Файл: Стратиграфия и литология нефтегазоносных комплексов пород.doc

Вычислим потери давления при бурении под эксплуатационную колонну.

Для определения величины Σ(РКП) вычисляем линейные и местные потери давления в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы слабого пласта. Определяем критическое значения числа Рейнольдса промывочной жидкости Reкр, при котором происходит переход от структурного режима к турбулентному для течения в кольцевом канале:

	ReКР = 7,3·Не0,58+2100	(5.10)
где	Не - число Хедстрема, которое определяется из выражения:
	 (d  d )2  Не 0 С 2 Н  ,	(5.11)
где	 – пластическая вязкость промывочной жидкости, Па с; τ0 – динамическое напряжение сдвига, Па. Тогда получим: Reкр  2100  7,3 0,2159  02,1272 7,20,58 13140 1200 за ТБПК  0,015  2 0,58 1200  Reкр  2100 7,3 0,215902,178 7,2  6206  0,015  за УБТС 0,58 12000,21590,1952 7,2 Reкр  2100 7,3 0,0152   4159 за ВЗД 

Действительные числа Рейнольдса при течении жидкости в кольцевом пространстве и в трубах вычисляется по формуле:

ReКП _ _КП d_C  d_H^ _ 4Q

 dC  dH, (5.12)

R e_КП 13851 за ТБПК

R e_КП  7243 за УБТС

R e_КП  6944 за ВЗД

Если в бурильной колонне действительные числа ReКП > ReКР, то движение жидкости в кольцевом канале происходит при турбулентном режиме и потери давления определяются по формуле Дерси-Вейсбаха:

КП²

РКП КП  l

2dC  dH  , (5.13)

где l - длина секции бурильных труб одинакового диаметра

---

, м; UКП - средняя скорость жидкости в кольцевом канале:

4Q

КП  2 2

d_C  d_H ^

КП — коэффициенты гидравлического сопротивления трению в кольцевом пространстве. Его значение следует вычислить по формуле:

0,25

КП  0,107 d1,С46dkН  Re100КП  , (5.14)



где k - шероховатость примем для стенок трубного и обсаженных участков затрубного пространства равной 3 · 10-4 м, а для не обсаженных участков затрубного пространства 3 · 10-3 м.

В нашем случае ReКП > ReКР, движение жидкости в кольцевом канале происходит при турбулентном режиме.

Найдем среднюю скорость жидкости в кольцевом канале и коэффициенты гидравлического сопротивления трению в кольцевом пространстве.

40,018

за ТБПК КП  3,140,21592 0,1272 1,17 м/с 

_КП _ 0,107__ 1,460,003 _ 100 _^0,25 _ 0,052

0,21590,127 13851

40,018

 

за УБТС КП 3,140,21592  0,1782  2,43 м/с

 1,460,003 100 ^0,25

_КП  0,107    0,043

0,21590,178 7243

40,018

_{за ВЗД} КП  3,140,21592  0,1952  4,3 м/с

_КП _ 0,107__ 1,460,003 _ 100 _^0,25 _ 0,073

0,21590,195 6944 _м/с

Определим потери давления в кольцевом канале.

12001,17²

Р_КП  0,052 1797,5  0,86

за ТБПК 20,21590,127 МПа

12002,43²

Р_КП  0,064 72,3  0,29

за УБТС 20,21590,178 МПа

Р_КП  0,073 1110^4,32 7,3  0,27

за ВЗД 20,21590,195 МПа

Если полученные значения ReКП < ReКР, то движение жидкости везде в кольцевом канале происходит при ламинарном режиме, то определяется число Сен - Венана по формуле:


SКП _₀ d_C  d_H ^ _₀ d_C  d_H ² d_C  d_H 


UКП 4Q (5.16)

Рассчитываются потери давления по длине кольцевого пространства по формуле :

40 l

РКП 

КП dС  dН  (5.17)

Местные потери давления от замков в кольцевом пространстве определяются из выражения:

2

МК ll  dC2 dH2 1 UКП2

Р   dC2 dM2   , (5.18) T 

где lТ - расстояние между замками, м; dм - наружный диаметр замкового соединения, м; l - длина колонны, м.

---

Рмк  179712,5  00,,216216²₂ _00,,127170₂² 1^_² 12001,17₂  0,12 <sub>МПа

</sub>

Суммируя значение ΔРКП получим общие потери в кольцевом пространстве.

Σ(РКП) = 0,86 + 0,29 + 0,27 + 0,12 = 1,54 МПа.

Для определения потери давления внутри бурильных труб также определяем значение критических чисел Рейнольдса в бурильной колонне.

12000,1086² 2^0.58

в ТБПК: _{кр } 0,0152 _  8724 Re  2100  7,3 

12000,08² 2^0.58

в УБТС: Re_кр  2100  7,3_^ 0,0152 _  6747

Вычислим действительные числа Рейнольдса жидкости в трубах и в замковых соединениях, составляющих бурильную колонну по формуле:

ReTР  T dT  4Q  dT 

(5.19)

R e_ТР  26274 в ТБПК:

R e_ТР  35668 в УБТС:

Если в бурильной колонне действительные числа ReТР > ReКР, то движение жидкости в трубах происходит при турбулентном режиме и потери давления определяются по формуле Дерси-Вейсбаха :

Р_T T  T2 l T  82Q25 l

2dT  dT , (5.20)

λТ – коэффициент гидравлического сопротивления трения в трубах. Его

значение следует вычислить по формуле :

0,25

T  0,11,46dTk  Re100TР  (5.21)



В нашем случае ReТР > ReКР, движение жидкости в трубах происходит при турбулентном режиме. Рассчитываем значение коэффициентов гидравлического сопротивления.

_T _ 0,1__1,460,0003 _ 100 _^0,25 _ 0,03

в ТБПК:  0,108 26274

_T _ 0,1__1,460,0003 _ 100 _^0,25 _ 0,03

в УБТС:  0,08 35668

Определим потери давления в трубном канале.

 Р_T  0,03 3,49

в ТБПК: МПа



---

Р_T  0,03 0,26

в УБТС: МПа

Местными потерями давления в приваренных концах ТБПК пренебрегаем. Σ(РТР) = 3,49 + 0,26 = 3,75 МПа.

Если полученные значения ReТР < ReКР, то движение жидкости в трубах происходит при ламинарном режиме, то определяется число Сен ‒ Венана по формуле:

ST 0 dT 0 dT2 T 4Q

(5.22)

Определяется коэффициент Т по рисунку 5.1

Рассчитываются потери давления в трубах по формуле:

40 l

РТ 

^_T ^d_T (5.23)

Потери давления в местных сопротивлениях внутри труб определяется по формуле:

Т² l

РМТ  

^{2 l}_T , (5.24)

где  - коэффициент сопротивления, который вычисляется по формуле:

2

^ 2^ ^dd^Cc²2 ^^dd^MH²2 _1^ (5.25)

_

Средняя скорость жидкости в трубах находим по формулам:

UТ  4^Q2

^d_T (5.26)

Потери давления в наземной обвязке находятся по формуле:

Р_о  _С _Ш _В _К Q² , (5.27)

где ^{С Ш В К} коэффициенты гидравлических сопротивлений различных элементов обвязки:

с 1,1105М4;ш 1,2105М4;  0,9105М4;К 1,8105М4.

Р_о  1,11,2  0,9 1,810⁵ 12000,018²  0,46 _МПа.

Перепад РГ вычисляется по формуле:

РГ  1Ш  g  L, (5.28)

где (1 - φ) - содержание шлама в промывочной жидкости:

Q



 ₂

^м d^c  Q

4 , (5.29)

где vм - механическая скорость бурения, м/с.

  0,980

Р_Г  10,980260012009,811880  0,51МПа

Перепад РЗД найдем по формуле:

Ртабл бр Q2

РЗД  2

табл

---

Qтабл , (5.30)

где Ртабл – перепад давлений при расходе Qтабл бурового раствора с плотностью ρтабл, Па.

9,810⁶ 12000,018²

Р_ЗД  10000,035₂  7,51 МПа

Вычислим сумму потерь давления во всех элементах циркуляционной системы за исключением потерь давления в долоте.

Р1,543,750,460,517,5113,77 _МПа

Резерв давления на долоте определяется по формуле:

РР bРH Рi , (5.31)

где b – коэффициент, учитывающий рабочее давление нагнетания насосов. Должно быть, согласно правилам ведения буровых работ, меньше паспортного на 20-25 %.

Р_Р  0,802410⁶ 13,7710⁶  5,43_МПа

Возможность гидромониторного эффекта, скорость течения жидкости в насадках долота определяется по формуле [7]:

2Р

U Д  Р

^ , (5.32)

где — коэффициент расхода, значение которого следует принимать равным

0,95.

U Д  0,95 25,43106  90,4

---