Меню

Эквивалентная длина бурильных труб

Потери давления при бурении геологоразведочных скважин


Последовательность расчета потерь давления при бурении геологоразведочных скважин

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в бурильных трубах, УБТ и в наземной обвязке рассчитывается по формуле Дарси-Вейсбаха

(14.21)

где λ — безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления; υ -средняя по сечению канала потока объемная скорость движения жидкости, м/с; ρ — плотность жидкости, кг/м3; l — длина канала потока, м; D э — эквивалентный диаметр канала потока (для бурильных труб D э =d 1 , где d 1 — внутренний диаметр труб; для кольцевого канала скважины D э = D c -d 2 , где d 2 — наружный диаметр бурильной трубы, D c — диаметр скважины, м).

Для одновременного определения потерь давления в бурильных и утяжеленных бурильных трубах (УБТ), в ведущей трубе, сальнике, шланге, поверхностной нагнетательной линии удобнее воспользоваться формулой

(14.22)

где все величины относятся к внутреннему каналу бурильных труб d 1 , а l э , эквивалентная длина бурильных труб, потери давления на которой приравниваются к потерям давления в УБТ, ведущей трубе, сальнике и т.д., м.

Наиболее сложным и ответственным при гидравлических расчетах является определение значений λ для конкретных условий. Коэффициент гидравлических сопротивлений зависит от свойств жидкостной среды, скорости ее движения, сечения канала, шероховатости стенок. Однако, до настоящего времени не найдено единой зависимости для аналитического вычисления λ с учетом перечисленных факторов.

При промывке скважины водой или другими маловязкими (ньютоновскими) жидкостями значение коэффициента λ 1 с достаточной точностью можно найти по приближенной формуле А.Д. Альтшуля

(14.23)

где К ш — эквивалентная шероховатость стенок трубопровода, м (для новых стальных цельнокатаных труб К ш =(0,02-0,07)·10 -3 м, для стальных труб бывших в употреблении К ш =(0,2-0,5)·10 -3 м и для старых сильно корродированных труб К ш = 1,0·10 -3 м); D э — эквивалентный диаметр канала потока, м (для внутреннего канала бурильных труб D э =d 1 ; Re — параметр Рейнольдса, рассчитываемый по следующей фомуле:

(14.24)

При промывке скважины глинистыми растворами или другими структурными жидкостями режим движения потока характеризуется обобщенным параметром Рейнольдса:

(14.25)

где η’ — эффективная вязкость глинистого раствора, определяемая по формуле:

(14.26)

где η — коэффициент структурной вязкости; τ 0 — динамическое напряжение сдвига. При расчетах в системе СИ можно для нормальных глинистых растворов принимать значения этих величин в пределах η=5·10 -3 ÷2·10 -2 Па·с; τ 0 =2÷10 Па и тем больше, чем выше их условная вязкость.

Читайте также:  Здание с трубами напротив зарядья это что

При значениях R* 2000÷3000 величина коэффициента λ 1 , рассчитывается по формуле Р.И.Шищенко:

(14.28)

При значениях Rе’>5000 можно считать λ 1 =const и значение коэффициента принимать равным 0,02.

Эквивалентная длина l э , бурильных труб определяется из соотношения

(14.29)

где l УБТ , l ш , l в , l с — длины соответственно УБТ, нагнетательного шланга, ведущей трубы, вертлюга — сальника и т.д., м.; d УБТ , d ш , d в , d c — внутренние диаметры соответственно УБТ, нагнетательного шланга, ведущей трубы, канала в вертлюге-сальнике, м.

Потери давления на гидравлические сопротивления при движении бурового раствора в соединениях бурильной колонны обычно определяют по формуле

(14.30)

где v 1 — средняя скорость течения в трубе за местным сопротивлением -м/с; n — число однотипных соединений в колонне; ζ — безразмерный коэффициент местного сопротивления, рассчитываемый по формуле Б.С.Филатова:

(14.31)

где а — опытный коэффициент, учитывающий особенности конфигурации местного сопротивления; для труб муфтово-замкового соединения a≈2, для — ниппельного a≈1,5; d0 — диаметр наименьшего проходного сечения в соединении, м.

Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве может быть приближенно рассчитано по следующей формуле:

(14.32)

где v- скорость восходящего потока промывочной жидкости, м/с; ρ’ -средняя плотность жидкости, обогащенной шламом, кг/м3; для осуществления качественной очистки забоя плотность жидкости в восходящем потоке не должна быть выше плотности в нисходящем потоке более чем на 3%; l -длина скважины, м; λ к.п. — безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления в кольцевом пространстве.

Для правильной оценки диаметра скважины при расчете р 3 можно воспользоваться приведенными ниже данными возможных значений приращений диаметров ствола скважины при геологоразведочном бурении :

Категория пород по буримости (вращательное механическое бурение)

Источник

Гидравлический расчет промывки скважины

  1. Определение потерь давления в ЛБТ

Режим течения бурового раствора в бурильных трубах определяется по формуле (45):

, (45)

где d – внутренний диаметр бурильных труб;

Vтр – средняя скорость течения жидкости в трубах, м/с;

Читайте также:  Внутренний диаметр пластиковых труб для вентиляции

ρб.р. – плотность бурового раствора, г/см 3 ;

g – ускорение свободного падения м/с 2 .

Средняя скорость течения жидкости в трубах определится по формуле (46):

, (46)

где Q – расход жидкости, л/с.

При Re >2300, то режим течения будет турбулентным.

Определяем потери давления в ЛБТ по формуле (47):

, (47)

где lтр – коэффициент гидравлических сопротивлений трубы

при rб.р. = 1,15-1,25 г/см 3 рекомендуется lтр = 0,020-0,025;

при rб.р. 3 рекомендуется lтр = 0,018-0,020;

при rб.р. > 1,25 г/см 3 рекомендуется lтр = 0,017-0,018.

  1. Определение потерь давления в бурильных трубах по формуле (48):

, (48)

  1. Определение потерь давления в утяжеленных бурильных трубах по формуле (49):

(49)

  1. Определение потерь давления в кольцевом пространстве

Средняя скорость течения жидкости по кольцевому пространству определится по формуле (50):

, (50)

где Dд – диаметр долота, мм;

Dтр – наружный диаметр бурильных труб, мм;

Режим течения бурового раствора в кольцевом пространстве определяется по формуле (51):

(51)

Коэффициент гидравлического сопротивления кольцевого пространства при ламинарном режиме течения определится по формуле (52):

(52)

Определяем потери давления в кольцевом пространстве по формуле (53):

, (53)

где LУБТ – длина утяжеленных бурильных труб, м;

  1. Определение потерь давления в бурильных замках

Потери давления в замковых соединениях определяются через эквивалентную длину местных сопротивлений по формуле (54):

, (54)

где lтр = 0,025 – безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений замка. В данном случае этот коэффициент равен коэффициенту гидравлических сопротивлений труб, т.к. внутренний диаметр бурильных труб с высаженными наружу концами и внутренний диаметр замка примерно равны;

L – длина колонны бурильных труб, м;

lЗ. – среднее расстояние между замками, м;

lЭ.З. – эквивалентная длина замкового соединения (м) определяется по формуле (55):

(55)

где k — эквивалентная длина, выраженная в долях внутреннего диаметра труб (выбирается по таблице 7).

  1. Определение потерь давления в промывочных отверстиях долота

Потери давления в промывочных отверстиях долота определяем по формуле (56):

(56)

где F – суммарное сечение промывочных отверстий долота, определяется в зависимости

от диаметра долота, см 2 (выбирается по таблице 8).

  1. Определение потерь давления в турбобуре

Величина потерь давления в турбобуре складываются из потерь давления в верхнем узле турбобура и перепада давления в турбобуре при данной подаче насосов, т.е.

Читайте также:  Как соединить бочки канализационными трубами

(57)

, (58)

где аПТ – коэффициент потерь давления в верхнем узле турбобура (аПТ=24,0*10 -5 ).

(59)

где Ар— коэффициент перепада давления в турбобуре, который определяется по формуле (60):

, (60)

  1. Определение потерь давления в обвязке буровой установки

В элементы поверхностной обвязки циркуляционной системы входят манифольд, стояк, буровой рукав, вертлюг, ведущая труба. Потери давления в этих элементах рассчитываются по формуле (61):

(61)

где rб.р.плотность бурового раствора, г/см 3

Q- подача бурового насоса, л/с

а – коэффициент потерь давления (выбирается по таблице 9).

Следовательно, общие потери в обвязке буровой установки будут равны:

, (62)

где ΔРм – потери давления в манифольде;

ΔРст – потери давления в стояке;

ΔРб.р.– потери давления в буровом рукаве;

ΔРв – потери давления в вертлюге;

ΔРв.тр.– потери давления в ведущей трубе.

Таким образом, суммарные потери давления во всей циркуляционной системе: (63)

Таблица 7 – Эквивалентная длина замка бурильных труб

Диаметр бурильных труб, см k эквивалентная длина
номинальный внутренний
16,8 15,23 19,4
15,03 16,0
14,63 28,8
14,0 12,20 28,8
12,33 23,8
11,93 23,8
11,4 9,83 34,2
9,43 59,0
8,9 7,10 121,0
6,7 148,0
7,3 6,72 31,0

Таблица 8 – Площадь промывочных каналов долот

Номинальный диаметр долота, мм 165,1 171,4 190,5 215,9 244,5 269,9 295,3
Суммарное сечение промывочных каналов, см 2 6,0 9,0 10,0 13,5 17,0 17,0 17,0

Таблица 9 – Коэффициенты потерь давления

Стояк Буровой рукав Вертлюг Ведущая труба Манифольд
Æ мм а×10 -5 Внутр. Æ мм а×10 -5 Æ проход. отверст. мм а×10 -5 Услов. Æ мм Æ проход. отверст. мм а×10 -5 Æ мм а×10 -5
16,9 36,4 27,2 16,5
9,7 4,57 10,2
3,35 63,5 2,93 1,1 1,8 13,3
1,2 0,9
1,07 0,93 0,7 0,9 2,3
0,52 0,44
0,4 0,28 0,29 0,4 1,2

Дата добавления: 2016-06-18 ; просмотров: 6303 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Adblock
detector