По таблице 8 приложения выбираем для комплектования второй секции колонны трубы типа ТБПВ-127×9М.

Допустимую растягивающую нагрузку для них найдем по формуле (5.20):

кН

Найдем допустимую длину второй секции по формуле (5.22):

м

Уточним длину второй секции:

м

Вес второй секции труб в жидкости рассчитаем по формуле (5.23):

кН

Проверим по формуле (5.34) прочность верхней трубы каждой секции при спуске их в клиновом захвате. Примем длину плашек 400 мм и коэффициент С = 0,7.

1 секция:

что выше допустимого значения 1,1.

2 секция:

что выше допустимого значения 1,15

По таблице 5.2. определим крутящийся момент для свинчивания УБТ, изготовленных из стали «Д»: УБТ-178-32 Кн

По таблице 5.7. для соединения труб ТБПВ-127 выбираем бурильные замки типа ЗП-127 с минимальным диаметром проходного отверстия 0,095 м. Для свинчивания замков по таблице 5.8. находим необходимый крутящийся момент:ТБПВ-127х9Е-14кНм; ТБПВ-127х9М-17,5кНм;

Результаты расчетов сводим в табл.8.2.8

9)Интервал 1700-1822м-для ГЗД

Длину НК примем равной 250 м. Его будем комплектовать из труб типа ТБПВ-127х9Д (предел текучести σ_т = 373 МПа).

Вес НК в жидкости вычисляем по формуле (5.8):

кН

Перепад давления в турбобуре найдем по формуле (6.19):

МПа

Растягивающие напряжения в верхнем сечении НК найдем по формуле (5.9):

Коэффициент запаса прочности определим по формуле (5.17), считая, что используются трубы 2-го класса (ν = 0.8)

По табл. 8 приложения выбираем трубы для комплектования 1-й секции колонны: ТБПВ-127×9Е

Допустимую растягивающую нагрузку для них найдем по формуле (5.20):

кН

м

Допустимую длину первой секции бурильных труб вычислим по формуле (5.21):

Вес первой секции труб в жидкости рассчитаем по формуле (5.21):

кН

По таблице 8 приложения выбираем для комплектования второй секции колонны трубы типа ТБПВ-127×9М.

Допустимую растягивающую нагрузку для них найдем по формуле (5.20):

кН

Найдем допустимую длину второй секции по формуле (5.22):

м

Уточним длину второй секции:

м

Вес второй секции труб в жидкости рассчитаем по формуле (5.23):

кН

Проверим по формуле (5.34) прочность верхней трубы каждой секции при спуске их в клиновом захвате. Примем длину плашек 400 мм и коэффициент С = 0,7.

1 секция:

что выше допустимого значения 1,1.

2 секция:

что выше допустимого значения 1,15

По таблице 5.2. определим крутящийся момент для свинчивания УБТ, изготовленных из стали «Д»: УБТ-178-32 кН

По таблице 5.7. для соединения труб ТБПВ-127 выбираем бурильные замки типа ЗП-127 с минимальным диаметром проходного отверстия 0,095 м. Для свинчивания замков по таблице 5.8. находим необходимый крутящийся момент:ТБПВ-127х9Е-14кНм; ТБПВ-127х9М-17,5кНм;

Результаты расчетов сводим в табл.8.2.9

9. Гидравлический расчет циркуляционной системы.

1)Интервал 0-60м-для роторного способа

Произведем первую проверку подачи промывочной жидкости.

Определим критическую плотность промывочной жидкости, при которой может произойти гидроразрыв наиболее слабого из пластов, слагающих разбуриваемый материал по формуле (6.1).

Для этого необходимо предварительно вычислить параметры φ и ∑_(Ркп) . Значение φ рассчитаем по формуле (6.2) с помощью найденных в п. 7.5 скорости механического бурения:

и в п. 7.3 расхода Q = 0,084м³ /с:

т.е. содержание шлама в потоке (1-φ) = 0 т.к. скорость мала.

Для определения величины ∑(Ркп) найдем линейные и местные потери давления в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы слабого пласта. Рассчитаем критическое значение числа Рейнольдса промывочной жидкости Rе кр , при котором происходит переход ламинарного режима в турбулентный, по формуле (6.4) для течения в кольцевом канале:

за турбобуром

За УБТ-178

За ТБПВ

Определим действительные числа Рейнольдса при течении жидкости в кольцевом пространстве по формуле (6.6): между ТБПВ и необсаженным стволом, диаметр которого примем равным внутреннему диаметру последней обсадной колонны d_с = 0,22 м:

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

Таким образом, в кольцевом канале режим течения ламинарный.

Коэффициенты λ_кп рассчитываем по формуле (6.10):

за турбобуром

Найдем скорости течения жидкости на однородных участках кольцевого канала.

За турбобуром

за УБТ-178

за ТБПВ-127

Число Сен-Венана равно:

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

Находим значения β по формулам (6.15):

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

Рассчитаем потери давления по длине кольцевого пространства на участке за ТБПВ до глубины слабого пласта по формуле (6.12):

За ГЗД

МПа

За УБТ-178

МПа

За ТБПВ

МПа

Местные потери от замков ЗП-127 в кольцевом пространстве определяем по формуле (6.16). Согласно табл. 5.7 d_м = 0,127м. Примем ℓ_т = 12 м.

м/с

МПа

Суммируя значения Р, получим

МПа

Найдем ρ_кр по формуле (6.1)

кг/м³

Вычисляем потери давления внутри бурильной колонны. Для этого определяем критические числа Рейнольдса по формуле (6.4):

В ТБПВ

В УБТ-178

Находим действительные числа Рейнольдса жидкости в бурильных трубах и УБТ, составляющих бурильную колонну, по формуле (6.5):

В ТБПВ

В УБТ-178

Так как Re_т > Re_кр , то в колонне везде течение турбулентное.

Вычисляем значения коэффициентов гидравлического сопротивления по формуле (6.9):

В ТБПВ

В УБТ-178

Рассчитаем потери давления внутри ТБПВ и УБТ по формуле (6.7):

В ТБПВ

МПа

В УБТ-178

МПа

Местные потери от замков ЗП-127 в колонне определяем по формуле (6.17):

МПа

Вычислим потери давления в наземной обвязке по формуле (6.18), предварительно найдя из табл. 6.1. значения коэффициентов:

МПа

Вычислим сумму потерь давления во всех элементах циркуляционной системы, за исключением потерь давления в долоте по формуле (6.3):

Рассчитываем резерв давления ∆Р_р для потерь в долоте по формуле (6.21) при в = 0,8:

МПа

Определим возможность использования гидромониторного эффекта, вычислив скорость течения жидкости в насадках долота по формуле (6.22) при μ = 0,95:

м/с

Так как υ_д > 80 м/с и перепад давления ΔР_д = 6,994 МПа < ΔР_кр = 10,766 МПа, то бурение данного интервала возможно с использованием гидромониторных долот.

Приняв υ_д = 80 м/с, найдем перепад давления в долоте по формуле (5,10):

МПа

тогда расчетное рабочее давление в насосе составит

Р_н = 7,152 · 10⁶ + 3,55∙10⁶ = 10,702 МПа

Находим площадь промывочных отверстий долота по формуле (6.24):

Ø = м²

В долоте устанавливаем три насадки. Их внутренний диаметр определяем по формуле (6.25):

м

9.4 Построение графика давлений

Для построения графика распределения давления в циркуляционной системе определяем следующие величины:

1) гидростатическое давление на забое скважины (при отсутствии циркуляции) для двух случаев:

а) в скважине, заполненной промывочной жидкостью плотностью ρ, по формуле

Р_с = ρ · q · L=1150·9,81·1822=20,55МПа

где L – глубина забоя скважины, м;

б) в скважине, заполненной той же жидкостью, но содержащей частицы выбуренной породы плотностью ρ_ш ,

P_c ^' = φ·ρ·q·L+(1-φ)·ρ_ш ·q·L= 0,999·1150·9,81·1822+(1-0,999)·2350·9,81·1822 =

20,57 МПа

Построим график распределения давления в циркуляционной системе .

1. Слева изобразим геометрию кольцевого канала и компоновку бурильного инструмента с соблюдением вертикального масштаба.

2. Проводим горизонтальные линии через точки соединения различных элементов бурильной колонны:

1-1 – соединение ТБПК с УБТ-165;

2-2 – соединении УБТ-165 с УБТ-178

3-3 – соединение УБТ-178 с турбобуром (забойным двигателем) либо УБТ-178 с долотом

4-4 – соединение турбобура (забойного двигателя) с долотом – забой скважины.

3. Откладываем значения Р_с и Р_с ΄ по горизонтали 4-4, получим точки d и d΄.

4. Соединив точки d и d΄ с началом координат, получим линии изменения гидростатического давления в затрубном пространстве. В пересечении линии Od΄ с горизонталями 1-1, 2-2 и 3-3 получим точки а, в и с.

5. От а, в, с и d по горизонталям вправо откладываем значения суммарных гидродинамических потерь давления получаем точки а΄, в΄, с΄ и d΄.

При этом длина отрезков равна:

аа’=Δp_кп ^ТБПК + Δp_мк ^ТБПК

вв’= Δp_кп ^ТБПК + Δp_мк ^ТБПК + Δp_кп ^УБТ-146

сс’= Δp_кп ^ТБПК + Δp_мк ^ТБПК + Δp_кп ^УБТ-146 + Δp_кп ^УБТ-178

d’d”= Δp_кп ^ТБПК + Δp_мк ^ТБПК + Δp_кп ^УБТ-146 + Δp_кп ^УБТ-178 +Δp_кп ^{турбобур}

6. Соединив точки О, а΄, в΄, с΄ и d˝ построим кривую изменения гидродинамического давления в затрубном пространстве при циркуляции.

7. Из точки d˝ восстанавливаем вертикаль до пересечения с осью давлений. Получаем точку, соответствующую величине забойного давления при бурении скважины Р_з .nn΄

8. Через точку d˝ проводим прямую, Оd. В пересечении с горизонталями получим точки k, m, n и точку s в пересечении с осью давлений.

9. Отложив по горизонтали от точки d˝ отрезок, соответствующей перепаду давления в долоте, получаем точку е. При этом длина d”e=Δp_Тб.

10. Длина отрезка kk΄ равна сумме перепадов давления в долоте ∆Р_д и турбобуре ∆Р_тб .

11. длины отрезков mm΄, nn΄, ss΄ определяем по формуле:

mm’= Δp_д + Δp_тб + Δp_т ^УБТ-178

nn’= Δp_д + Δp_тб + Δp_т ^УБТ-178 + Δp_кп ^УБТ-146

ss’= Δp_д + Δp_тб + Δp_т ^УБТ-178 + Δp_кп ^УБТ-146 +Δp_мт ^ТБПК

Р = ∆Р_д + ∆Р_тб + Σ(∆Р_тi ),

где Σ(∆Р_тi ) - суммарное гидродинамические потери давления внутри i-й секции бурильной колонны.

12. Вправо от точки s΄ откладываем отрезок, равный потерям давления в наземной обвязке ∆Р_о . Получаем точку, соответствующую давлению в насосе Р_н .

13. Соединив точки е, k΄, m΄, n΄, s΄, Р_н получаем график изменения давления от забоя скважины до насоса.

1 – Долото;

2 – УБТ ;

3 – ТБПВ-127;

4 – кондуктор;

5 – слабый пласт.

2)Интервал 60-360м-для ГЗД

Произведем вторую проверку подачи промывочной жидкости.

Определим критическую плотность промывочной жидкости, при которой может произойти гидроразрыв наиболее слабого из пластов, слагающих разбуриваемый материал по формуле (6.1).

Для этого необходимо предварительно вычислить параметры φ и ∑_(Ркп) . Значение φ рассчитаем по формуле (6.2) с помощью найденных в п. 7.5 скорости механического бурения:

и в п. 7.3 расхода Q = 0,047м³ /с:

т.е. содержание шлама в потоке (1-φ) = 0 т.к. скорость мала.

Для определения величины ∑(Ркп) найдем линейные и местные потери давления в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы слабого пласта. Рассчитаем критическое значение числа Рейнольдса промывочной жидкости Rе кр , при котором происходит переход ламинарного режима в турбулентный, по формуле (6.4) для течения в кольцевом канале:

за турбобуром

За УБТ-178

За ТБПВ

Определим действительные числа Рейнольдса при течении жидкости в кольцевом пространстве по формуле (6.6): между ТБПВ и необсаженным стволом, диаметр которого примем равным внутреннему диаметру последней обсадной колонны d_с = 0,22 м:

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

Таким образом, в кольцевом канале режим течения ламинарный.

Коэффициенты λ_кп рассчитываем по формуле (6.10):

за турбобуром

Найдем скорости течения жидкости на однородных участках кольцевого канала.

За турбобуром

за УБТ-178

за ТБПВ-127

Число Сен-Венана равно:

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

Находим значения β по формулам (6.15):

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

Рассчитаем потери давления по длине кольцевого пространства на участке за ТБПВ до глубины слабого пласта по формуле (6.12):

За ГЗД

МПа

За УБТ-178

МПа

За ТБПВ

МПа

Местные потери от замков ЗП-127 в кольцевом пространстве определяем по формуле (6.16). Согласно табл. 5.7 d_м = 0,127м. Примем ℓ_т = 12 м.

м/с

МПа

Суммируя значения Р, получим

МПа

Вычисляем потери давления внутри бурильной колонны. Для этого определяем критические числа Рейнольдса по формуле (6.4):

В ТБПВ

В УБТ-178

Находим действительные числа Рейнольдса жидкости в бурильных трубах и УБТ, составляющих бурильную колонну, по формуле (6.5):

В ТБПВ

В УБТ-178

Так как Re_т > Re_кр , то в колонне везде течение турбулентное.

Вычисляем значения коэффициентов гидравлического сопротивления по формуле (6.9):

В ТБПВ

В УБТ-178

Рассчитаем потери давления внутри ТБПВ и УБТ по формуле (6.7):

В ТБПВ

МПа

В УБТ-178

МПа

Местные потери от замков ЗП-127 в колонне определяем по формуле (6.17):

МПа

Вычислим потери давления в наземной обвязке по формуле (6.18), предварительно найдя из табл. 6.1. значения коэффициентов:

МПа

Вычислим сумму потерь давления во всех элементах циркуляционной системы, за исключением потерь давления в долоте по формуле (6.3):

Рассчитываем резерв давления ∆Р_р для потерь в долоте по формуле (6.21) при в = 0,8:

МПа

Определим возможность использования гидромониторного эффекта, вычислив скорость течения жидкости в насадках долота по формуле (6.22) при μ = 0,95:

м/с

Так как υ_д > 80 м/с и перепад давления ΔР_д =5,917 МПа < ΔР_кр = 11,923 МПа, то бурение данного интервала возможно с использованием гидромониторных долот.

Приняв υ_д = 80 м/с, найдем перепад давления в долоте по формуле (5,10):

МПа

тогда расчетное рабочее давление в насосе составит

Р_н = 5,917 · 10⁶ + 3,55∙10⁶ = 9,467 МПа

Находим площадь промывочных отверстий долота по формуле (6.24):

Ø = м²

В долоте устанавливаем три насадки. Их внутренний диаметр определяем по формуле (6.25):

м

3)Интервал 360-600м-для ГЗД

Произведем вторую проверку подачи промывочной жидкости.

Определим критическую плотность промывочной жидкости, при которой может произойти гидроразрыв наиболее слабого из пластов, слагающих разбуриваемый материал по формуле (6.1).

Для этого необходимо предварительно вычислить параметры φ и ∑_(Ркп) . Значение φ рассчитаем по формуле (6.2) с помощью найденных в п. 7.5 скорости механического бурения:

и в п. 7.3 расхода Q = 0,038м³ /с:

т.е. содержание шлама в потоке (1-φ) = 0 т.к. скорость мала.

Для определения величины ∑(Ркп) найдем линейные и местные потери давления в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы слабого пласта. Рассчитаем критическое значение числа Рейнольдса промывочной жидкости Rе кр , при котором происходит переход ламинарного режима в турбулентный, по формуле (6.4) для течения в кольцевом канале:

за турбобуром

За УБТ-178

За ТБПВ

Определим действительные числа Рейнольдса при течении жидкости в кольцевом пространстве по формуле (6.6): между ТБПВ и необсаженным стволом, диаметр которого примем равным внутреннему диаметру последней обсадной колонны d_с = 0,22 м:

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

Таким образом, в кольцевом канале режим течения ламинарный.

За турбобуром

за УБТ-178

за ТБПВ-127

Число Сен-Венана равно:

За ГЗД

За УБТ-178

За ТБПВ

29-04-2015, 00:57