Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
БУРОВОЙ РАСТВОР
Понятие буровой раствор (БР) охватывает все рабочие агенты, используемые для разрушения пород и удаления шлама. Практически единственным источником разработки четкой технологии промывки ствола скважины является роторный способ бурения.
Cистему буровых р-ов классифицируют по составу дисперсионной среды (вода,нефть,газ и т.д.). Вода была первым буровым р-ом и остается главной составляющей большинства БР.
В роторном бурении БР выполняет следующие основные функции:
Создание условий для сбора и интерпретации информации по шламу,БР, керну, кривых электрокаротажа.
Измеряемые свойства:
Плотность (Yр)- определяется взвешиванием точно измеренного объема и делением массы на объем. Наиболее точный результат обеспечивают рычажные весы для БР. Плотность выражается в г/см3 или через grad давления действующий в скважине в Па*м. Плотность текущих БР измеряют радиоактивными датчиками. Для предотвращения притока пластовых флюидов и образования на стенках скважины тонкой фильтрационной корки гидростатическое давление (Ргс) должно превышать поровое (Рпор) на 1,4 Мпа.
Вязкость. Реологические и фильтрационные свойства БР зависят от от размера , формы и молекулярного строения взвешенных в нем частиц. По размеру это : 1) коллоиды - размером от 0,05 до 1 мкм, придающие БР вязкостные и фильтрационные свойства; 2) илы и барит – размер от 1 до 50мкм – обеспечивающие необходимую плотность БР; 3) песок – размер от 50 до 420мкм – оказывающий отрицательное воздействие в силу абразивности.
ПРОГРАММА ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ.
0.1 Назначение программы.
Программа предназначена для оперативного проведения гидро динамических расчетов по основным наиболее сложным задачам геоло го-технологических исследований скважин в процессе их бурения. Все задачи объединены с помощью меню
==========================================================
| Г И Д Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е Р А С Ч Е Т Ы |
----------------------------------------------------------
| Линейная реологическая модель БР(вискозиметр ВСН-3) |
| Степенная реологическая модель БР(вискозиметр Фанна) |
| Методика Лукьянова Э.Е. |
| Выход |
==========================================================
Исходные данные для гидравлических расчетов:
L - длина бурильной колонны , м;
l - длина i-ой секции колонны труб или кольцевого пространства,
м;
D - диаметр i-ой секции скважины , м;
dн - внутренний диаметр i-ой секции кольцевого пространства , м;
dт - внутренний диаметр i-ой секции бурильной колонны , м;
m - число секций;
Q - расход бурового раствора , m3/с;
H - глубина скважины , м;
gamma - плотность бурового раствора , кг/м3;
nu - пластическая вязкость бурового раствора , Па*с;
tau - динамическое напряжение сдвига раствора , Па.
Для ввода и корректировки данных скважины необходимо в меню программы выбрать раздел "СКВАЖИНА".
--------------------------------------------------------------------
| СКВАЖИНА Бурильная колонна Расход на входе Решение Выход |
С К В А Ж И Н А
|Номер | Глубина сек-| Внутренний |
|секции| ции , м | диаметр, м |
-----------------------------------
| 1 | 2500.00 | 0.2450 |
| 2 | 800.00 | 0.2390 |
| 3 | 200.00 | 0.2159 |
| 4 | 0.00 | 0.0000 |
-----------------------------------
Для ввода и корректировки данных бурильной колонны необходи мо в меню программы выбрать раздел "БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА".
--------------------------------------------------------------------
| Скважина БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА Расход на входе Решение Выход |
Б У Р И Л Ь Н А Я К О Л О Н Н А
|Номер | Длина, | Внешний | Внутренний| Внешний | Внутренний|
|секции| м | диаметр, м| диаметр, м| D замка, м| D замка, м|
------------------------------------------------------------------
| 1 | 2000.00 | 0.1270 | 0.1080 | 0.1460 | 0.0800 |
| 2 | 1400.00 | 0.1460 | 0.1270 | 0.1780 | 0.0950 |
| 3 | 70.00 | 0.1780 | 0.0950 | 0.1950 | 0.0650 |
| 4 | 30.00 | 0.1950 | 0.0600 | 0.1950 | 0.0600 |
| 5 | 0.00 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 |
------------------------------------------------------------------
Для печати результатов необходимо после их получения нажать клавишу "P".
0.4 Решаемые задачи.
Гидравлические расчеты, основанные на применении вискози метра ВСН-3 и линейной реологической модели бурового раствора состо ят из задач:
- гидродинамические потери давления в кольцевом пространст ве скважины ;
- гидродинамические потери давления в трубах, замковых сое динениях и долоте;
- гидродинамические давления при спуске и под'еме бурильной колонны (давление свабирования/поршневания).
Гидравлические расчеты, основанные на применении вискози метра Фанна и степенной реологической модели бурового раствора сос тоят из задач:
- гидродинамические потери давления в кольцевом пространст ве скважины;
- гидродинамические давления при спуске и под'еме бурильной колонны (давление свабирования/поршневания и пульсаций);
- расчет скорости осаждения и под'ема шлама и времени под'ема шлама в кольцевом пространстве скважины.
Методика определения гидравлических сопротивлений в буря щейся скважине (Лукьянов Э.Е. , 1991г.).
1. ЛИНЕЙНАЯ РЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БУРОВОГО
РАСТВОРА (ВИСКОЗИМЕТР ВСН-3).
1.1 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ
В КОЛЬЦЕВОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ.
Задача расчитывает :
- режим течения раствора в кольцевом пространстве скважины по соотношению фактической и критической скоростей течения раствора;
- потери давления в каждой секции кольцевого пространства скважины и суммарные потери давления;
- эквивалентную плотность раствора .
1.1.1 Ввод исходных данных.
Для ввода или корректировки дополнительных данных необходи мо в меню задачи выбрать раздел "РАСХОД НА ВХОДЕ".
--------------------------------------------------------------------
| Скважина Бурильная колонна РАСХОД НА ВХОДЕ Решение Выход |
И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е
| Глубина скважины, м| 3500.00|
| Расход раствора на входе, м3/с| 0.01000|
| Плотность раствора на входе, кг/м3| 2000.00|
| Пластическая вязкость раствора, Па*с| 0.027|
| Динамическое напряжение сдвига | |
| раствора, Па| 20.0000|
-------------------------------------------------
1.1.3 Расчетные формулы.
1270*Q
1. Vкп = ------ - фактическая скорость течения бурового раствора в
2 2 кольцевом пространстве скважины , м/с ; D -dн
Vкр = 0.8 * SQRT(tau/gamma) - критическая скорость течения буро вого раствора в кольцевом пространстве скважины , м/с ;
при Vкп <= Vкр - режим ламинарный
при Vкп > Vкр - режим турбулентный
2 l*Vкп
2. dPкп = 0.0123 * gamma * ------ - потери давления при турбулентном D-dн режиме , МПа;
l*tau
dPкп = 0.004 * -------- - потери давления при ламинарном режиме,
a*(D-dн) МПа;
где
1
a = 0.03 + -----------
1.14+1.45*B
nu*Vкп
B = 12000 * ---------- tau*(D-dн)
m
dPкп сум = Е dPкп(i) - суммарные потери давления в кольцевом
i=1 пространстве скважины , МПа;
102*dPкп сум
3. gamma = gamma + ------------ - эквивалентная плотность бурового экв H раствора , г/см3.
1.2 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ
В ТРУБАХ , ЗАМКОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ И
ДОЛОТЕ .
Задача расчитывает :
- потери давления в бурильной колонне;
- потери давления в замковых соединениях труб;
- потери давления в долоте;
- суммарные потери давления.
1.2.1 Ввод исходных данных.
Для ввода и корректировки данных об используемых насадках необходимо в меню программы выбрать раздел "НАСАДКИ" и ввести данные о них. Для выхода из раздела "НАСАДКИ" нажмите клавишу "ESC".
Определение коэффициента расхода насадок осуществляется ис ходя из их формы, поэтому при выборе пункта "ФОРМА НАСАДОК" програм ма предоставляет пользователю перечень существующих форм насадок. По выбранной форме программа указывает пользователю интервал, из кото рого необходимо выбрать коэффициент и ждет его ввода.
--------------------------------------------------------------------
| НАСАДКИ Бурильная колонна Расход на входе Решение Выход |
=====================
| Форма насадок |
| Диаметр насадок |
======= ----------------------------------------
| Цилиндрическая |
| Коническая |
| Y-образная щель |
| С округленным входом и конусностью |
------- -----------------------------------------
| Введите коэффициент расхода насадок |
| из диапазона 0.64 ¶ 0.66 : 0.73 |
-----------------------------------------
При выборе пункта "ДИАМЕТР НАСАДОК" программа запрашивает количество насадок и диаметр каждой насадки, исходя из которых рас читывается суммарная площадь сечения насадок.
--------------------------------------------------------------------
| НАСАДКИ Бурильная колонна Расход на входе Решение Выход |
=====================
| Форма насадок | ------------------------------------
| Диаметр насадок | | Введите количество насадок = 2 |
===================== ------------------------------------
-----------------------------------
| Номер | Диаметр |Площадь сечения|
|насадки| м | м2 |
-----------------------------------
| 1 | 0.0140| 0.0001539 |
| 2 | 0.0100| 0.0000785 |
-----------------------------------
Для ввода или корректировки дополнительных данных необходи мо в меню программы выбрать раздел "РАСХОД НА ВХОДЕ".
--------------------------------------------------------------------
| Скважина Бурильная колонна РАСХОД НА ВХОДЕ Решение Выход|
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
| Длина бурильной колонны, м| 3500.00|
| Длина трубы бурильной колонны, м| 14.80|
| Расход раствора на входе, м3/с| 0.01000|
| Плотность раствора на входе, кг/м3| 2000.00|
| Пластическая вязкость раствора,Па*с| 0.02700|
| Динамическое напряжение сдвига | |
| раствора, Па| 20.00000|
------------------------------------------------
1.2.3 Расчетные формулы.
Дополнительные данные:
dз - минимальный диаметр проходного сечения замковых соединений,мм;
N - число замковых соединений; mu - коэффициент расхода насадок;
f - суммарная площадь сечения насадок, мм2 .
Q
1. Vт = 1270 * ---- - фактическая скорость течения бурового раствора 2 в трубах , м/с;
dт
Vкр = 0.8 * SQRT(tau/gamma) - критическая скорость течения буро вого раствора в трубах , м/с;
при Vт <= Vкр - режим ламинарный
при Vт > Vкр - режим турбулентный
2
Vт *l
dPт = 0.01 * gamma * ----- - потери давления в трубах при турбу-
2 лентном режиме течения , МПа; dт
tau*l
dPт = 0.004 * ----- - потери давления в трубах при турбулентном
a*dт режиме течения , МПа;
2 gamma*Q
2. dPд = 500 * -------- - потери давления в долоте , МПа; 2 2
mu *f
dт 2 2 2
1633*((--) -1) *gamma*Q *N
dз
3. dPз = ------------------------------ - потери давления в замках, 2 МПа;
dт
1 nu*Vкп
a = 0.03 + ----------- ; B = 12000 * ----------
1.14+1.45*B tau*(D-dн)
4. dPсум = dPт + dPд + dPз - суммарные потери давления в бурильной колонне , МПа .
1.3 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ДАВЛЕНИЯ ПРИ СПУСКЕ
ИЛИ ПОД'ЕМЕ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ (ДАВЛЕНИЕ
СВАБИРОВАНИЯ / ПОРШНЕВАНИЯ).
Задача расчитывает :
- давление свабирования/поршневания в каждой секции кольце вого пространства и суммарное давление ;
- эффективное давление на забой с учетом направления движе ния бурильной колонны.
1.3.1 Ввод исходных данных.
Для ввода или корректировки дополнительных данных необходимо в меню программы выбрать раздел "РАСХОД НА ВХОДЕ".
--------------------------------------------------------------------
| Скважина Бурильная колонна РАСХОД НА ВХОДЕ Решение Выход |
И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е
| Глубина скважины, м| 3500.00|
| Плотность раствора на входе, кг/м3| 2000.00|
| Пластическая вязкость раствора, Па*с| 0.02700|
| Динамическое напряжение сдвига | |
| раствора, Па| 20.0000|
| Скорость спуска / под'ема бу- | |
| рильной колонны, м/с| 0.0800|
-------------------------------------------------
1.3.3 Расчетные формулы .
Дополнительные данные:
Vспо - скорость спуска/под'ема бурильной колонны , м/с.
======================================
| | Длина | Потери | Е Д А Н Н Ы Е
| Профиль скважины |секции,|давления,| м| 3500.00|
| | м | МПа |а входе, кг/м3| 2000.00|
--------------------------------------ь раствора, Па*с| 0.02700|
| | |2000.00| 0.9206|ние сдвига | |
| | | | | Па| 20.0000|
| | | 500.00| 0.2893|д'ема бу- | |
| | | | | м/с| 0.0800|
| | | 800.00| 0.5022|---------------------------
| | | | |
| | | 100.00| 0.0919|
| | | | |
| | | 70.00| 0.1536|
| | | | | ===========================
| | | 30.00| 0.1624| |Суммарные потери давления|
|- | | | | 2.1200 МПа|
| | | | | Эффективное давление на |
| | | | | забой: |
| | | | | при спуске = 70.7200 МПа|
| | | | | при под'еме= 66.4800 МПа|
====================================== ===========================
392*nu*Vспо*l*F 0.00196*tau*l*R
1. dPсваб = --------------- + --------------- - давление свабирова- 2 D-dн ния/поршневания,МПа;
dн
2 2
2*Z *Ln Z+1-Z
F = --------------------
4 2 2
Ln Z*(Z -1)-(1-Z )
D
Z = --- dн
2 3
R = 1+0.0766*W-0.221*W +0.535*W
dн
W = ---
D
m
2. dPсваб сум = Е dPсваб(i) - суммарное давление свабирования/пор- i=1 шневания , МПа ;
-3
3. Pэф = 9.8*10 *gamma*H +- dPсваб сум - эффективное давление на забой , МПа .
- 9 -
2. СТЕПЕННАЯ РЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БУРОВОГО РАСТВОРА (ВИСКОЗИМЕТР ФАННА).
Исходные данные :
F1 - показания вискозиметра Фанна при скорости вращения 600 об/мин; F2 - то же при скорости вращения 300 об/мин;
F3 - то же при скорости вращения 3 об/мин;
G - прочность геля(G=F3);
F1-F3
N = 1.4427 * Ln ----- - показатель потока ;
F2-F3
F2-F3
K = ----- - показатель консистенции.
N
511
2.1 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ
В КОЛЬЦЕВОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ.
Задача расчитывает:
- потери давления в каждой секции кольцевого пространства скважины и суммарные потери давления в зависимости от режима течения бурового раствора (режим определяется по соотношению фактической и критической скоростей течения);
- эквивалентную плотность бурового раствора.
2.1.1 Ввод исходных данных.
Для ввода или корректировки дополнительных данных необходи мо в меню задачи выбрать раздел "РАСХОД НА ВХОДЕ".
--------------------------------------------------------------------
| Скважина Бурильная колонна РАСХОД НА ВХОДЕ рЕшение Выход |
И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е
| Глубина скважины, м| 3500.00|
| Расход раствора на входе, м3/с| 0.01000|
| Плотность раствора на входе, кг/м3| 2000.00|
| Пластическая вязкость раствора, Па*с| 0.0270|
| Число Рейнольдса | 3000.00|
-------------------------------------------------
| Показания вискозиметра Фанна при | |
| скорости вращения : | |
| 600 об./мин. | 120.00|
| 300 об./мин. | 100.00|
| 3 об./мин. | 3.00|
-------------------------------------------------
2.1.3 Расчетные формулы.
4000*(2*N+1) 1
b1 = ------------ b2 = ---
N 2-N
1273 a1 = D-dн a2 = ------
2 2 D -dн
Re - критическое число Рейнольдса (Re=3000 для данного метода).
1. Vкп = a2*Q - фактическая скорость течения бурового раствора в кольцевом пространстве , м/с ;
b1 N
1.55*Re*K*(0.00508* -- )
a1 b2
2. Vкр = 0.00508 * (-------------------------) - критическая ско-
gamma рость течения БР
в кольцевом про странстве , м/с;
b1 N
0.00192*(G+K*(--*Vкп) )*l a1
3. dPкп = ------------------------- - потери давления в кольцевом a1 пространстве при ламинарном
режиме течения , МПа;
0.8 1.8 0.2
0.073*gamma *Vкп *nu *l
dPкп = ----------------------------- -потери давления в кольцевом
1.2 пространстве при турбулент-
a1 номрежиме течения , МПа;
m
4. dPсум = Е dPкп(i) - суммарные потери давления в кольцевом про- i=1 странстве , МПа;
102*dPсум
5. gamma = --------- + gamma - эквивалентная плотность БР, г/см3 экв L
2.2 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ДАВЛЕНИЯ ПРИ СПУСКЕ
И ПОД'ЕМЕ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ (ДАВЛЕНИЯ
СВАБИРОВАНИЯ/ПОРШНЕВАНИЯ И ПУЛЬСАЦИЙ).
Задача расчитывает:
- давление пульсаций по относительной скорости движения бу рового раствора по каждой секции кольцевого пространства и суммарное давление при закрытом и открытом конце колонны ;
- давление свабирования/поршневания для каждой секции коль цевого пространства при турбулентном и ламинарном режимах течения бурового раствора в кольцевом пространстве скважины ;
- суммарное давление свабирования/поршневания для всей ко лонны ;
- эффективное давление на забой с учетом направления движе ния колонны бурильных труб.
2.2.1 Ввод исходных данных.
Для ввода или корректировки дополнительных данных необходи мо в меню программы выбрать раздел "РАСХОД НА ВХОДЕ".
--------------------------------------------------------------------
| Скважина Бурильная колонна РАСХОД НА ВХОДЕ рЕшение Выход |
И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е
| Глубина скважины, м| 3500.00|
| Плотность раствора на входе, кг/м3| 2000.00|
| Пластическая вязкость раствора, Па*с| 0.0270|
| Среднее время спуска или под'ема | |
| 27 метров труб, с| 30.00|
| Конец бурильной колонны (0-закрытый,| |
| 1-открытый)| 1|
-------------------------------------------------
| Показания вискозиметра Фанна при | |
| скорости вращения : | |
| 600 об./мин. | 120.00|
| 300 об./мин. | 100.00|
| 3 об./мин. | 3.00|
-------------------------------------------------
2.2.3 Расчетные формулы.
Дополнительные исходные данные:
tс - среднее время спуска или под'ема 27 м труб (измеряется прак тически), с
2
0.02708 dн
B = ------- a3 = 0.45 + --------
tс 2 2
D - dн 2 2
dн - dт
a4 = 0.45 + -------------
2 2 2
D - dн + dт
1. Vот = 1495 * B * a3 - относительная скорость бурового раствора при движении бурильных труб , м/с (для зак рытого конца колонны);
Vот = 1495 * B * a4 - относительная скорость бурового раствора при движении бурильных труб , м/с (для отк рытого конца колонны);
dPост = a3 * B * l * gamma - давление пульсаций для закрытого
конца колонны , МПа;
dPост = a4 * B * l * gamma - давление пульсаций для открытого
конца колонны , МПа;
b1*Vот N
0.00192*(G+K*( ------ ) ) *l a1
2. dPсваб = ----------------------------- - давление свабирования / л a1 поршневания при ламинар-
ном режиме течения, МПа;
0.8 1.8 0.2
0.073*l*gamma *Vот *nu
dPсваб = ----------------------------- -давление свабирования /
т 1.2 поршневания при турбулен
a1 тном режиме течения,МПа;
m
3. dPсваб сум = E max ( dPсваб или dPсваб ) - суммарное давление 1 л т свабирования/поршнева-
ния для всей колонны,
МПа;
-3
4. Pэф = 9.8 * 10 * gamma * H (-+) dPсваб.сум -эффективное давление на забой , МПа.
2.3 РАСЧЕТ СКОРОСТИ ОСАЖДЕНИЯ И ПОД'ЕМА ШЛАМА
КОЛЬЦЕВОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ .
Задача расчитывает:
- фактическую скорость течения бурового раствора в кольце вом пространстве;
- скорость оседания шлама в буровом растворе;
- скорость и время под'ема шлама.
2.3.1 Ввод исходных данных.
Для ввода или корректировки дополнительных данных необходи мо в меню программы выбрать раздел "РАСХОД НА ВХОДЕ".
--------------------------------------------------------------------
| Скважина Бурильная колонна РАСХОД НА ВХОДЕ решение Выход |
И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е
| Расход раствора на входе, м3/с| 0.01000|
| Плотность раствора на входе, кг/м3| 2000.00|
| Плотность шлама, кг/м3| 2500.00|
| Диаметр шлама, м| 0.0050|
-----------------------------------------------
| Показания вискозиметра Фанна при | |
| скорости вращения : | |
| 600 об./мин. | 120.00|
| 300 об./мин. | 100.00|
| 3 об./мин. | 3.00|
-----------------------------------------------
2.3.3 Расчетные формулы.
Дополнительные исходные данные: gamma ш - плотность шлама , г/см3;
dш - диаметр шлама, мм.
1. Vкп = a2 * Q - скорость течения бурового раствора в кольцевом пространстве , м/с;
2. Vос = 0.11434 * SQRT(dш*(gamma ш-gamma)/(c*gamma)) - скорость оседания шлама, м/с;
где
| 40
| -- , если Re < 1
| Re
|
| 22
c = | -------- , если 1 <= Re < 100
| SQRT(Re)
|
| 1.5 , если Re >= 100
2 0.667
5193*dш *(gamma*(gamma ш -gamma))
Re = -------------------------------------- b1*Vот N
0.00192*(G+K*( ------ ) ) *l a1
3. Vп = Vкп - Vос - скорость под'ема шлама , м/с;
l
4. t = ----- - время под'ема шлама , мин ;
60*Vп
m
5. tсум = Е t(i) - суммарное время под'ема шлама , мин. i=1
3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАВЛИdЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЕ (Лукьянов Э.Е. 1991г.)
3.1 Ввод исходных данных.
В разделе "СЕКЦИИ" вводятся данные по скважине и бурильной колонне. Данные вводятся по секциям.
====================================================================
| СЕКЦИИ Скважина Жидкость Оборудование Рекомендации Решение Выход |
ГЕОМЕТРИdЕСКИЕ ДАННЫЕ
| |
| СКВАЖИНА Бурильная колонна |
| |
===================================
При вводе данных скважины необходимо включить в соответству ющие секции данные обсадных колонн.
При вводе данных бурильной колонны вводятся данные бурильных труб, УБТ и забойного двигателя или турбобура.
В разделе "СКВАЖИНА" вводятся необходимые для расчетов дан ные по структуре скважины.
====================================================================
| Секции СКВАЖИНА Жидкость Оборудование Рекомендации Решение Выход |
ДАННЫЕ О СКВАЖИНЕ
|Плотность разбуриваемых пород (шлама), кг/м3| 2400.00 |
|Минимальная скорость под'ема жидкости в затрубном | |
| пространстве, обеспечивающая вынос шлама, м/с| 0.8500 |
|Глубина залегания кровли пласта с минимальным гради- | |
| ентом пластового давления, м| 2670.00 |
|Пластовое давление в пласте с максимальным градиентом| |
| пластового давления, МПа| 29.860 |
|Глубина залегания подошвы пласта с минимальным гради-| |
| ентом гидроразрыва (поглощения), м| 2450.00 |
|Давление гидроразрыва (поглощения), МПа| 39.000 |
------------------------------------------------------------------
В разделе "ЖИДКОСТЬ" вводятся реологические свойства жидкос ти и необходимые коэффициенты гидравлических потерь об'ектов.
====================================================================
| Секции Скважина ЖИДКОСТЬ Оборудование Рекомендации Решение Выход |
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ
| Динамическое напряжение сдвига, Па| 20.000 |
| Пластическая вязкость, Па*с| 0.0270 |
| Плотность промывочной жидкости, кг/м3| 1220.00 |
| Коэффициент гидравлического сопро- | |
| тивления : м(-4)| |
| - замкового соединения | 1.900 |
| - насадок долота | 5200000 |
| - стояка | 110000 |
| - бурового рукава | 30000 |
| - вертлюга | 90000 |
| - ведущей трубы | 180000 |
-------------------------------------------------------
В разделе "ОБОРУДОВАНИЕ" вводятся данные о режиме бурения и используемом оборудовании.
====================================================================
| Секции Скважина Жидкость ОБОРУДОВАНИЕ Рекомендации Решение Выход |
ДАННЫЕ ОБ ОБОРУДОВАНИИ
| Способ бурения ( 0-забойным двигателем, 1-роторный ) | 0 |
| Длина трубы бурильной колонны, м| 12.00 |
| Скорость вращения долота, об/мин| 360.00 |
| Механическая скорость бурения, м/с|0.01500 |
| Число буровых насосов | 1 |
| Производительность насоса, м3/с|0.03100 |
| Коэффициент наполнения насосов, доли| 0.900 |
| Момент турбобура,необходимый для разрушения породы,Н*м|1450.00 |
| Перепад давления в двигателе, МПа| 3.000 |
------------------------------------------------------------------
При выборе табличной формы представления результатов на эк ране формируется следующая таблица:
РЕЗУЛЬТАТЫ ГИДРАВЛИdЕСКИХ РАСЧЕТОВ
| Потери давления в (МПа) : |Расход ПЖ из условия очистки|
|- трубах 4.02638|забоя скважины от шлама : |
|- кольцевом пространстве 3.19807|- минимальный 0.02605 м3/с|
|- забойном двигателе или |- по данным 0.02790 м3/с|
| турбобуре 1.40690|----------------------------|
|- долоте 4.93685|Плотность ПЖ,исходя из усло-|
|- поддолотном пространстве 0.26575|вия создания противодавления|
|- замковых соединениях 0.03825|притоку флюида : |
|- муфтах 0.00132|- минимальная 1219.81 кг/м3|
|- наземной обвязке 0.38936|- по данным 1220.00 кг/м3|
|-----------------------------------|- критическая 1471.70 кг/м3|
|Суммарные потери давления(расчетное|----------------------------|
|давление на насосе) 14.26288 МПа.|Минимальная скорость под'ема|
|-----------------------------------|ПЖ в кольцевом пространстве,|
|Гидростатическое давление раствора:|обеспечивающая вынос шлама :|
|- без учета шлама 41.88870 МПа |- по данным 0.85000 м/с |
|- с учетом шлама 42.86638 МПа.|- расчетная 0.91003 м/с.|
------------------------------------------------------------------
При выборе графической формы представления результатов пред лагается выбрать параметры, графики которых будут выведены на экран.
ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ В:
----------------------------------------
| трубах |
| кольцевом пространстве |
| забойном двигателе или турбобуре |
| долоте |
| поддолотном пространстве |
| замковых соединениях |
| муфтах |
| наземной обвязке |
| суммарные потери |
----------------------------------------
Выделите выводимые параметры.
<SPACE> - выделить
<ENTER> - построить графики
<ESC> - отменить режим
3.3 Расчетные формулы.
3.3.1. Опреление потерь давления в трубах.
Определяется средняя скорость потока в трубах
4 * Q
Vср = ------- (1)
2
Pi * dв где
Q - расход промывочной жидкости (ПЖ), м3/с; dв - внутренний диаметр труб, м. Определяется параметр Сен-Венана
Tau * dв
Sen = -------- (2)
Nu * Vср где
Tau - динамическое напряжение сдвига ПЖ, Па; Nu - пластическая вязкость, Па*с.
Если на буровой отсутствует аппаратура для определения значений Tau и Nu, то с достаточной точностью их можно определить по значению плотности ПЖ RO по формулам:
1) 1200 <= RO < 1750 кг/м3 :
Tau = (RO - 1150) * 2.8E-02 , Па (3)
NU = (RO - 1150) * 44.2E-06 , Па*с (4)
2) 1750 <= RO < 2250 кг/м3 :
Tau = (RO - 1450) * 5.6E-02 , Па (5)
NU = (RO - 1375) * 69.7E-06 , Па*с (6)
Определяется параметр Рейнольдса в трубах
RO * Vср * dв
Re = ------------- (7)
Sen
Nu * (1+ ---)
6
Определяются значения параметров, определяющих характер те чения ПЖ:
1) Для 1.0 <= RO < 1.24 г/см3:
1.77
Re1 = 3550 * RO (8)
Alfa = 0.029 + 0.265 * RO (9)
M2 = 50.9 * EXP( -2.68 * RO ) (10)
-1.77
Re2 = 12500 * RO (11)
Alfa1 = 0.018 + 0.227 * RO (12)
Если Re < Re1, то
Lam = A / Re , (13)
где A = 77 - 14 * RO (14)
Если Re1 <= Re < Re2, то
Lam = A * m / Re , (15)
где м - масштаб турбулентности
2 2
m = EXP( Alfa * ( Lg Re - Lg Re1) ) (16)
Если Re >= Re2, то
Lam = A * m / Re , (17)
2 2
m = M2 * EXP( Alfa * ( Lg Re - Lg Re2) ) (18)
2) Для 1.24 <= RO < 1.8 г/см3:
Re1 = 6300 * (1.88 - RO) (19)
Alfa = 0.655 + 0.275 * RO (20)
A = 344 * EXP( -1.21 * RO ) (21)
Если Re < Re1, то
Lam = A / Re
Если Re1 <= Re , то
Lam = A * m / Re ,
где м - масштаб турбулентности
2 2
m = EXP( Alfa * ( Lg Re - Lg Re1) )
Определяются гидравлические потери в трубах
2
L * RO * Vср
Pтр = Lam * ------------ (22)
dв * 2
где
L - длина секции бурильных труб, м.
3.3.2 Определение потерь давления в кольцевом пространстве.
Определяется средняя скорость потока в кольцевом пространст ве:
4 * Q
Vср = -------------- (23)
2 2
Pi * (Dc - dн) где
Dс - диаметр скважины, м;
dн - наружный диаметр бурильной колонны, м.
Определяется параметр Сен-Венана
Tau * (Dc - dн)
Sen = --------------- (24)
Nu * Vср
Определяется параметр Рейнольдса
RO * Vср * (Dc - dн)
Re = -------------------- (25)
Sen
Nu * (1 + ---)
8
По аналогии с п.3.3.1 определяется Lam.
Определяются гидравлические потери в затрубном пространстве
2
L * RO * Vср * 1E-06
Pз = Lam * -------------------- (26)
2 * (Dс - dн)
3.3.3 Определяются потери давления в забойном двигателе.
Потери давления в забойном двигателе определяются по формуле
2
Pдв = Alдв * RO * Q * 1E-06 (27)
где
Alдв - коэффициент гидравлического сопротивления конкретного забойного двигателя.
В случае применения нового двигателя с неизвестным ALдв или комбинированного двигателя, в котором используются турбины различных типов двигателей ALдв такого двигателя определяется путем обкатки на холостом ходу (без долота) при спуске его в скважину с вывернутым квадратом и пропускании через него рабочего об'ема ПЖ.
Pоб
Alдв = -------- (28)
2
RO * Qоб где
Pоб = (Pст - 0.1) * 1Е+06 (29)
Рст - давление на стояке при обкатке, МПа;
RO - плотность ПЖ при обкатке, кг/м3;
Qоб - расход ПЖ при обкатке, м3/с.
3.3.4 Определяются потери давления в долоте.
В случае, если применяются комбинированные насадки Alн ок ругляется по выражению
0.6 -4
Alн = --- , м (30)
2
F
где 2
F - суммарная площадь насадок, м .
Определяются потери давления в долоте
2
Pдол = Alдв * RO * Qдол * 1E-06 (31)
где
4
Qдол = Q - Pдв * 1E-06 (32)
Pдв - потери давления в двигателе, МПа.
При роторном бурении Qдол = Q.
3.3.5 Определяются потери давления в поддолотном
пространстве.
Современные гидромониторные 3-х шарошечные долота в силу специфики своей конструкции вызывают затруднения потоку ПЖ забоя в затрубном пространстве за счет стеснения потока, что приводит к воз никновению в поддолотном пространстве избыточного давления, которое в гидравлических расчетах не учитывается. Это давление зависит от площади забоя и оборотов долота и при небольших диаметрах долота и высокой скорости вращения может достигать высоких значений.
Определяется коэффициент гидравлического сопротивления в поддолотном пространстве
2 1.5
Alпдп = ( (0.19 / Dc) + ( 1 + N / 600) ) * 1E+05 (33)
где
N - скорость вращения долота, об/мин.
Определяются потери давления в поддолотном пространстве
2
Pпдп = Alпдп * RO * Q * 1E-06 (34)
3.3.6 Определяются потери давления в замковых соединениях.
Определяются потери давления в замковых соединениях внутри труб
2
RO * Q * L
Pзам = Alз * ----------- * 1E-06 (35)
2
2 * Fз * lт где
Alз - коэффициент гидравлических потерь в замковых соедине- -4
ниях, м ;
2 Fз - площадь проходного сечения замка, м ; lт - длина одной трубы, м.
Определяется коэффициент гидравлических потерь на муфтах в кольцевом пространстве скважины
2 2
(Dс - dн) 2
Alм = 2 * ( --------- - 1 ) (36)
2 2
(Dс - dм)
где
dм - наружный диаметр муфт, м.
Определяются потери давления на муфтах
2
RO * Q * L
Pм = Alм * ----------- * 1E-06 (37)
2
2 * Fм * lт
где 2
Fм - площадь проходного сечения между муфтой и скважиной, м.
3.3.7 Определяются потери давления в наземной обвязке.
2
Робв = (Alс + Alш + Alв + Alкв) * RO * Q * 1E-06 (38)
где
Alс, Alш, Alв, Alкв - коэффициенты гидродинамических потерь в -4
стояке, буровом рукаве, вертлюге, квадрате, м .
3.3.8 Определяется сумма потерь давления во всех элементах
циркуляционной системы.
Рсум = Рт + Рз + Рдв + Рдол + Рпдп + Рзам + Рм + Робв = Рнас (39)
где
Рнас - расчетное давление на насосе, МПа.
3.3.9 Определяется гидростатическое давление раствора.
Без учета шлама
Рс = RO * L * 9.81E-06 (40)
С учетом шлама
Рс = ( Fi * RO + (1 - Fi) * ROш ) * L * 9.81E-06 (41)
где
Q
Fi = ---------------------- (42)
2
(Pi / 4) * Vм * Dc + Q
ROш - плотность шлама, кг/м3;
Vм - механическая скорость бурения, м/с.