Расчет потерь давления при промывке скважины

Исходные данные:

Глубина скважины = 2900 м Диаметр скважины с учетом уширения D_c = 0,156 м Способ бурения роторный Глубина спуска предыдущей колонны Н_ПК = 2720 м.

Средневзвешенный внутренний диаметр предыдущей колонны D_пв = 0,152 м Плотность бурового раствора _бр = 1100 кг/м Динамическое напряжение сдвига ф_о = 1,20 Н/м Структурная вязкость раствора з_бр = 0,010 Н с/м Подача бурового насоса Q = 0,010 м³/с Допускаемое давление насоса р_н = 25,0 МПа Компоновка бурильной колонны Длина УБТ 1-й секции L_у1 = 200 м Диаметр УБТ D_y1 = 0,120 м Внутренний диаметр УБТ d_yв1 = 0,064 м Длина 1-й ступени из труб ТБИ L_б1 = 2700 м Диаметр первой (снизу) ступени D_б1 = 0,0889 м Толщина стенки д_б1 = 0,935 м Принимаем в качестве базовых бурильные трубы первой секции.

• а) Коэффициент потерь давления в проходных каналах манифольда, А выбираем из таблицы 2 [3, стр. 7]. В соответствии с типом манифольда, зависящим от возможной глубины бурения буровой установки, и выбранными базовыми трубами, А = 0,119.
• б) Коэффициент потерь давления в базовых бурильных трубах В

где d_б — внутренний диаметр базовых бурильных труб, м.

d_б = (D_б1 — 2· д_б1)·10^-3 = (0,0889 — 2 · 0,935) = 0,0702 м;

в) Для вычисления коэффициента потерь давления в кольцевом пространстве Е предварительно определяем средневзвешенный наружный диаметр бурильной колонны.

а) При движении жидкости по трубам.

Скорость движения жидкости по базовым бурильным трубам.

Приведенное число Рейнольдса.

Так как Re*_кп > 2300, то режим течения турбулентный и.

б) При движении жидкости кольцевому пространству.

Скорость течения жидкости в кольцевом пространстве.

Приведенное число Рейнольдса.

Так как Re*_кп > 1600, то режим течения турбулентный.

Находим эквивалентную длину бурильной колонны в конце интервала Так как трубы имеют высадку наружу, то дополнительные потери давления в бурильных замках не определяем Эквивалентная длина бурильной колонны в конце интервала.

L_э = L_б1 + L_y1 · (d_б1/d_y1)⁵ = 2700 + 200· (0,0702/0,064)⁵ = 3018 м.

Определяем потери давления в циркуляционной системе в конце интервала без перепада давления на долоте р = (А· л_тр + В· L_эк +Е· L_тр + Е· L_к·л_кп + С)· с_бр · Q² · 10² = (0,119· 0,0245 + 0,48 450· 3018·0,0245 +0,4 930· 2900·0,0307+0)·990·0,010²·10² = 4,5 МПа.

Рассчитываем резерв давления на долоте р_д = р_н — р_к = 25,0 — 4,5 = 20,50 МПа.

Вычисляем возможную скорость движения в промывочных отверстиях долота при коэффициенте расхода х= 0,95.

Принимаем v_д = 85 м/с.

Вычисляем потери давления в долоте.

Вычисляем площадь промывочных отверстий.

f_о = Q· 10⁶/v_д= 0,010· 10⁶/85 = 117,6 мм²

Определяем диаметр насадки.

Принимаем стандартный диаметр насадок d_н = 12 мм.

Уточняем скорость движения жидкости в насадке.

Уточняем перепад давления.

Определяем суммарные потери давления в циркуляционной системе р_к = 4,5 + 4,8 = 9,3 МПа.

Вычисляем коэффициент загрузки насосов к = р_к/р_н = 16,3/25,0 = 0,37.

Так как к < 1,0 то насос может работать с выбранной подачей до конца интервала.