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

Анализируя опытные данные и сопоставляя их с эмпирическими формулами Козодоя, Сукуренко - Бондарева, Сеид-Рзы, а также с формулой Гукасова, В.И. Крылов отмечает, что необходимо учитывать сумму давлений, затрачиваемых на преодоление сил, обусловленных пластичными свойствами бурового раствора pT и гидравлическими сопротивлениями в кольцевом пространстве т.е.

P = P + P oL + --L v2. (2.76)

Анализ опытных данных позволил установить, что гидродинамическое давление в открытом стволе скважины зависит от скорости спуска бурильной колонны и изменяется по нелинейному закону. Опытные данные показали, что при спуске труб давление не только повышается, но и снижается ниже гидростатического. Такой характер изменения давления можно объяснить только проявлением инерционных сил, которые формулой (2.76) не учитываются, что, кстати, не учитывается и большинством других формул.

По формуле (2.76) можно рассчитать только максимальное значение положительной составляющей гидродинамического давления, подставляя в нее значения максимальной скорости спуска труб. Экспериментальные данные В.И. Крылова обрабатывались с точки зрения оценки отрицательной составляющей гидродинамического давления, и для скоростей спуска 1-3 м/с была получена следующая зависимость:

Apдс = (0,050,02) p, (2.77)

где p - гидростатическое давление на глубине нахождения долота (башмака колонны).

При спуске труб со скоростью менее 1 м/с

Apдс = 0,01 P. (2.78)

Очевидно, что с уменьшением скорости спуска отрицательная составляющая гидродинамического давления снижается по значению и времени ее существования. Гидродинамическое давление в открытом стволе скважины зависит от скорости спуска бурильной колонны и изменяется по нелинейному закону.

Согласно результатам исследований и с учетом нелинейности изменения давления от скорости спуска эмпирические данные были обработаны методом наименьших квадратов по двучленной зависимости

P = a + fov2. (2.79)

В этой зависимости свободный член a указывает на наличие перепада давления при нулевых скоростях. Данное явление можно объяснить тем, что буровой раствор обладает пластической вязкостью, т.е. его течение подчиняется закону Бингама - Шведова, и формула, описывающая изменение гидродинамического давления, должна содержать член, зависящий от динамического напряжения сдвига.

В первом приближении свободный член можно определить по формуле

a = Ар,=0 = 4 • 10-6 т 0

l бт

Dс - dб

(2.80)

где a - свободный член, учитывающий влияние динамического напряжения сдвига, а также геометрических размеров бурильной колонны и скважины на значение гидродинамического давления; т0 - динамическое напряжение сдвига; 1бт, 1т - длина соответственно бурильных труб и турбобура; Dс - диаметр скважины; dбт, dт - наружный диаметр соответственно бурильных труб и турбобура.

Так, для одной из скважин а = 13,6 кгс/см2, что хорошо согласуется со свободным членом в эмпирической формуле. Расчеты для других скважин по значениям т0, D - d, 1бт также хорошо согласуются с полученными значениями свободных членов соответствующих формул.

Для оценочных расчетов коэффициент b можно определить по формуле

b = 10Х-

D - d 2g

• с2

(2.81)

где 1 0 соответствует выбранной размерности, если удельный вес Y дан в г/см3, а g - см/с2.

В нашем случае для X = 0,035+0,03 b = 3,04+6,13, что очень близко к полученным эмпирическим значениям.

В выражении (2.81) величина X является некоторым обобщенным коэффициентом, учитывающим потери как в кольцевом зазоре, так и на замках, местных сопротивлениях и

Обработка результатов наблюдений по скважинам позволила кривые Ар - v описать формулами, приведенными в табл. 2.3.

Общая двучленная зависимость, описывающая совокупность рассматриваемых скважин, может быть определена в общем виде

Т а б л и ц а 2.3

Зависимость Ap

(2.82)

Ap = Ap1 + Ap 2 = 4 • 10- + 10Х-1--Y- v2,

2 D - d D - d 2g

где Ap - гидродинамическое давление, кгс/см2; A p 1 - давление, затрачиваемое на преодоление пластической структуры бурового раствора, кгс/см2; Ap2 - давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений в кольцевом (затрубном) пространстве, кгс/см2; v - скорость спуска бурильной колонны, м/с.

Полученная зависимость с практической точки зрения достаточно точно характеризует влияние скорости спуска бурильной колонны на гидродинамическое давление.

На рис. 2.13 приведены зависимости Ap/1 от максимальной скор ости v спуска бурильного инструмента по э ксперимен-тальным данным и рассчитанные (см. табл. 2.3).

Результаты об р аботки и расчетов значений гидродинамического давления по различным формулам приведены в

табл. 2.4.

Рис. 2.13. Теоретические зависимо- 10 \~ сти Ар/1 от V для различных скважин:

1, 2,3, 4 - соответственно скв. № 26П, 7221, 7243, 8275

4 V, м/с