Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332

сопротивлениях соответственно в трубах и кольцевом пространстве; Дро - потери давления в наземной обвязке; Дрт - перепад давления в турбобуре; Дрд - потери давления в долоте; Дрг - разность между гидростатическими давлениями столбов жидкости в кольцевом пространстве и трубах.

Для расчета потерь давления на трение при движении промывочной жидкости без шлама в трубах и кольцевом канале необходимо определить режим течения, в зависимости от которого выбираются те или иные расчетные формулы. Для этого вычисляется значение критического числа Рейнольдса Кекр течения промывочной жидкости, при котором происходит переход от структурного режима к турбулентному. Это число для вязко-пластических жидкостей определяется из соотношения

Иекр = 2100 + 7,3Не0,58, (6.6)

где He = pdnт0 / п2 - число Хедстрема; п - пластическая (динамическая)

вязкость промывочной жидкости, Па-с; т0 - динамическое напряжение сдвига, Па.

При течении жидкости внутри бурильной колонны значение dг принимается равным внутреннему диаметру бурильных труб dт. В затрубном пространстве dг определяется как разность между диаметром скважины dс и наружным диаметром бурильных труб dн.

Если число Рейнольдса движения жидкости в трубах Кет или кольцевом пространстве Кекп больше вычисленного значения Кекр, то режим течения турбулентный. В противном случае движение происходит при структурном режиме.

Значения Кет и Кекп определяются по формулам:

Иет = рУт dт/ п = 4pQ / лdт п; (6.7)

екпР1кп( = 4pQ , (6.8)

кп П п(dс - dн)n

где ут52, кп=-4Q 2 - средняя скорость жидкости соответственно в

п(dс2 - dH)

трубах и кольцевом канале; dт, dн - соответственно внутренний и наружный диаметры секций бурильной колонны, состоящей из труб одного размера, м.

При турбулентном режиме течения потери давления по длине канала определяются по формуле Дарси - Вейсбаха: внутри труб

Дрт= й 1 =8Pf; (6.9)

в кольцевом пространстве

ДРкп=кп2(dCvKпd;)l, (6.10)

где l - длина секции бурильных труб одинакового диаметра dт или dн, м; Хт, Хкп - коэффициенты гидравлического сопротивления трению в трубах и кольцевом пространстве. Их значения следует вычислять по формулам:

1,46k 100 -+-

ч0,25

Хт = 0,1

dт Кет у = 0,107

/ \0,25

1,46k 100

(6.11) (6.12)

Шероховатость k для стенок трубного и обсаженных участков затруб-ного пространства принимают равной 3-10-4 м, а для необсаженных участков затрубного пространства - 3-10-3 м. Формуле! (6.11) и (6.12) получены для турбулентных течений в трубах и кольцевых каналах вязкой жидкости. Будем их использовать и для турбулентных течений неньютоновских жидкостей, поскольку для них нет полностью подтвержденных экспериментально аналогичных формул. В случае структурного режима течений формулы для определения потерь давления по длине канала имеют вид:

Pтdт

(6.13)

Pкп(dс - dн)

(6.14)

где рт, ркп - коэффициенты, значения которых можно определить по графику (рис. 6.24), предварительно вычислив число Сен-Венана для труб 8т или кольцевого пространства 8кп по формулам:

(6.15)

S =тo(dс-dн) = птo(dс - dн)2(dс + dн

nv к

(6.16)

По формулам (6.10), (6.14) определяются потери давления в кольцевом канале между стенками скважины и турбобуром. При этом значениям dн и I в формулах будут соответствовать наружный диаметр корпуса турбобура dт и его длина 1т. Местные потери давления от замков в кольцевом пространстве определяются из выражения

/ 2 3 5 7 10 20 40 60 80100 200 400 600 1000 S

Рис. 6.24. Зависимость р от числа Сен-Венана S для круглых (1) и кольцевых (2 каналов 150

Дрмк = -j- =

22 2

di-d2 -1

2 2

рукп, (6.17)

где 1т - средняя длина трубы в данной секции бурильной колонны, м; dм - наружный диаметр замкового соединения, м; l - длина секции бурильных труб одинакового размера, м.

Для секции бурильной колонны, состоящей из труб, имеющих внутреннюю высадку, вычисляются потери давления в местных сопротивлениях внутри труб по формуле

Дрмт =1р -. (6.18)

Потери давления в наземной обвязке находят по формуле

Дро = («с +аш +ав +aк)pQ, (6.19)

где ас, аш, ав, ак - коэффициенты гидравлических сопротивлений различных элементов обвязки, приводимые в справочной литературе.

Перепад давления в турбобуре вычисляют исходя из кинематического подобия по формуле

Дрт =Дртн -РQ, (6.20)

где Дртн, Qтн - справочные данные турбобура при номинальном режиме его работы на жидкости известной плотности рс.

Перепад Дрг вычисляется по формуле Дрг = (1 - ф)(рш - р)д1. При промывке без углубления, когда плотности раствора на входе и выходе скважины сравниваются, Дрг равно нулю.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ДОЛОТЕ. ВЫБОР ГИДРОМОНИТОРНЫХ НАСАДОК

Резерв давления Дрд, который может быть реализован в долоте, определяется как разность между давлением Ьрн, развиваемым насосом (или насосами) при выбранном диаметре втулок, и суммой перечисленных выше потерь давления в элементах циркуляционной системы Др = 2(Дрг):

Дрд = Ьрн -Z (Др.), (6.21)

где Ь - коэффициент, равный 0,75 - 0,80 и учитывающий, что рабочее давление нагнетания насосов должно быть, согласно правилам ведения буровых работ, меньше паспортного на 20 - 25 %.

По значению Дрд следует установить возможность использования гидромониторного эффекта при бурении данного интервала скважины. Для этого необходимо вычислить скорость движения жидкости в промывочных отверстиях долота

Уд = 2Дрд/ р, (6.22)

где ц - коэффициент расхода, значение которого следует принимать равным 0,95. Если полученное исходя из резерва давления значение