Приклади розв’язування задач 1 страница

Задача 3.1 Розрахувати параметри режиму буріння при роторному способі для таких вихідних даних:

- інтервал буріння – 4050 – 4200 м;

- типорозмір долота – 190,5 СЗ – ГНУ;

- довжина (глибина) проміжної колони – 3000 м;

- зовнішній діаметр проміжної колони – 219 мм;

- товщина стінки проміжної колони – 10,16 мм;

- об’ємний коефіцієнт кавернометрії – 1,09;

- зовнішній діаметр бурильних труб – 114,3 мм;

- товщина стінки бурильних труб – 10,9 мм;

- бурильні труби типу ТБПН;

- густина промивальної рідини – 1250 кг/м³;

- зовнішній діаметр обважнених бурильних труб – 146мм;

- внутрішній діаметр обважнених бурильних труб – 68мм;

- твердість гірської породи за штампом – 1100 МПа;

- свердловина вертикальна;

- зенітний кут - 2º;

- пластична в’язкість промивальної рідини – 0,02 Па•с;

- динамічне напруження промивальної рідини – 5 Па.

Розв’язуння:

1. Проектування осьового навантаження на долото.

Осьове навантаження на долото визначаємо з умови об’ємного руйнування гірської породи за питомим навантаженням та твердістю і площею контакту:

Для середніх порід (таблиця 3.1). Виберемо

Для долота 190,5 СЗ контактна площа становить 180 мм², (таблиця 3.2)

Допустиме (паспортне) навантаження на долото 190,5 СЗ – ГНУ

Розраховане значення осьового навантаження на долото порівнюємо з допустимим і вибираємо таке навантаження, яке задовольняє умову:

Таким чином, вибираємо осьове навантаження на долото

Визначимо довжину обважнених бурильних труб, яка забезпечує таке осьове навантаження на долото:

де коефіцієнт резерву,

маса одного метра ОБТ, кг/м; для ОБТЗ2 – 146 ;

густина промивальної рідини, кг/м³;

густина матеріалу ОБТ (сталі), кг/м³; ;

Розраховане значення ОБТ заокруглюємо в більшу сторону до величини, яка кратна довжині свічки. .

Таким чином, довжина 146 мм обважнених бурильних труб становить .

2. Проектування швидкості обертання долота.

Швидкість обертання шарошкового долота визначимо із умови забезпечення необхідного часу контакту зуба долота з породою за формулою:

Ротор Р – 700 бурової установки БО 3Д – 86 має таку частоту обертання:

Таблиця – 3.8 частоти обертання ротора на різних передачах

Враховуючи глибину та умови буріння, вибираємо другу передачу, при якій частота обертання становить 84 об/хв. Тоді швидкість обертання долота буде рівна:

3. Проектування витрати промивальної рідини.

Витрату промивальної рідини визначаємо із двох умов:

а) очищення вибою свердловини від вибуреної породи за формулою:

При роторному способі беремо = 0,5 м/с

б) транспортування шламу в кільцевому просторі за формулою:

Приймаємо мінімально необхідну швидкість висхідного потоку

Кільцевий простір складається з двох ділянок – закріпленого обсадною колоною та незакріпленого (відкритого ствола). Тому визначимо витрату окремо для кожної ділянки.

Закріплений інтервал

де внутрішній діаметр проміжної колони;

зовнішній діаметр бурильних труб;

Незакріплений інтервал (відкритий ствол)

де k – коефіцієнт кавернометрії.

З розрахованих значень витрати промивальної рідини вибираємо найбільше (), яке узгоджуємо з технічною характеристикою бурового насоса УНБ – 600А даної бурової установки. Таку витрату можна отримати при роботі одного насоса з втулками діаметром 150 мм.

При коефіцієнті наповнення 0,8 продуктивність бурового насоса становитиме:

теоретична (паспортна) витрата бурового насоса при даному діаметрі циліндрових втулок, м³/с.

При такій витраті насос створює максимальний тиск 19 МПа.

Таким чином, нами запроектовані такі параметри режиму буріння:

Після визначення режимних параметрів () перевіримо можливість їх реалізації.

4. Осьове навантаження на долото та швидкість обертання перевіримо за крутним моментом, який не повинен перевищувати момент, що передається ротору.

М₀ = 4500·D_Д

Для порід середньої твердості а₀=0,75;

М₀ = 4500·0,1905=857,25 Нм

l_бт=L_св – l_обт

l_бт=4200 – 252=3948 м

Для бурової установки БО 3Д – 86 потужність приводу ротора становить

.

Таким чином, крутний момент, який передається ротору, при бурінні свердловини глибиною 4200 м менший ніж момент, який передається ротору.

5. Для перевірки реалізації витрати промивальної рідини зробимо гідравлічний розрахунок. Для цього визначимо гідравлічні втрати тиску в елементах циркуляційної системи за формулою (2.36)

Для визначення втрат тиску в трубах і кільцевому просторі визначимо режим руху промивальної рідини в залежності від якого виберемо ті чи інші розрахункові формули. Для цього визначаємо фактичне та критичне число Рейнольдса.

Визначимо втрати тиску в бурильних трубах:

Оскільки, (18933,6>8962,2), то режим руху промивальної рідини турбулентний.

При турбулентному режимі руху рідини втрати тиску в бурильних трубах визначаємо за формулою Дарсі – Вейсбаха.

Визначимо втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами.

Втрати тиску у кільцевому просторі складаються із втрат у відкритому стволі (незакріпленому інтервалі) та втрат у закріпленому інтервалі (на довжині проміжної колони).

Визначимо втрати тиску у кільцевому просторі за бурильними трубами в інтервалі відкритого ствола.

Довжина відкритого ствола становить:

де довжина свердловини, м;

довжина проміжної колони, м;

довжина ОБТ, м.

Визначимо режим руху промивальної рідини в кільцевому просторі у відкритому стволі.

Оскільки (5593,4<8286,1), то режим руху ламінарний.

При ламінарному режимі руху промивальної рідини втрати тиску визначаємо за формулою (2.15)

Коефіцієнт визначимо графічно. Для цього визначимо параметр Сен-Венана:

За графіком

Визначимо втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами в інтервалі проміжної колони (закріпленому інтервалі)

(5595,4<8268,5)

Отже, режим руху ламінарний.

За графіком

Сумарні втрати тиску в кільцевому просторі за бурильними трубами становлять:

Втрати тиску в бурильних замках

Визначимо втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі у відкритому стволі (незакріпленому інтервалі)

Визначимо втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі у закріпленому інтервалі (на довжині проміжної колони)

Тоді, сумарні втрати тиску від бурильних замків в кільцевому просторі становлять

Втрати тиску в бурильних замках всередині бурильної колони відсутні, оскільки діаметри прохідного отвору бурильного замка і труби однакові.

Визначимо втрати тиску в обважнених бурильних трубах.

Оскільки (25759,3>6902,3), то режим руху турбулентний.

Визначимо втрати тиску у кільцевому просторі за обважненими бурильними трубами

(5077,2<5687,8), режим руху ламінарний.

За графіком

Визначимо втрати тиску в наземній обв’язці бурової:

Запроектуємо таку обв’язку:

Умовний діаметр стояка – 114 мм, ;

Діаметр прохідного отвору бурового шланга – 76 мм, ;

Діаметр прохідного отвору вертлюга – 75 мм,

Діаметр прохідного каналу ведучої труби – 74 мм, ;

Резерв тиску, який можна реалізувати в долоті, визначаємо як різницю між тиском, який створює насос при вибраному діаметрі втулок та сумою втрат тиску в елементах циркуляційної системи.

За значенням втрат тиску в долоті визначимо можливість використання гідромоніторного ефекту при бурінні інтервалу 3000 – 4200 м.

Для цього визначимо швидкість руху рідини в промивальних отворах долота

Через те, що швидкість витікання промивальної рідини з отворів долота менша ніж 80 м/с (27,4м/c<80м/с), то при бурінні всього інтервалу 3000 – 4200 м, використовувати гідромоніторні долота не можна.

Визначимо, при бурінні якого інтервалу (до якої глибини) можна використовувати гідромоніторні долота.

Для цього визначимо, які будуть втрати тиску в долоті при швидкості витікання рідини з насадок більшою ніж 80 м/с.

Допустимо, що

Визначимо допустиму глибину буріння, на якій можна використовувати гідромоніторні долота:

де втрати тиску, відповідно, в бурильних трубах, кільцевому просторі за бурильними трубами та бурильних замках в обсадженому інтервалі (на довжині обсадної колони), Па;

втрати тиску, відповідно, в бурильних трубах, кільцевому просторі за бурильними трубами та бурильних замках в необсадженому (незакріпленому обсадною колоною) інтервалі (відкритому стволі).

Визначимо втрати тиску в бурильних трубах на довжині проміжної колони

Допустима глибина буріння менша ніж довжина проміжної колони. А це значить, що при витраті в 0,022 м³/с і тиску насоса 19 МПа в інтервалі 3000 – 4200 м використовувати гідромоніторні долота не можна.

Визначимо фактичну швидкість витікання промивальної рідини із отворів долота з центральною системою промивання.

Таким чином, буріння інтервалу 4050 – 4200м замість запроектованого долота 190,5СЗ – ГНУ з гідромоніторною системою промивання використовуємо долота з центральною системою промивання, оскільки тиск, який створює насос при вибраній витраті і діаметрі циліндрових втулок, недостатній для забезпечення гідромоніторного ефекту.

Параметри режиму буріння при бурінні інтервалу 4050 – 4200м такі (таблиця 3.9)

Таблиця 3.9 - Параметри режиму буріння

Для того, щоб можна використовувати долота з боковою гідромоніторною системою промивання при бурінні інтервалу 3000 – 4200м необхідно зменшити витрату промивальної рідини. Розглянемо таку умову. Для цього зменшимо витрату промивальної рідини.

Вибираємо діаметр циліндрових втулок насоса УНБ-600А 140 мм. При цьому діаметрі теоретична витрата 0,0233 м³/с, а максимальний тиск 22,5 МПа.

Фактична витрата насоса з врахуванням коефіцієнту наповнення 0,8 становить:

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 125; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!