Гидравлическая программа промывки скважины

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:

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

2. 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.

     Если  V_^э< V_^kp, и режим течения ламинарный , то гидродинамическое давление P_^гд, зависящие от V_^э можно рассчитать по формуле (1.7). Неравенство V_^э< V_^kp также характеризует условие, ограничивающие максимальную скорость спуска колонны.

     Если  V_^э> V_^kp,то P_^гд можно рассчитать по формуле (1.6). Поскольку при спуске составной бурильной колонны в скважину сложной конструкции скорость V_^э по длине скважины изменится, P_^гд вычисляют отдельно для каждого интервала, а результаты суммируют. 

     Пример 2:

     Воспользовавшись  условием и решением примера 1, рассчитать гидродинамическое давление, возникающие в кольцевом пространстве при спуске бурильной колонны с обратным клапаном

     Решение: Примем Vт= 1,5 м/с, тогда скорость течения бурового раствора в кольцевом пространстве между УБТ и скважиной по формуле (1.29)

     

     Для остальных участков циркуляционной системы аналогично получаем V_^э=1м/c и V_^э=1,3м/c

     Критическая скорость по формуле (1.21) для рассматриваемые участков 1,74;1,71;1,71 м/с ( из примера 1). Оценка по критерию V_^kp показывает, что во всех трех интервалах ламинарный режим будет обеспечен, если максимальная скорость спуска  V_^т <1.71 м/с. Принимая V_^т =1,7 по формуле (1.9)

     

     Аналогично  для остальных участков Sen_^k =49.02 и 31,2

     Гидродинамическое давление из уравнения (1.7)  для участка между УБТ и скважиной

     

Где β_^к=0.48 ( график 1 кривая 2)

     Путем аналогичных расчетов для остальных  участков имеем:

     

     Суммарное гидродинамическое давление в кольцевом  пространстве при спуске бурильной  колонны с обратным клапаном:

       
 
 

Заключение.

   Гидравлическая  программа промывки скважин должна обеспечивать достижение наивысших технико-экономических показателей, Она считается эффективной, если:

• гидравлическая мощность расходуется в основном на долоте, обеспечивая как его очистку н предупреждение повторного истирания шлама, так и максимальный гидромониторный эффект;
• обеспечен максимально полный вынос выбуренной породы к очистным устройствам;
• компенсировано пластовое давление покоящимся буровым раствором, а избыток давления на пласт за счет гидравлических потерь при циркуляции раствора (повышение эквивалентной плотности) минимальный и не вызывает поглощений или гидроразрыва пласта.

   Гидравлическая  программа изменяется варьированием  геометрии циркуляционной системы, расхода бурового раствора и его свойств, характеризующихся плотностью и структурно-реологическими показателями. При заданных конструкции скважин и пластовых давлениях возможность оптимизации гидравлической программы может быть реализована путем регулирования расхода и структурно-реологических показателей бурового раствора.

     В отличие от отечественной практики за рубежом стремятся осуществлять промывку скважины при низких скоростях  циркуляции, обеспечивая в затрубном пространстве структурный режим течения, эпюра скоростей которого достаточно спрямлена. При таком режиме процесс выноса шлама менее энергоемкий и приводит к меньшей эрозии стенок скважины,

В этих условиях важнейшим фактором, определяющим эффективность выноса шлама, являются реологические свойства раствора, особенно соотношение его пластической вязкости с динамическим сопротивлением сдвигу в процессе течения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы.

 
 

1. Булатов А.И., Макаренко П. П., Проселков Б.П. Буровые  промывочные и тампонажные растворы: Учебное пособие  для вузов.-М.:Недра, 1999.
2. Булатов А.И. Технология промывки скважин/ А.И. Булатов, Ю.М. Проселков, В.И. Рябченко. .-М.:Недра, 1981.
3. Ганджумян Р.А. , Калинин А.Г., Никитин Б.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин: Справочное пособие. -М.:Недра, 2000
4. http://www.twirpx.com/ - Интернет - библиотека книг.