2.

,

где q= 0,5…0,67 (м3/с)/м2;

Fд - площадь сечения забоя скважины.

Выбираем q= 0,6; а Fд ищем по формуле,

где Dд - диаметр долота.

В результате имеем:

м3/с.

2. Расхода необходимого для подъема, выбуренной породы который определяют по формуле:

,

где нк - скорость подъема шлама в заколонном пространстве, нк = 0,3…0,7 м/с;

Fк - площадь сечения заколонного пространства.

Выбираем нк = 0,5 м/с а Fк ищем по формуле ,

где D1 - внутренний диаметр обсадной колонны;

dн - наружный диаметр бурильных труб.

В результате имеем:

м3/с.

Величину Qрц обычно берут равной наибольшему из расчетных значений Q. Выбираем Qрц = 0,04 м3/с.



2. Расчет потерь давления

2.1 Потери давления в трубах при движении псевдопластической жидкости

Расчет потерь давления в трубах произведем для двух участков (см. п.1.5) по Приложению 3 (лист 4) /1/.

2.1.1 Потери давления в трубах при Lн = 4000 м

Найдем функцию от показателя нелинейности по формуле:

,

где n - показатель нелинейности.

Найдем критическое число Рейнольдса в трубах по формуле:

Найдем критический расход в трубах по формуле:

,



где dвн - внутренний диаметр труб;

K - индекс консистентности;

n - показатель нелинейности;

с - плотность раствора;

Reв.кр - критическое число Рейнольдса в трубах.

м3/с.

Поскольку Qрц > Qв.кр режим течения жидкости - турбулентный.

Найдем среднюю скорость потока в трубах по формуле:

,

где Q - расход жидкости в трубах;

dвн - внутренний диаметр труб.

м/с.

Найдем критерий Рейнольдса для потока в трубах по формуле:

,

где dвн - внутренний диаметр труб;

K - индекс консистентности;

n - показатель нелинейности;

с - плотность раствора;

нв- средняя скорость потока в трубах.

.

Найдем коэффициент гидравлических сопротивлений в трубах по формуле:

.

Найдем потери давления в трубах по формуле:

,

где dвн - внутренний диаметр труб;

с - плотность раствора;

нв- средняя скорость потока в трубах;

h - длина второй секции бурильной колонны;

лв - коэффициент гидравлических сопротивлений в трубах;

Kм - коэффициент учета потерь в замке.

Па = 7,73 МПа.



2.1.2 Потери давления в УБТ при Lн = 3800 м и Lк = 4300 м

Данные, принимаемые из расчета 3.1.1: f '(n) = 2,73; Reв.кр =2367,76.

Найдем критический расход в УБТ:

м3/с.

Поскольку Qрц >Qв.кр режим течения жидкости - турбулентный.

Найдем среднюю скорость потока в трубах:

м/с.

Найдем критерий Рейнольдса для потока в трубах:

.

Найдем коэффициент гидравлических сопротивлений в трубах:

.

Найдем потери давления в трубах:

Па = 7,06 МПа.



2.1.3 Потери давления в трубах при Lк = 4300 м

Данные, принимаемые из расчета 3.1.1: f '(n) = 2,73; Reв.кр =2367,76; Qв.кр = 0,02 м3/с; Qрц > Qв.кр; нв = 3,25 м/с; Reв = 6153,13; лв = 0,035.

Найдем потери давления в трубах:

Па = 8,77 МПа.

2.2 Потери давления в заколонном пространстве при движении псевдопластичной жидкости

Расчет потерь давления в заколонном пространстве произведем для трех участков по Приложению 3 (лист 5) /1/.

2.2.1 Потери давления в заколонном пространстве при Lн = 3800 м

При е3 = 1600м.

Найдем функцию от показателя нелинейности по формуле:

,

где n - показатель нелинейности.

Найдем критическое число Рейнольдса в заколонном пространстве по формуле:



Найдем критический расход в заколонном пространстве по формуле:

,

где dн - внешний диаметр труб;

D - внутренний диаметр обсадной колонны;

K - индекс консистентности;

n - показатель нелинейности;

с - плотность раствора;

Reк.кр - критическое число Рейнольдса в заколонном пространстве.

0,15м3/с.

Поскольку Qрц < Qк.кр режим течения жидкости - ламинарный.

Найдем потери давления в заколонном пространстве по формуле:

,

где dн - внешний диаметр труб;

е - длина секции бурильной колонны;

Q - расход жидкости в заколонном пространстве;

D - внутренний диаметр обсадной колонны;

K - индекс консистентности;

n - показатель нелинейности.

Па = 0,50 МПа.

При е2 = 2125м.

Данные, принимаемые из предыдущего расчета: f '(n) = 1,71; Reк.кр =2835,08.

Найдем критический расход в заколонном пространстве:

м3/с.

Поскольку Qрц < Qк.кр режим течения жидкости - ламинарный.

Найдем потери давления в заколонном пространстве:

Па = 6,65 МПа.

При е1 = 75м.

Данные, принимаемые из предыдущего расчета: f '(n) = 1,71; Reк.кр =2835,08. Найдем критический расход в заколонном пространстве:



м3/с.

Поскольку Qрц < Qк.кр режим течения жидкости - ламинарный.

Найдем потери давления в заколонном пространстве:

Па = 0,069 МПа.

2.2.2 Потери давления в заколонном пространстве при Lк = 4300 м

При е3 = 1600м.

При е3 = 1600м, как при глубине Lн = 3800м; так и при Lк = 4300м расчет идентичен расчету 2.2.1. Следовательно потери давления в заколонном пространстве Pк = 0,50 МПа.

При е2 = 2625м.

Данные, принимаемые из предыдущего расчета: f '(n) = 1,71; Reк.кр =2835,18; Qк.кр =0,15 м3/с.

Поскольку Qрц < Qк.кр режим течения жидкости - ламинарный.

Найдем потери давления в заколонном пространстве:

Па = 8,22 МПа.

При е1 = 75м, как при глубине Lн = 3800м; так и при Lк = 4300м расчеты идентичны. Следовательно потери давления в заколонном пространстве Pк = 0,069 МПа.



2.3 Потери давления в заколонном пространстве за замками при движении псевдопластичной жидкости

Расчет потерь давления в заколонном пространстве произведем для трех участков по Приложению 3 (лист 6) /1/.

2.3.1 Потери давления в заколонном пространстве за замками при Lн = 3800 м

При е3 = 1600м. Найдем функцию от показателя нелинейности по формуле:

,

где n - показатель нелинейности.

Найдем критическое число Рейнольдса в заколонном пространстве по формуле:

Найдем критический расход жидкости в заколонном пространстве за замками по формуле:



,

где dм -диаметр замка трубы;

D - внутренний диаметр обсадной колонны;

K - индекс консистентности;

n - показатель нелинейности;

с - плотность раствора;

Reкм.кр - критическое число Рейнольдса в заколонном пространстве за замками.

м3/с.

Найдем местные потери давления в заколонном пространстве за замками по формуле:

,

где dн - внешний диаметр труб;

dм -диаметр замка трубы;

Q - расход жидкости в заколонном пространстве за замками;

D - внутренний диаметр обсадной колонны;

с - плотность раствора.



57,47 Па.

Поскольку Qрц < Qк.кр режим течения жидкости - ламинарный.

Найдем линейные потери давления в заколонном пространстве за замками по формуле:

,

где dм - диаметр замка трубы;

е - длина секции бурильной колонны;

Q - расход жидкости в заколонном пространстве;

D - внутренний диаметр обсадной колонны;

K - индекс консистентности;

n - показатель нелинейности.

l0 - длина трубы;

lм - длина замка.

При е2 =2125 м

Данные, принимаемые из предыдущего расчета: f '(n) = 1,71; Reкм.кр =2835,08. Найдем критический расход жидкости в заколонном пространстве за замками:



0,13 м3/с.

Поскольку Qрц < Qк.кр режим течения жидкости - ламинарный.

Найдем местные потери давления в заколонном пространстве за замками:

Найдем линейные потери давления в заколонном пространстве за замками:

При е1 = 75 м

Данные, принимаемые из предыдущего расчета: f '(n) = 1,71; Reкм.кр =2835,08.

Найдем критический расход жидкости в заколонном пространстве за замками:

0,13 м3/с.



Поскольку Qрц < Qк.кр режим течения жидкости - ламинарный.

Найдем местные потери давления в заколонном пространстве за замками:

Найдем линейные потери давления в заколонном пространстве за замками:

2.3.2 Потери давления в заколонном пространстве за замками при Lк = 4300 м

При е3 = 1600м.

При е3 = 1600м, как при глубине Lн = 3800м; так и при Lк = 4300м расчеты идентичны. Следовательно потери давления в заколонном пространстве Pк.м = 0,039 МПа.

При е2 =2625 м

Данные, принимаемые из предыдущего расчета: f '(n) = 1,71; Reкм.кр = 2835,08; Qкм.кр = 0,13 м3/с; Pк.мм = 82,57 Па.

Найдем линейные потери давления в заколонном пространстве за замками:



При е1 = 75 м

При е3 = 75м, как при глубине Lн = 3800м; так и при Lк = 4300м расчеты идентичны. Следовательно потери давления в заколонном пространстве Pк.м = 0,0023 МПа.

2.4 Расчет потерь давления на долоте и в обвязке насосов (манифольде)

Посчитаем потери также в обвязке и перепады давления на долоте, считая везде режим движения жидкости - турбулентным по Приложению 3 (лист 5) /1/. бурильный насос труба скважина

Потери давления на долоте рассчитываются по формуле:

,

где Q - расход жидкости; с - плотность раствора;

мд - коэффициент расхода промывочных каналов долота;

fд - суммарная площадь сечения.

Па = 1,62 МПа.

Потери давления в обвязке (манифольде) рассчитываются по формуле:

,

где Q - расход жидкости;

с - плотность раствора;

Аобв - показатель гидравлических сопротивлений.

Па = 0,66 МПа.

2.5 Сумма потерь давления в циркуляционной системе

2.5.1 Сумма потерь давления в трубах

Найдем сумму потерь давления в трубах по формуле:

.

1. При Lн = 3800 м:

МПа;

2. При Lк = 4300 м:

МПа.

2.5.2 Сумма потерь давления в заколонном пространстве

Найдем сумму потерь давления в заколонном пространстве по формуле:

.

1. При Lн = 3800 м:

 МПа;

2. При Lк = 4300 м:

МПа.

2.5.3 Сумма потерь давления в циркуляционной системе

Найдем сумму потерь давления в циркуляционной системе:

.

1. При Lн = 3800 м:

МПа;

2. При Lк = 4300 м:

МПа.

2.5.4 Сравнение Рн с Рдоп и Рк с Рк.доп

Сравним полученные потери давления в заколонном пространстве Рк с предельно допустимые потери давления в заколонном пространстве Рк.доп. = 3,6 МПа, а суммарные потери давления в циркуляционной системе Рн с предельно допустимым давлением на насосах Рдоп. = 17 МПа.

1. При Lн = 3800 м: Рк < Рк.доп.; Рн > Рдоп.

2. При Lк = 4300 м: Рк < Рк.доп.; Рн > Рдоп.

Вывод:

При глубине Lн = 3800 м требуется пересчет расхода Q в циркуляционной системе;

При глубине Lк = 4300 м требуется пересчет расхода Q в циркуляционной системе.

Режим движения на всех элементах скважины остался неизменным, и это значит, что можно воспользоваться приближенными методами вычисления потерь давления на всех элементах скважины.

Для выполнения пересчета вначале вычисляем коэффициент Ан по формуле:

,

где Рн - потери давления в циркуляционной системе;

с - плотность раствора;

Qрц - рациональный расход.

1. При Lн = 3800 м:

;

2. При Lк = 4300 м:

.

Найдем искомый расход по формуле:

.

1. При Lн = 3800 м:

м3/с;

2. При Lк = 4300 м:

м3/с.

2.5.5 Данные после пересчета

Пересчет выполним с помощью программы написанной на языке QBASIC, алгоритм которой представлен в Приложении 3.

1. Перерасчет выполнен для Q = 0,037 м3/с и Q = 0,036 м3/с.

Глубина	Рв, МПа	Рк, МПа	Рк.м, Мпа
	Трубы	УБТ	е 1	е 2	е3	е1	е2	е3
Lн	7,19	3,81	0,066	0,64	0,48	0,0021	0,062	0,037
Lк	6,09	3,29	0,061	0,72	0,44	0,0019	0,066	0,032

1. При Lн = 3800 м:

Па = 1,39 МПа;

Па = 0,58 МПа;

МПа;

; м3/с.

При Lк = 4300 м:

Па = 1,31 МПа;

 Па = 0,52 МПа;

МПа;

; м3/с.

2. Перерасчет выполнен для Q = 0,040 м3/с и Q = 0,041 м3/с.

Глубина	Рв, Мпа	Рк, МПа	Рк.м, Мпа
	Трубы	УБТ	е 1	е 2	е3	е1	е2	e3
Lн	8,16	4,32	0,070	0,67	0,50	0,0021	0,066	0,040
Lк	7,73	4,09	0,067	0,78	0,48	0,0023	0,074	0,036

1. При Lн = 3800 м:

Па = 1,62 МПа;

Па = 0,68 МПа; МПа; ; м3/с.

2.При Lк = 4300 м:

Па = 1,71 МПа;

Па = 0,68 МПа; МПа;

; м3/с.

Выберем с помощью Приложения 12 /1/, цилиндровые втулки насосов. Данные расходы Q = 40 л/с и 39 л/с можно реализовать на 1 насосе У8 - 7МА2 на втулках 190 мм. В этом случае Рвт = 15,9 МПа < Рдоп = 17 МПа. Тогда в качестве предельного давления принимаем Рпред = Рдоп = 17 МПа. Фактический расход насоса варьируется в пределе 44,8 - 29,1 л/с (за счет изменения n - число двойных ходов).

Необходимо обеспечить расчетную подачу Qр = 42 л/с и 39 л/с. Необходимо снизить число двойных ходов на насосе от номинального значения nном до какого-то значения nр. Из пропорции:

nном - 40,32

nр - 40; 39

;

.



3. Оптимизация режима промывки

После того, как окончательно выбран Q и имеет место явное недоиспользование давления, весь имеющейся резерв давления нужно передать на долото. Расчет соответствующих диаметров втулок выполним по рекомендациям /1, с.18/.

Найдем резерв давления по формуле:

.

1. При Lн = 3800 м:

МПа;

2. При Lк = 4300 м:

МПа.

Суммарную площадь сечения отверстий насадок определим по формуле:

.

При Lн = 3800 м:

м2;

2. При Lк = 4300 м:

м2.

По величине fд подбираем сочетание насадок, суммарное сечение которых равно или несколько больше расчетного сечения fд.

При Lн = 3800 м:

Подбираем насадки 17,45 - 17,45 - 17,45 мм: fд. = м2; мм; .

2. При Lк = 4300 м:

Подбираем насадки 17,45 - 17,45 - 17,45 мм: fд. = м2; мм; .

Уточняем перепад давлений по формуле:

.

1. При Lн = 3800 м:

МПа;

2. При Lк = 4300 м:

МПа.

Давление на насосе:

1. При Lн = 3800 м:

 МПа.

2. При Lк = 4300 м:

МПа.

Вычислим влияние подводящего канала долота на коэффициент расхода отдельно взятого промывочного узла по формуле:

,

где диаметр канала долота;

диаметр подводящего канала долота.

1. При Lн = 3800 м:

;

;

2. При Lк = 4300 м:

Расход жидкости через каждую насадку вычислим по формуле:

.

1. При Lн = 3800 м:

м3/с;

м3/с;

2. При Lк = 4300 м:

м3/с;

м3/с.

Определим величину критерия интенсивности гидромониторной промывки J:

,

где дифференциальное давление;

осевое давление струи.

.

Найдем градиент пластового давления по формуле:

МПа/м.

1. При Lн = 3800 м:

МПа.

Па = 2,93 МПа.

,

где относительная длина струи (от насадки до забоя).

m = 0,17/0,0714 = 9,34.

МПа

.

2. При Lк = 4300 м:

МПа.

Па = 3,05 МПа.

МПа

.

Найдем скорость истечения струи из насадки максимального диаметра по формуле /3, с.149/:

;

1. При Lн = 3800 м:

= 12,27 м/с;

2. При Lк = 4300 м:

= 9,40 м/с;

Рассчитаем эквивалентную плотность по формуле:

.

1. При Lн = 3800 м:

кг/м3.

2. При Lк = 4300 м:

кг/м3.

Построение и анализ эпюр:

При построении эпюр распределения давлений в скважине принимается, что давление в заколонном пространстве на устье открытой скважины равно нулю. Поэтому построение эпюр начинаем от заколонного пространства у устья. Проводим прямую гидростатического давления бурового раствора в скважине до глубины обсаженной части скважины (1600м) - точка 1. На этой глубине вправо откладываем отрезок, равный потерям в заколонном пространстве за трубами и замками (рк3+ркм3). Получаем точку 1/. Отрезок 0-1/ показывает распределение давлений в затрубье до глубины обсаженной части. От точки 1/ проводим линию, параллельную гидростатике до конца бурильных труб - точка 2. Далее откладываем вправо отрезок, равный рк2+ркм2 - точка 3/. Аналогично проводим построения до забоя. Длиной долота пренебрегаем ввиду малости. Тогда от точки 3/ откладываем отрезок, равный рд - точка 4. Проводим 4-5-6 - параллельно линии гидростатики до устья. От точки 5 откладываем вправо потери внутри УБТС рв1 - точка 5/. Далее проводим 5/-7 параллельно гидростатике до устья. От точки 7 откладываем потери в бурильных трубах - точка 7/. Наконец, от нее откладываем потери в обвязке и получаем отрезок 0-Pн, соответствующий давлению на насосах.

В эпюрах приняты следующие обозначения:

0-S - линия гидростатического давления столба бурового растора.

0-1, 1/-2, 2/-3, 4-5, 5-6, 5/-7 - линии, параллельные линии 0-S; 1-1/ -потери давления в заколонном пространстве в обсаженной части EU; 2-2 / -потери давления в заколонном пространстве в необсаженной части EU; 3-3 / - потери давления в заколонном пространстве за УБТС; 3/-4 - потери в долоте; 5-5/ - потери давления внутри УБТС; 7-7/ - потери внутри EU; 7/-Рн - потери в обвязке.

S-3/ - отрезок, равный потерям в затрубном пространстве.

6-7/ - отрезок, равный потерям внутри труб.

Точка m соответствует давлению гидроразрыва слабого пласта (Рпл = 30,3 МПа) на глубине напорного пласта (Lсл = 2200м). Из эпюр для начала и конца бурения видно, что давление бурового раствора в затрубном пространстве меньше или примерно равно давлению гидроразрыва. Следовательно, гидроразрыва пласта не будет.

4. Спуск колонны труб в скважину

С целью упрощения задачи принимается, что полость труб закрыта, и потому буровая промывочная жидкость не может заполнять трубы при спуске и вытекать из нее при подъеме, предполагается, что движение колонны равномерное. Это значит, что расчетные значения долблений будут несколько завышены против фактических, а расчетные допустимые скорости движения, наоборот, занижены, что создает "запас безопасности" в расчетах допустимых скоростей движения. Предполагается, что скважина пробурена до глубины конца интервала бурения Lк. Иначе говоря, скважина имеет забой на глубине Lк, а долото при спуске или подъеме находится на некоторой глубине Lин.

На пласт действует давление, создаваемое только той частью колонны, которая расположена в момент движения выше этого пласта.

Выбираем вариант исходных данных из Приложения 8 /1/: последняя цифра зачетной книжки - 6, первая буква фамилии - М, вариант - 8. Выполним расчет для подъема колонны в скважину на глубине .

Эквивалентный расход для каждого элемента заколонного пространства по формуле:

где um - скорость спуска, um = 1,00…2,00 м/с;

dн - внешний диаметр труб;



D - внутренний диаметр обсадной колонны.

При глубине м, мы попадаем в участок е2.

м3/с.

м3/с.

Эквивалентный расход для элементов заколонного пространства за замками:

Найдем общее гидродинамическое давление как сумму давлений по формуле:

Выполним пересчет для Q = 0,034 м3/с; 0,032 м3/с. 0,036 м3/с.

Глубина	Рк, Мпа	Рк.м, Мпа
	е 1	е 2	е3	е1	е2	е3
Lин	0,074	0,66	0,51	0,0020	0,054	0,035

МПа.

Для определения допустимой скорости спуска вычислим коэффициент с по формуле:

.

Найдем резерв давления на подъем по формуле:

 Па = 4,81 МПа.

Рассчитаем допустимую скорость подъема по формуле:

м/с.

К практическому применению рекомендуют скорость, равную 0,9· uт.доп = 0,9· 1,90 = 1,71 м/с.

Найдем эквивалентную плотность для слабого пласта при подъеме с предельно допустимой скоростью по формуле:

кг/м3.

Список литературы

1. Осипов П.Ф. Гидравлические и гидродинамические расчеты при бурении скважин: Учебное пособие/ П.Ф. Осипов. - Ухта: УГТУ, 2004. - 71 с.

2. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности, 2013.

3. Осипов П.Ф. Гидроаэромеханика бурения и крепления скважин: Учебное пособие. - Ухта: УГТУ, 2004. - 204 с.: ил.



Приложения

Приложение 1

Гидравлическая программа промывки скважины

Параметры промывки	Интервал бурения, м
	От	До
Режим работы насосов: подача насосов, м3/с число насосов диаметр цилиндровых втулок, мм число двойных ходов
	0,042	0,039
	1	1
	190	190
	65	63
Промывочная система долота: число насадок диаметры отверстий насадок, мм суммарная площадь сеч-я отверстий, см2
	3	3
	17,45-17,45-17,45	17,45-17,45-17,45
	8,1	9,8
Давл-е в циркуляционной системе, Мпа
давление на насосах	16,08	16,02
потери давления в обвязке	0,66	0,66
потери давления в трубах	8,16	7,73
потери давления в заколонном простр-ве	1,3	1,42
суммарные потери давл-я (без долота)	10,14	9,7
перепад давления на долоте	2,81	1,93
гидростатическое давление	44,73	50,61
дифференциальное давление на забой при промывке (без учета давления струи)	2,93	3,05
гидродинамическое давление струи на забой, истекающей из насадки наибольшего диаметра	1,87	1,33
Скорость истечения струй	25,2	23,43
Эквивалентная плотность при промывке	1260	1265

Приложение 2

Алгоритм программы написанной на языке QBASIC

GOSUB 200

10 CLS

INPUT "Плотность раствора кг/м3 ="; Po

INPUT "Показатель нелинейности n="; n

INPUT "Индекс консистентности Па*с К="; K

INPUT "Расход м3/с Q="; Q

INPUT "Внутренний диаметр труб м Dвн="; D

INPUT "Длина секции трубы м="; L

INPUT "Коэффициент учёта потерь в замке Км="; Km: PRINT

F = (1 + 3 * n) ^ 2 / n * (1 / (2 + n)) ^ ((n + 2) / (n + 1))

PRINT "F="; F

Rekr = 6464 / F

PRINT "Reкр="; Rekr

Qkr = 3.14 * ((Rekr * D ^ (4 - 3 * n) * K * ((3 * n + 1) / n) ^ n) / (2 ^ (7 - 3 * n) * Po)) ^ (1 / (2 - n))

PRINT "Qвкр="; Qkr; "М3/с"

IF Q < Qkr THEN P = 4 * K * L / D * (8 * ((3 * n + 1) / n) * Q / (3.14 * D ^ 3)) ^ n * Km: GOTO 100

V = 4 * Q / (3.14 * D ^ 2)

PRINT "Скорость в трубе="; V; "м/с"

Reb = 8 ^ (1 - n) * (4 * n / (3 * n + 1)) ^ n * V ^ (2 - n) * D ^ n * Po / K

PRINT "Reв="; Reb

Lb = .3164 / (Reb ^ .25)

PRINT "Коэффициент гидравлических потерь в трубе"; Lb

P = Lb * L * V ^ 2 * Po * Km / (2 * D): GOTO 100

100 PRINT "Потери давления в трубе Рв="; P; "Па": PRINT

PRINT "Для продолжения нажмите +, для выхода -"

50 A$ = INKEY$: IF A$ = "" THEN GOTO 50

IF A$ = "+" THEN GOTO 200

IF A$ = "-" THEN GOTO 210

20 CLS

INPUT "Плотность раствора кг/м3 ="; Po

INPUT "Показатель нелинейности n="; n

INPUT "Индекс консистентности Па*с К="; K

INPUT "Расход м3/с Q="; Q

INPUT "Внутренний диаметр обсадной колонны м Dвн="; Db

INPUT "Внешний диаметр трубы м Dн="; D

INPUT "Длина изменения диаметров м ="; L: PRINT

F = (2 * n + 1) ^ 2 / n * (1 / (2 + n)) ^ ((n + 2) / (n + 1))

PRINT "F="; F

Rekkr = 4848 / F

PRINT "Reкр="; Rekkr

Qkkr = 3.14 * (Db ^ 2 - D ^ 2) / 4 * (Rekkr * K * ((2 * n + 1) / n) ^ n / (12 ^ (1 - n) * (Db - D) ^ n * Po)) ^ (1 / (2 - n))

PRINT "Qккр="; Qkkr; "м3/с"

IF Q < Qkkr THEN Pk = 2 ^ (2 + 4 * n) * K * ((2 * n + 1) / n * Q / (3.14 * (Db + D))) ^ n * L / ((Db - D) ^ (2 * n + 1)): GOTO 110

V = 4 * Q / (3.14 * (Db ^ 2 - D ^ 2))

PRINT "Скорость в заколонном пространстве"; V; "м/с"

Rek = 12 ^ (1 - n) * (3 * n / (2 * n + 1)) ^ n * V ^ (2 - n) * (Db - D) ^ n * Po / K

PRINT "Reк="; Rek

Lk = .09 / (Rek ^ .125)

PRINT "Коэффициент гидравлических сопротивлений"; Lk

Pk = Lk * L * V ^ 2 * Po / (2 * (Db - D))

110 PRINT "Потери давления в заколонном пространстве Рк="; Pk; "Па": PRINT

PRINT "Для продолжения нажмите +, для выхода -"

60 A$ = INKEY$: IF A$ = "" THEN GOTO 60

IF A$ = "+" THEN GOTO 200

IF A$ = "-" THEN GOTO 210

30 CLS

INPUT "Плотность раствора кг/м3 ="; Po

INPUT "Показатель нелинейности n="; n

INPUT "Индекс консистентности Па*с К="; K

INPUT "Расход м3/с Q="; Q

INPUT "Внутренний диаметр обсадной колонны м Dвн="; Db

INPUT "Внешний диаметр замка трубы м Dз="; D

INPUT "Длина замка трубы м ="; Lm

INPUT "Внешний диаметр трубы м Dн="; Dn

INPUT "Длина трубы м ="; Lo

INPUT "Длина изменения диаметров м ="; L: PRINT

F = (2 * n + 1) ^ 2 / n * (1 / (2 + n)) ^ ((n + 2) / (n + 1))

PRINT "F="; F

Rekmkr = 4848 / F

PRINT "Reкмкр="; Rekmkr

Qkmkr = 3.14 * (Db ^ 2 - D ^ 2) / 4 * (Rekmkr * K * ((2 * n + 1) / n) ^ n / (12 ^ (1 - n) * (Db - D) ^ n * Po)) ^ (1 / (2 - n))

PRINT "Qкмкр="; Qkmkr; "м3/с"

Pkmm = 8 * Q ^ 2 * Po / (3.14 ^ 2 * (Db ^ 2 - D ^ 2) ^ 2) * (1.25 + ((Db ^ 2 - D ^ 2) / (Db ^ 2 - Dn ^ 2)) * (.75 * ((Db ^ 2 - D ^ 2) / (Db ^ 2 - Dn ^ 2)) - 2))

PRINT "Потери давления местные в заколонном пространстве за замками Ркмм="; Pkmm; "Па"

IF Q < Qkmkr THEN Pkm = (2 ^ (2 + 4 * n) * K * ((2 * n + 1) * Q / (3.14 * n * (Db + D))) ^ n * Lm / ((Db - D) ^ (2 * n + 1)) + Pkmm) * L / Lo: GOTO 120

Pkm = (.192 * Q ^ 2 * Po * Lm / (3.14 ^ 2 * (Db - D) ^ 3 * (Db + D) ^ 2) + Pkmm) * L / Lo

120 PRINT "Потери давления линейные в заколонном пространстве за замками Ркм="; Pkm; "Па": PRINT

PRINT "Для продолжения нажмите +, для выхода -"

70 A$ = INKEY$: IF A$ = "" THEN GOTO 70

IF A$ = "+" THEN GOTO 200

IF A$ = "-" THEN GOTO 210

200 CLS

PRINT "Потери давления в трубах-1"

PRINT "Потери давления в заколонном пространстве-2"

PRINT "Потери давления в заколонном пространстве за замками-3"

PRINT "Для выхода из программы нажмите-4"

INPUT "Введите цифру необходимого расчета"; s

IF s = 1 THEN GOTO 10

IF s = 2 THEN GOTO 20

IF s = 3 THEN GOTO 30

IF s = 4 THEN GOTO 210

210 END

Приложение 3

«Пример распечатки программы»

Плотность раствора кг/м3 = 1200

Показатель нелинейности n= 0.55

Индекс консистентности Па*с К= 0.8

Расход м3/с Q= 0.042

Внутренний диаметр обсадной колонны м Dвн= 0.279

Внешний диаметр трубы м Dн= 0.147

Длина изменения диаметров м = 1600

F= 1.92

Reкр= 2835,08

Qккр= 14 м3/с

Потери давления в заколонном пространстве Рк= 3.91 Па

Для продолжения нажмите +, для выхода -



Рис.1 График абсолютных давлений для начала бурения

Рис.2 График абсолютных давлений для конца бурения

Размещено на Allbest.ru