Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Решение практических задач при бурении и освоении скважин

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.11.2023

Размер:

32.73 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 / 7526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 > Следующая >>>

4 2080 0,021 2 m я (0,22+0,146)0,065

Так как полученные значения ReKn < ReKP, то движение жидкости везде в кольцевом канале происходит при ламинар ном режиме.

Вычислим числа Сен-Венана по формуле (4.14): за ТБВК:

^екп - 71-9(0,22-0,127)2(0,22+ 0,127) = 15,54, 4-0,065 0,021

за УБТС2-178:

^екп _ я - 9(0,22- 0,178)2(0,22+0,178) =3,64, 4 0,065-0,021

за УБТС2-146:

я■9(0,22- 0,146)2(0,22+0,146) = 10,38. 4-0,065-0,021

Находим значение р по формуле (4.15): за ТБВК:

Р = 1--- — (д/1,2+0,5-15,54 -1) = 0,486; 15,54 v

за УБТС2-146:

Р = 1--- — (Д 2 +0,5-10,38-1) = 0,411;

10,38	'
за УБТС2-78:
Se _ 3,64	0,217.
12+1,3&?~ 12+1,3-3,64	0,217.

Рассчитаем потери давления по длине кольцевого простран ства на участке за ТБВК до глубины слабого пласта по форму ле (4.12):

4-9-3225 Д^кп - 0,486(0,22-0,127) = 2,57 МПа.

Местные потери от замков ЗУК-155 в кольцевом пространстве определяются по формуле (4.16). Из справки йм = 0,155 м.

Примем 1Т =		12 м.
Д^мк =	3500-225	0,222 - 0,1272-1 • 2080-0,832 =0,04 МПа.
	12	0,22 -0,1552

251

Потери давления на участке за УБТ:

4-9-175	4-9-50
ДРКП=-------------------- 1-------------------- -- 0,75 МПа.
0,217(0,22-0,178)	0,411(0,22-0,146)

Суммируя значения АРКП, получим Х(ДРКП), необходимую для проверки условия (4.1):

Х(ДРкп) = 2,57 + 0,04 + 0,75 = 3,36 МПа.

Определим рКР по формуле (4.1):

Ркр : Рг - £(.Д/»кп) _ 82• 106 - 3,36• 106 = 2290 кг/м3. ghi4> 9,81-3500-1,0

Так как полученное значение рКР больше принятого р = 2080 кг/м3, то условия недопущения гидроразрыва пластов выполняется.

Вычислим потери давления внутри бурильной колонны. Для этого определим критические числа Рейнольдса по формуле (4.4):

	в УБТС2-178:
Re		=2100+7,3 2080-0,08 -9-]0,58 =4891;
			0,0652
	в УБТС2-146:
R e j		— 2 1 0 0 + 7 , 3	-10.58	=4412;
R e j		— 2 1 0 0 + 7 , 3	2080-0,068*-9	=4412;
кр			0,0652
			0,0652
	в ТБВК:		2080 0,1092 -9 10,58
ReКР=2100+7,3			2080 0,1092 -9 10,58	=6097.
			0,0652

Находим действительные числа Рейнольдса в бурильных трубах и УБТ, составляющих бурильную колонну, по форму

ле	(4.5):
	в ТБВК:
	4 2080-0.021 =7850.
	я-0,109-0,065
	в УБТС2-178:
Re	4-2080-0,021 = 10695;
	я -0,08-0,065
	в УБТС2-146:
ReT = 4-2080-0,021		=12586.
	я -0,068-0,065

252

В бурильной колонне везде действительные числа ReT > ReAP, следовательно, потери давления определяются по формуле Дар- си-Вейсбаха.

Вычислим значения коэффициентов гидравлического со противления по формуле (4.9):

в ТБВК:

,	1,46-3-Ю-4	100	л п , ,
Л,-=0,1 — т т —		+ ^ттт	=0,036:
	0,109	7850

	в УБТС2-178:	\0.2S
	= 0,1'1,46-3-Ю-4	\0.2S
V	= 0,1'1,46-3-Ю-4	100	= 0,035;
	0,08	10695
	в УБТС2-146:	,0.25
		,0.25
Хт=0,1Ч46-3-10-4 +- 100			=0,035.
	0,068	12586
	Рассчитаем потери давления внутри ТБВК и УБТ по фор
муле (4.7):
	в ТБВК:
ДА = 0,036 8-2080-0.02Г -4125 = 7,22 МПа;
	It ‘ 0,109
	в УБТС2-178:
4„	л 8-2080-0,021" Т75		, „
ДА- = 0,035-------- ^		—г-------- = 1,4 МПа;
	я20,085
	в УБТС2-146:
ДА - 0,035 8 ■2080-0,02Г -50			0,9 МПа.
	я 20,068s

Местные потери от замков ЗУК-155 в колонне определяют ся по формуле (4.17):

п2

4125	f 0,109	-1
^МТ ~ 12	К 0,095	-1

162080- 0,02 Н = 0,36 МПа.

я 20,1094

Вычислим потери давления в наземной обвязке по форму ле (4.18), предварительно найдя из таблицы 4.1 значения коэф фициентов:

а г =0,4105 м'4, щ Р =0,3-103 м 4, а в = 0,3- 10s м “4, а*. = 0.4-105 м~4;

ДА0 = (0,4 + 0,3+ 0,3 + 0,4)105 ■2080- 0,0212 = 0,13 МПа.

Потери давления в кольцевом пространстве за ТБВК ранее

253

определены для участка длиной 3225 м, Пересчитаем ото зна чение на последнюю длину ТБВК I = 4125 м:

АА. г	‘4125			2,57 ! О6 -4125	3,29 МПа,
	3225			3225
Д/ VII'	ДРЧ1К-4125		0,04-10" -4125		=0.05 МПа.
Д/ VII'	— — — -----	~	—	"*~	=0.05 МПа.
	3225			3225

Вычисляем сумму потерь давления во всех элементах цир куляционной системы, за исключением потерь давления в до лоте, но формуле (4.3):

Д Р - Д Р д = К Д ^ , р ) • 1 ( Л / \ „ И Л / \ , Т ' А Г МК • Д ^ о =

-- {7,22 • !,4 + 0,9 + 3,29 -г 0,05 -г 0.75 + 0,13 + 0-36)10^ -14.1 МПа.

Рассчитываем резерв давления АРр для потерь в долоте по формуле (4.21) при Ь = 0,8:

ЛРр-~- /)АР„ - (АР - АР,) = 0.8 - 27.2 • Ю6" 14.1 - 10л 7.66 МПа.

Определим возможность использования гидромониторного зффекта, вычислив скорость течения жидкости в насадках до лота по формуле (4.221 при р = 0,95:

12 7,66 I О6
V,, = 0.95V 2080	-- 81,5 м/с.

Так как и8 > 80 м/с и перепад давления ЛР7 =7,66 МПа <

< ДРКр = 12 МПа, то бурение данного интервала возможно с использованием гидромониторных долот.

Приняв и = 80 м/с, найдём перепад давлений но форму ле (4.10) :

АРД - 2080-802 = 7.4 МПа. 2-0.952

Таким образом, расчётное рабочее давление в насосе со ставит:

ДР(/ - 14,1 ■I0f' + 7.4- 10" = 21,5 МПа.

Площадь промывочных отверстий вычисляется по форму ле (4.24):

= 0,0002625 м2.

В долоте установили три насадки. Их внутренний диаметр определяется по формуле (4.25):

4-2,625‘10~ = 0,0106 м.

ГЗя

254

Строим подробный рис. 5 график распределения давления в циркуляционной систем е в последовательности, излож ен ной выше.

Пример гидравлического расчёта циркуляционной системы при турбинном бурении

М етодики гидравлических расчётов при т у р бинном и роторном способах бурения мало отличаются друг от друга.

При расчёте дополнительно лишь необходим о учитывать перепад давления в турбобуре, а такж е меж ду ним и стенка ми скважины . Имея в виду излож енное выше, проделаем гид равлический расчё т в конспективной форме.

Предварительно вычислим параметры ср и Х (Д /\П). Значе ние Ф рассчитываем по формуле (4.2), скорость цд/ = 19,3 м/ч

— 5,36 • 1СГ3 м /с и расход Q = 0,04 м'/с:

V - — ---------------------~ W-

4 5.36.10 ’ 0 .2 6 9 ^ + 0 ,0 4

то. содержание шлама в потоке (1 - Ф) - 0.

Дейст вительные числа Rekn в кольцевом пространстве оп ределим по формул.е (4.6).

При это внутренний диаметр последней обсадной колонны примем равным диам етру долота d(: — 0,2699 м. Тогда

за турбобуром:
RcKn -		4 1120-0,04 ____ = 11187;
	к	■( 0,2699+ 0,240)	0,01
за УБТ-219:
Rt кп		4 -1120 0.04		= 11667;
Rt кп	к	(0,2699+ 0,219)-0,01		= 11667;
	к	(0,2699+ 0,219)-0,01
за УБТ-178:
Кем. - к		4-1120 0,04		= 12735;
Кем. - к		(0,2699+ 0,178)	0,01	= 12735;
за УБТ-140:
ReKкп		41120-0.04		= 13916.
ReKкп	к	(0.2699+0,140)	0,01	= 13916.
	к	(0.2699+0,140)	0,01

К ритические числа ReAP на однородны х участках кольцево го канала найдём но формуле (4.4|:

за турбобуром:

255

1120(0,2699-0,240)2 •5,0		0.58
1120(0,2699-0,240)2 •5,0		= 5962:
0.012		= 5962:
0.012
1120(0,2699-0,219>2	•5,0	0,58
1120(0,2699-0,219>2	•5,0	= 9296;
К.С к р — L 1 UvJ-f / , j		= 9296;
0,012

за УБТ-178:

1120(0,2699-0.178)2 -5,0

R e ^ =2100+7,3 = 16380;

0,012

за УБТ-140

	0.58
Rcjjy =2100+7,3	1120(0,2699-0.140)2 -5,0'
1----	О Ъы

= 23433.

Таким образом, в кольцевом канале за турбобуром и УБТ-219 режим течения турбулентный, за УБТ-178 и УБТ-140 — ламинарный.

Примем, что до глубины залегания подошвы слабого пласта Ln = 550 м скважина обсажена трубами, шероховатость которых 3'10 4 м. Коэффициенты Л*,, рассчитаем по формуле (4.10):

за турбобуром:

/	. ______________ „	. . .
-кп =0,107	1,46-3 10'4 -+- 100		= 0,042;
	0,2699-0,240	11187
за УБТ-219:		\ 0.25
7.КП =0,107 f	1,46 - 3 -10 ”4	\ 0.25
7.КП =0,107 f	1,46 - 3 -10 ”4	100	= 0,0887.
^0.2699-0,219		11667J

Найдём скорость течения жидкости на однородных участках кольцевого канала;

за турбобуром:

4-0,04

п = 3,34 м/с;

К11 - л-(0,26992 -0 ,2 4 2)

за УБТ-219:

4-0,04 г>кп = — = 2,05 м/с;

п (0,26992-0,2192) за УБТ-178:

256

«кп -	4-0,04		= 1,24	м/с;
«кп -	Jt(0,26992-0.1782)
за УБТ-140:
«кп =	4-0,04		=0,956	м/с.
	л (0,2699*-0,142)		=0,956	м/с.
	л (0,2699*-0,142)
Вычислим числа Сен-Венана по формуле (4.14):
за УБТ-178:
Seкп	5,0(0,2699-0,178) = 37,1,
	0,01	1,24
за УБТ-140:
Se,	5,0(0,2699-0,14) = 67,9.
кп	0,01 0,956
	0,01 0,956

Находим значение р по формуле (4.15): за УБТ-178:

Р к п = 1 -^ (А 2 +0,5-37,1-1) =0,63; за УБТ-140:

Ркп=1-^(л/1>2 +0,5-67,9-1) =0.71.

Потери давления вычислим по формулам (4.8) и (4.12): за турбобуром:

	1120-3,342-23,55		= 0,207 МПа;
ДТ’кп —0,042 2(0,2699-0,24)
за УБТ-219:
АД™ = 0,0387 1120-2,05-75			: 0,134 МПа;
	2(0,2699-0,219)
за УБТ-178:
АД	4-5,0-50	= 0,017 МПа;
кп	0,63(0,2699-0,178)
за УБТ-140:
АД-п . 4^0(550-75-50-23,55) ^				^
' кп	0,71(0,2699-0,14)

Местные потери от замков ЗШ-178 в кольцевом простран

стве определяются по формуле (4.16). При dM =	0,178 м, /т =
= 12 м.
17 Заказ 39	257

АР,мк	550-23,55-75-50	0,269^ -0,142
АР,мк	12	1120 0,956" = 0,003 МПа.
	12	^Q.26992 -0,1782

Суммируя значения ДРКП, получим:

1(АРКП) = 0,207 + 0,134 + 0,017 + 0,087 + 0,003 = 0,45 МПа. Найдём рКР по формуле (4.1):

9,5•106 -0,45■106	. з
рю, =—--------- 2------- = 1677 кг/ м .
1,0-9,81-550

Так как рКР > р, то условие недопущения гидроразрыва плас тов выполняется.

Вычислим потери давления внутри бурильной колонны. Для этого определяем критическое значение Рейнольдса на участ ке колонны с наибольшим внутренним диаметром. По форму ле (4.4) в ТБВ:

0.58

Reи, =2100+7,3 1 120- 0,1242 -5,0I =22313.

0,0 12

Действительные числа Рейнольдса определим по форму ле (4.5):

вТБВ:

=4- -1120-0,04 =4600]

1к -0,124-0,01

вУБТ-178:

4-1120-0,04 = 63379;

я-0,09-0,01

вУБТ-219:

Rer 4-1120-0,04 = 50930. я-0,112-0,01

Так как в ТБВ ReT > ReKP, то на других участках с меньши ми внутренними диаметрами это неравенство будет и подав но справедливо. Таким образом, в колонне везде течение тур булентное.

Значения коэффициента Хг внутри ТБВ и УБТ найдём по формуле (4.9):

в ТБВ:

\0.25

Хт —0,1Ч46-3-НГ4 100 = 0,0275;

0,124 46001

в УБТ-178:

258

/	л	100	\0,25
1 _л 1	1,46 ■3 -10~4		N	=0,0283;
Кт—U.J ■------------ +-------
	0,09	63379
в УБТ-219:			\0,25
/ 1,46'3'10-4 +		100		= 0,0277.
Хг = 0,1	0,112	50930

Потери давления внутри ТБВ и УБТ рассчитаем по форму ле (4.7):

вТБВ:

Щ= 0,0275 8-1120-0.042-1051,45 = 1,43 МПа;

л20,1245

вУБТ-178:

АРт=0,02838 1120 0,042 -50 = 0,348 МПа;

я20,095

в УБТ-219:

АРт=0,0277— 12°~0,042 75 = 0,171 МПа.

л20,1125

Местные потери от замков ЗШ-178 в колонне определяют ся по формуле (4.17):

				2
АРмт =	1051,45	У°Д24У		( 4	0,04-1120^1
АРмт =	У "	I	I -1	Р	=0,277 МПа.
	12	lo .io ij	‘j	(	л 0,1242 ,

Из таблицы 4.1. значения коэффициентов:

ас =1,1 -10s м~4, а&Р= 1,2 105 м'4, а я =0,9Ю5 м-4, а*. = 0,9■ 105 м'4.

Потери давления в наземной обвязке вычислим по форму ле (4.18):

АР0 = (1,1 + 1,2 + 0,9 + O^JIO5 -1120- 0,042 = 0,735 МПа.

Перепад давления в турбобуре рассчитаем по формуле (4.19):

= 6 • 106— (-5 ^ -1 = 8,75 МПа.

1200^0,032J

Потери давления в кольцевом пространстве за ТБВ ранее определены для участка длиной 401,45 м. Пересчитаем это зна чение на полную длину ТБВ L = 1051,45 м:

ДЛсп	0,087106-1051,45 n „„owrT
ДЛсп	------------------— = 0,228 МПа,
кп	401,45

17-

259

&Рlill	0,003-106 1051,45	=0,008 МПа.
	401,45

Вычисляем сумму потерь давления во всей циркуляцион ной системе, за исключением потерь давления в долоте, по формуле (4.3).

ДР - АРД= Х(ЛРтр) + Х(ЛРКП) + АРт + А/V + АЛ, +АРтв =

=(1,43 + 0,348 + 0,171 + 0,277 + 0,207 + 0,134 + 0,017 + 0,228 +

+0,008 + 0,735 + 8,75)106 = 12,4 МПа.

Рассчитываем резерв давления ДРР для потерь в долоте по формуле (4.21) при Ь = 08:

АРР = ЬАРН- (ДР - ДРд) = 0,8 • 22,3 • 106 - 12,4 ■106 = 5,44 МПа.

Определим возможность использования гидромониторного эффекта, вычислив скорость течения жидкости в насадках до лота по формуле (4.22) при ц = 0,95:

= 0,95. 2-5,44-106 =94 м/с.

1120

Так как bg > 80 м/с и перепад давления ДРд = 5,44 МПа <

<ДРКР = 7 МПа, то бурение данного интервала возможно с ис пользованием гидромониторных долот.

Приняв bg > 94 м/с, тогда расчётное рабочее давление в на сосе составит:

Рн = 12,4 • Ю6 + 5,44 ■106 = 17,84 МПа.

По графику 4.1. определим величину утечек Qy в зависимо сти от полученного значения ДРа = 5,44МПа и находим площадь промывочных отверстий долота по формуле (4.24):

Q , = 1.0 - ю 3 м3/с,

ф = 0,04-0,00149= 4,15-10" м 94

В долоте установим три насадки. Их внутренний диаметр определяется по формуле (4.25):

,15-10" = 0,0133 м. 3п

Строим на рис. 4.2 график распределения давления в циркуляционной системе в последовательности, изложен ной выше.

260

<<< < Предыдущая 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 / 7526 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги