2.10 Проектирование режима бурения

2.10.1 Расчет осевой нагрузки на долото

Осевая нагрузка на долото G, Н, определяется из условия объемного разрушения пород на забое скважины, исходя из твердости горных пород по штампу.

G = Р_ш · F_к , (10)

где Р_ш – твердость пород по штампу, МПа;

F_к – площадь контакта вооружения долота с забоем, м²;

F_к = 0,4Σℓ_iв₃, (11)

где

ℓ_I – средняя сумма длин зубьев по образующей от трех шарошек долота, м;

в₃ – ширина площадки притупления зубьев долота с условием вдавливания в породу, м;

Максимальную нагрузку на долото определяем по формуле:

G_max = Р_ш^max F_к, (12)

где Р_ш^max – максимальная твердость по штампу, МПа;

Д инамическую составляющую осевой нагрузки на долото вычисляем по следующей формуле:

G_д = 0,15 · G_max , (13)

Рассчитаем осевую нагрузку на долото для интервала условно одинаковой буримости 30-710м.:

F_к = 0,4·0,195·0,0037=2,88· 10^-4, м²;

G=100·10⁶·2,88·10^-4=28800 Н;

G_max = 480·10⁶·2,88·10^-4=138240 Н;

G_д = 0,15·138240=20736 Н,

Расчёт для остальных интервалов условно одинаковой буримости производится по той же методике, что и интервал 30-710м. Исходные данные необходимые для расчёта и результаты вычислений сведены в таблице 20.

Таблица 20 – Осевая нагрузка на долото

Интервал, м	Σℓi, м	bз, м	Fк, 10^-4 м	Рш, МПа	G1, Н	Gmax, Н	Gср, Н	Gд, кН
30-710 710-1350 1350-2520 2520-2870	195 127 127 109	0,0037 0,0045 0,0045 0,0050	2,8 2,3 2,3 2,2	100-480 480-640 640-730 730-840	28800 110400 147200 160600	138240 147200 167900 184800	83520 128800 157550 172700	20736 22080 25185 27720

2.10.2 Расчет максимальной величины давлений на выкиде буровых насосов

Для расчета максимального давления на выкиде буровых насосов , МПа, при бурении с забойными двигателями применяем формулу:

, (14)

где

G_max - максимальная осевая нагрузка на долото, кН;

G_вр - вес вращающихся элементов турбобура (забойного двигателя), кН;

Т_п - осевая нагрузка на осевую опору двигателя, кН; Т_п =25 кН;

, (15)

где

d_ср - средний диаметр турбинок, м ;

Р_оч - давление необходимое для очистки забоя от выбуренной породы, МПа;

, (16)

г де

Q_min – расход промывочной жидкости, достаточной для хорошей очистки скважины от выбуренной породы, л/с;

N_оч - мощность, расходуемая на подъем шлама над забоем скважины (на "очистку" забоя), кВт;

, (17)

где

D_с - диаметр скважины с учетом коэффициента уширения, м;

_п, ₁ - соответственно, плотность породы и промывочной жидкости, поступающей на забой, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

V_м - механическая скорость проходки, м/с;

L_c - глубина скважины ила интервал бурения, м;

, (18)

где

V_кп - скорость в кольцевом пространстве, м/с;

F_кп – площадь кольцевого пространства, м²;

, (19)

где V_в - скорость ветания, м/с;

, (20)

где d_ч – условный диаметр частиц выбуренной породы, м;

, (21)

, (22)

где F_скв – площадь скважины, м²;

, (23)

где F_тр – площадь труб, м²;

Р_др - давление необходимое для доразрушения забоя, МПа;

, (24)

где ₁ - плотность промывочной жидкости, поступающей на забой, кг/м³;

V_и – скорость истечения из насадок долота, м/с;

, (25)

где G_т- вес турбобура, кН, G_т=40,6 кН,

G_вр- вес вращающихся элементов турбобура, кН;

b -коэффициент учитывающий архимедову силу:

, (26)

Исходные данные и результаты вычислений сносим в таблицу 22

Таблица 21 Результаты расчета: потери давления в циркуляционной системе

Элементы циркуляционной системы	Потери давления, МПа
1	2
Внутренняя полость труб: -УБТ -СБТ -ЛБТ кольцевое пространство: -УБТ -СБТ -ЛБТ Промывочные отверстия долота Замки СБТ Наземная обвязка Во всей системе	0,02 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 3,73 0 0,44 4,25

Рассчитаем максимальное давление на выкиде буровых насосов при бурении с забойными двигателями для интервала 30-710м.:

, МПа;

, м²;

, Па;

, Вт;

, м³/с;

, м²;

, Н;

МПа;

,

Для всех остальных интервалов расчёт максимального давления на выкиде буровых насосов рассчитывается по той же методике, что и для интервала 30-710м.

Т аблица 22 – Максимальное давление на выкиде буровых насосов

Интервал,м	Dc, м	Fр, м^2	Nоч, Вт	ρп кг/м^3	ρж кг/м^3	ρ2, кг/м^3	dч, м	Vмех, м/с	Gвр, КН	Fкп, м^2	Qmin м^3/с	Pоч,ММПа	Pmax,МПа	Pдт, МПа
30-710 710-1350 1350-2520 2520-2870	0,3838 0,2698 0,2698 0,2698	0,01766 0,01227 0,01227 0,01227	11168,76 12480,42 8454,65 8233,3	2000 2150 2100 2100	1170 1100 1100 1100	1180 1110 1110 1110	0,005 0,008 0,008 0,008	0,0167 0,0167 0,006 0,005	7,34 17,24 17,24 17,24	0,103 0,044 0,044 0,044	0,035 0,021 0,024 0,021	0,32 0,59 0,35 0,38	13,01 10,87 13,73 14,27	1,17 3,4 6,3 6,67