Модернизация системы приготовления бурового раствора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
5. Гидравлические расчеты при промывке скважины
Исходные данные:
Диаметр самой крупной частицы остающейся во взвешенном состоянии:
(6.1)
где - динамическое напряжение сдвига; - экспериментальный коэффициент, значение которого зависят от диаметра.
(6.2)
где - диаметр наибольшей частицы, оставшейся во взвешенном состоянии; а - коэффициент обтикания частицы.
Поскольку 2,1<3, режим обтекания ламинарный. Из справочников, найдем найдем эксперементальную функцию ; она будет равна .
Найдем скорость падения частицы:
(6.4)
Для плоских частиц коэффициент формы частицы .
- коэффициент сопротивления движению, зависящий от конфигурации частицы.
Требуемая скорость подъема частиц шлама :
(6.5)
- диаметр скважины; d - наружний диаметр бурильных труб; - скорость проходки; - объемная доля твердых частиц.
Приняв ; в скважине с параметрами ; d=127 мм, .
Найдем:
(6.6)
Если принять , что очень близка к полученому значению.
Необходимая скорость восходящего потока бурового раствора
Определив скорость , необходимую для транспортирования шлама к устью скважины, можно вычислить требуемый расход бурового раствора, обеспечивающий вынос частиц разбуриваемой породы.
(6.7)
- площадь сечения кольцевого пространства между стенками скважины и бурильных труб.
Если форма частиц шлама близка к правильному многограннику, то минимально необходимое значение расхода при ламинарном режиме течения бурового раствора, обеспечивающее качественную очистку ствола скважины, можно определить:
(6.8)
- пластическая (структурная) вязкость; - характерный размер частиц шлама; - число Рейнольдса, характеризующее режим обтекания частицы средой.
(6.9)
(6.10)
(6.11)
(6.12)
(6.13)
- параметр Архимеда; - параметр Хедстрема для частицы; - число Хедстрема для кольцевого сечения; - коэффициент влияния формы частицы и стенок канала при ламинарном обтекании; - коэффициент влияния формы и стенок канала при турбулентом обтекании;
Параметры Архимеда и Хедстрема
(6.14)
(6.15)
Критический параметр
(6.16)
При
(6.17)
Если , то качественная очистка ствола скважины возможна при ламинарном режиме течения бурового раствора в затрубном пространстве скважины.
.1 Гидравлические потери
Вычислим 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 и средним внутренним диаметром ; ниже скважина бурилась долотами ; по данным кавернометрии средний диаметр открытого ствола ; бурилбная колона включает УБТС-146 длиной и внутренним диаметром , стальные бурильные трубы ТБВК диаметром 114,3 мм ( внутренний диаметр ), наименьший внутренний диаметр высаженных концов 76 мм;бурильный замок ЗУК-146 диаметром (наименьший внутренний диаметр ); ведущую трубу 112х112 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: режим бурения
Скорость течения в участках циркуляционной системы при определяется:
(6.18)
где - площадь сечения кольцевого пространства между стенками скважины и бурильных труб, .
В кольцевом пространстве между скважиной и УБТ
В кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами
В бурильных трубах
В УБТ
В кольцевом пространстве между обсадной колонной и бурильными трубами
Число Хедстрема найдем из выражения:
(6.19)
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 находим из выражения
(6.20)
Находим число Рейнольдса для соответствующих участков циркаляционой системы
Критическая скорость течения находим из выражения
(6.21)
Для всех участков циркуляционной системы
Поскольку , режим течения в бурильной колонне турбулентный, а в кольцевом пространстве, где , - ламинарный.
Гидравлические потери находим
(6.22) (6.23)
(6.24)
где - коэффициент гидравлических сопротивлений труб; - длина труб; - для труб круглого поперечного сечения; - для кольцевого пространства; для УБТ на 10-15% меньше, чем для стальных труб.
В бурильных трубах
В УБТ
В кольцевом пространстве между скважиной и УБТ
(6.25)
(6.26)
где - безразмерный коэффициент, определяемый по кривым а зависимости от числа Сен-Венана - Ильюшина.
В кольцевом пространстве между скважиной и бурильными трубами
где Sen - число Сен-Венана - Ильюшина.
В кольцевом пространстве между обсадной колонной и бурильными трубами
Потери давления в бурильных замках найдем из выражения
(6.27)
(6.28)
где число замков
Потери давления в сужениях кольцевого пространства бурильными замками
(6.29)