- •Гидравлический расчет циркуляционной системы в процессе бурения скважины
- •1. Разбивка ствола скважины на интервалы
- •2. Методика гидравлического расчета
- •2.1. Определение диаметра скважины
- •2.2. Выбор плотности промывочной жидкости
- •2.3. Расчет коэффициентов потерь давления в элементах бурильной колонны
- •2.4. Определение расхода промывочной жидкости
- •2.5. Выбор диаметра цилиндровых втулок насоса
- •2.6. Выбор типа турбобура
- •2.7. Определение коэффициентов гидравлических сопротивлений при движении жидкости по трубам и в кольцевом пространстве
- •2.8. Нахождение эквивалентной длины бурильной колонны
- •2.9. Определение потерь давления в конце и начале интервала
- •2.10. Определение потерь давления в долоте и выбор гидромониторных насадок
- •2.11. Определение суммарных потерь давления в элементах циркуляционной системы
- •2.12. Вычисление коэффициента загрузки насосов
- •3. Построение графика давлений
- •4. Пример гидравлического расчета промывки скважины
2.11. Определение суммарных потерь давления в элементах циркуляционной системы
Потери давления в начале и в конце интервала определяются по формулам
(2.32)
2.12. Вычисление коэффициента загрузки насосов
Коэффициенты загрузки насосов в начале и в конце интервала определяются по формулам
(2.33)
Коэффициент загрузки насосов не должен быть большим 1,15.
3. Построение графика давлений
График давлений позволяет наглядно представить распределение давления в любой части циркуляционной системы буровой. Пример такого графика показан на рис. 3.
Рис. 3 График распределения давления в циркуляционной системе: 1 – турбобур с долотом; 2 – УБТ; 3 – ТБВ; 4 – ЛБТ; 5 – продуктивный пласт; 6 – слабый пласт
Сначала необходимо определить гидростатическое давление па забое скважины (при отсутствии циркуляции) для двух случаев:
в скважине, заполненной промывочной жидкостью плотностью , по формуле
(3.1)
в скважине, заполненной той же жидкостью, но содержащей частицы выбуренной породы плотностью
(3.2)
где
VM — механическая скорость бурения, м/с.
Построение графика целесообразно выполнять в следующей .последовательности.
1. Слева изобразить геометрию кольцевого канала и компоновку бурильного 'инструмента с соблюдением вертикального масштаба. В правой части построить координатные оси и выбрать масштаб давлений.
2. Провести тонкие горизонтальные линии через плоскости соединения УБТ с турбобуром и турбобура с долотом (горизонтали I—I и II—II).
3. Отложить значения Рс и Рс' на горизонтали II—II, получив точки d и d'. Соединив их с началом координат, получим линии изменения гидростатического давления в трубном и кольцевом пространстве (соответственно Od и Od').
4. От точки d' по горизонтали вправо отложить потери давления в кольцевом пространстве в конце интервала , взятые из формулы (2.24):
Получим точку d". Соединив ее с началом координат, найдем кривую Оd" изменения гидродинамического давления в затрубном пространстве при циркуляции.
5. Из точки d" восстановить вертикаль до пересечения с осью давления. Получим точку, соответствующую забойному давлению Р3 при бурении скважины.
6. .Через точку d" провести прямую параллельную Od (или на горизонтальной оси от начала координат отложить отрезок dd"). Тогда в пересечении с горизонталью I—I получим точку К, а на оси давления точку S.
7. Отложить на горизонтали от точки d" отрезок, соответствующий перепаду давления в долоте. Получим точку е. Для гидромониторного долота определена по формуле (2.28). Для долота с центральной промывкой берется из формулы (2.24):
.
8. Длина отрезка КК' равна сумме перепадов давлений в долоте и турбобуре .
Перепад давления в турбобуре берется из формулы (2.24);
.
9. На горизонтальной координате вправо от точки S отложить суммарные гидравлические потери в долоте, турбобуре и внутри бурильных труб. Получим точку S', т. е. длина отрезка
SS' = ++,где — потери давления внутри колонны бурильных труб в конце интервала, МПа. Значение находится из формулы (2.24):
.
10. Вправо от точки S' отложить отрезок, равный потерям давления в наземной обвязке , которые находятся нз формулы (2.24).
.
Получаем точку, соответствующую давлению в насосе в конце интервала
11. Выделив жирной линией соединения точек О, d", е. К', S', , получаем график изменения давления в циркуляционной системе. По графику можно сравнить давление в кольцевом пространстве на интересующей глубине при циркуляции промывочной жидкости с давлением , гидроразрыва слабого пласта. Для этого от подошвы слабого пласта провести горизонтальную линию до пересечении с левой ветвью графика и на оси найти давление в кольцевом пространстве. Необходимо, чтобы <.