Гидравлическая программа промывки скважины

Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Марта 2012 в 21:06, курсовая работа

Краткое описание

Опыт показывает, что технико-экономические показатели проходки скважин зависят не только от применяемого оборудования, типа долот, режима бурения (удельная нагрузка) и частоты вращения долот, но и от способа и режима промывки, технологических свойств бурового раствора. Эта зависимость настолько существенна, что в современных условиях бурения выбору параметров промывки и показателей свойств раствора уделяют первостепенное внимание.
В этой курсовой работе будут подробно рассмотрена гидравлическая программа промывки скважины, все ее составляющие и поведены технологические расчеты при разработке гидравлической программы промывки скважины для роторного способа бурения.

Оглавление
Введение 3
Теоретическая часть. 5
1.БУРОВЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ РАСТВОРЫ 5
2.ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ. ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСИТЕМОЙ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ 7
3. ФУНКЦИИ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ СКВАЖИН. 10
Практическая часть. 16
1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ ПРОМЫВКИ СКВАЖИНЫ ДЛЯ РОТОРНОГО СПОСОБА БУРЕНИЯ 16
4. ПРИМЕРЫ. 24

Скачать в ZIP (6.62 Мб) Сколько стоит заказать работу?

Файлы: 1 файл

курсовая2.docx

— 6.63 Мб (Скачать)

(1.13)

где — число бурильных замков в рассматриваемом участке.

Коэффициента местных сопротивлений бурильного замка ЗН и ЗШ соответственно

(1.14)

dmin — минимальный диаметр проходного канала высаженного внутрь конца трубы, м; dб.з.н— наименьший диаметр проходного канала бурильного замка, м.

Коэффициент местных сопротивлений сужения кольцевого пространства бурильным замком

(1.15)

В других элементах циркуляционной системы кроме долотных насадок и ГЗД

(1.16)

где a_ⁱ - коэффициент сопротивлений элемента циркуляционной системы м^-4

(табл. 2).

Элемент системы	Условный размер элемента, мм	Диаметр проходного канала, мм	а_i • 10^-5, м^-4
Стояк	114	__	3,4
	127	—	1,8
	140	' —	1,1
	168	—	0,4
Буровой рукав	—	50	9,7
	—	65	2,9
	—	76	1,2
Вертлюг	—	75	0,9
	—	90	0,43
	—	100	0,28
Ведущая труба	65x65	30	12,0
	76,2	38,1	7,5
	76,2	44,4	6,0
	80x80	33	9,4
	88,9	44,4	6,0
	88,9	57,2	3,9
	108	57,2	3,9
	108	68,8	2,4
	108	71,4	2,1
	112x112	74	1,8
	ТБКП-112	74	1,8
	133,4	76,2	1,5
	133,4	82,5	1,0
	140x140	85	0,9
	ТБКП-140	85	0,9
	152,4	82,5	1,0
	152,4	88,9	0,7
	155x155	100	0,4
	ТБКП-155	100	0,4
Турбобур	164	—	7,0
	172	—	6,0
	195	—	3,5
	240	—	1,5

Таблица 2.

Смене ламинарного режима турбулентным соответствует критическое значение числа Ренольдса

(1.17)

где Не — число Хедстрема

(1.18)

вкольцевом пространстве

(1.19)

Вычислив число Хедстрема, Re_^кp можно найти также по графику 2

При турбулентном режиме >V_^крДля потока в трубах

(1.20)

а в кольцевом пространстве

(1.21)

При роторном бурении гидромониторными долотами необходимая гидравлическая мощность -Н_^гmin приближенно может быть оценена в зависимости от удельной осевой нагрузки на долото Р_^уд, частоты его вращения n_^д и диаметра D_^д по графику 3. Во избежание преждевременного выхода из строя промывочных узлов гидромониторных долот перепад давлений в насадках не должен превышать P_^пред примерно 13 Мпа^-1 .Поэтому перепад давлений в насадках долота при роторном бурении нужно выбрать с соблюдение следующих условий:

(1.22)

Кривая критических значений числа Рейнольдса перехода в турбулентный режим

График 2.

Зависимость между минимально необходимой гидравлической мощностью на забое и удельной осевой нагрузкой, частотой вращения при роторном бурении гидромониторными шарошечными долотами с симметричной схемой промывки. Числа у кривых указывают диаметр долота в мм

График 3.

Где Рнм— наибольшее давление, которое может создавать насос при подаче Q; — гидравлические потери в кольцевом пространстве скважины, Па;— гидравлическая мощность, найденная по графику 3 — — гидравлические потери в бурильных трубах, УБТ и бурильных замках. При бурении ГЗД

(1.23) где Р_з.д — перепад давления в забойном двигателе, Па, при турбинном бурении, Па, при турбинном бурении

(1.24) где Р_табл — перепад давлений при расходе Q_T_аблбурового раствора с плотностью Р_т_а_б_л 5 Па. При отсутствии опытных данных, объемную скорость утечек ( в м³/с) через уплотненных узел вала ГЗД можно вычислить по эмпирической формуле

(1.25) Для реализации перепада давлений P_д в долоте при бурении с ГЗД необходимы насадки с площадью выходных сечений (м²)

(1.26) По величине F_н из таблицы 3 устанавливают диаметр и число насадок гидромониторных долот.

Суммарная площадь сечений промывочных отверстий гидромониторных долот.

Таблица 3.

Суммарная площадь сечения	Сочетание диаметров насадок, мм	Суммарная площадь сечения	Сочетание диаметров насадок, мм
79	10	303	11-11-12
95	11	305	10-17
113	12	306	10-17
133	13	306	10-11-13
154	14	309	13-15
157	10-10	311	10-10-14
174	10-11	314	12-16
177	15	321	10-12-12
190	11-11	322	11-17
192	10-12	323	11-11-13
201	16	324	10-12-13
208	11-12	328	10-11-14
211	10-13	331	14-15
226	12-12	333	10-18
227	17	334	13-16
228	11-13	339	12-12-12
232	10-14	340	12-17
236	10-10-10	341	11-12-13
246	12-13	344	10-13-13
249	11-14	334	11-11-14
252	10-10-11	346	10-12-14
254	18	350	11-18
255	10-15	350	10-11-15
265	13-13	355	14-16
267	12-14	358	10-10-16
269	10-11-11	359	12-12-13
270	10-10-12	360	13-17
272	11-15	360	11-13-13
280	11-16	362	11-12-14
285	11-11-11	365	10-13-14
287	13-14	367	11-11-15
287	10-11-12	368	12-18
290	12-15	368	10-12-15
296	11-16	375	10-11-16
378	15-16	453	12-12-17
379	12-13-13	454	17-17
380	12-12-14	455	11-13-17
381	14-17	456	16-18
382	11-13-14	456	10-15-16
384	10-10-17	459	10-14-17
385	11-12-15	462	14-14-14
386	10-14-14	463	11-12-18
387	13-18	463	13-14-15
388	10-13-15	466	10-13-18
391	11-11-16	467	12-15-15
393	10-12-16	467	13-13-16
398	13-13-13	468	12-14-16
400	12-13-14	473	11-15-16
401	10-11-17	473	12-13-17
J02	16-16	476	11-14-17
403	11-14-14	481	10-16-16
403	12-12-15	481	12-12-18
404	15-17	481	17-18
404	11-13-15	482	10-15-17
408	14-18	482	11-13-18
409	10-14-15	485	14-14-15
409	11-12-16	486	13-15-15
412	10-10-18	487	10-14-18
412	10-13-16	488	13-14-16
417	11-11-17	491	12-15-16
419	10-12-17	492	13-13-17
419	13-13-14	494	12-14-17
421	12-14-14	497	11-16-16
423	12-13-15	499	11-15-17
426	11-14-15	500	12-13-18
427	12-12-16	503	18-18
428	16-17	503	11-14-18
428	10-11-18	507	10-16-17
429	11-13-16	507	14-15-15
431	15-18	509	14-14-16
432	10-15-15	510	10-15-18
434	10-14-16	510	13-15-16
435	11-12-17	512	13-14-17
438	10-13-17	515	12-16-16
441	13-14-14	517	12-15-17
442	13-13-15	520	13-13-18
444	12-14-15	521	12-14-18
445	11-11-18	523	11-16-17
446	10-12-18	526	11-15-18
447	12-13-16	532	14-15-16
448	11-15-15	532	10-17-17
450	11-14-16	534	10-16-18
535	14-15-17	631	15-17-17
536	13-15-17	632	15-16-18
544	12-15-18	635	14-17-18
549	11-17-17	642	13-18-18
551	, 11-16-18	655	16-17-17
554	15-16-16	658	15-17-18
603	16-16-16	660	16-16-18
604	11-18-18	663	14-18-18
605	15-16-17	683	16-17-18
608	14-17-17	686	15-18-18
608	15-15-18	708	17-17-18
609	14-16-18	710	16-18-18
614	13-17-18	736	17-18-18
622	12-18-18	763	18-18-18
629	16-16-17

Перепад давления в промывочных насадках буровых долот можно рассчитать по формуле

(1.27)

В формулах (1.26) и (1.27) µ_н— коэффициент расхода, зависящий от конфигурации насадки, отношения длины проходного канала к диаметру и числа Рейнольдса; при приближенных расчетах принимают для обычных долот µ_н приблизительно =0,64—0,7, а для гидромониторных долот с более совершенной конфигурацией входного участка µ_н = 0,9-г0,95; f_н— площадь выходных сечений насадок, м²; Q — в м³/с.

Для обеспечения циркуляции бурового раствора в заданном количестве насос должен развивать давление, которое складывается из суммы потерь давления (в Па) на всех участках циркуляционной системы

(1.28)

2. ПРИМЕРЫ.

Пример 1: Вычислить 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 Dок= 224 мм и средним внутренним диаметром _^о_^к = 220 мм; ниже скважина бурилась долотами диаметром D = 190,5 мм; по данным кавернометрии средний диаметр открытого ствола c = 205 мм; бурильная колонна включает УБТС-146 длиной l_^у = 180 м и внутренним диаметром d_^в_^у = 68 мм, стальные бурильные трубы ТБВК диаметром 114,3 мм (внутренний диаметр d_^бт = 94,3 мм, наименьший внутренний диаметр высаженных концов 76 мм; бурильный замок ЗУ К-146 диаметром = 146 мм (наименьший внутренний диаметр d_^в.б.з = 82 мм); ведущую трубу 112x112 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: = 1160 кг/м3; η= 12 Мпа*с; ρ_⁰= 6 Па; режим бурения Рд = 180 кН; п = 70 мин^-1; Q = 18 л/с.

Решение: Скорость течения в участках циркуляционной системы системы при Q = 18 л/с по формуле: QS_^к.п v_^в = (-) v_^в

В кольцевом пространстве между скважиной и УБТ:

А в кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами:

В бурильных трубах:

В УБТ:

В кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами:

Число Хедстрема из выражений (1.18) и (1.19) 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 из уравнения (1.17) для соответствующих участков циркуляционной системы:

Критическая скорость течения для всех участков циркуляционной системы из выражений (1.20-1.21):

Поскольку V_^в> V_^кр режим течения в бурильной колонне турбулентный, а в кольцевом пространстве, где V_^в < (V_^к)_^кр –ламинарный.

Гидравлические потери на различных участках циркуляционной системы:

В бурильных трубах по формулам: (1.1, 1.5, 1.11)

В УБТ:

В кольцевом пространстве между скважиной и УБТ (1.9-1.7)

Где β_^к=0.55 ( график 1 кривая 2)

В кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами:

Где β_^к = 0.68

В кольцевом пространстве между обсадной колонной и бурильными трубами:

Где β_^к = 0.74

Потери давления в бурильных замках по формулам (1.12 и 1.14)

Т.е. p_^k.б.з пренебрежимо малы

Потери давления в элементах наземной обвязки по формуле 1.16 и таблицы 2

Поскольку :

Гидравлическая мощность на забое согласно графику 3 должна быть

Перепады давления в насадках по формуле (1.23)

Ориентировочно принимаем : P_^д примерно 11 Мпа

Суммарная площадь выходных сечений насадок долот, необходимая для реализации перепада P_^д =11Мпа при Q=18 л/с и Q_^y =0 по формуле (1.27)

Зная Fn можно по таблице 3 подобрать число и диаметр насадок, суммарная площадь которых близка к расчетной =145мм². Выбираем две насадки с диаметром каналов 10мм. Средняя скорость истечения бурового раствора из долотных насадок

Перепад давления в промывочных насадках из выражения (1.27)

Потери давления на всех участках циркуляционной системы по уравнению (1.23)

Гидродинамическое давление, возникающие при спуске колонны с закрытым нижним концом. Скорость течения бурового раствора в кольцевом пространстве в этом случае считается по формуле:

(1.29)

Где V_^т – скорость перемещения труб, м/с; К_^с приблизительно = 0,5 – коэффициент, учитывающий наличие слоя раствора, движущегося вместе с колонной.

Информация о работе Гидравлическая программа промывки скважины