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

венно в трубах и кольцевом пространстве; Армт, Армк - потери давления в местных сопротивлениях соответственно в трубах и кольцевом пространстве; Аро - потери давления в наземной обвязке; Арт - перепад давления в турбобуре; Ард - потери давления в долоте; Арг - 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 Reкр течения промывочной жидкости, при котором происходит переход от структурного режима к турбулентному. Это число для вязкопластических жидкостей определяется из соотношения

Reкр = 2100 + 7,3Не0,58,(1.52)

где He = рdnx0/п2 - число Хедстрема; п - пластическая (динамическая) вязкость промывочной жидкости, Па-с; x0 - 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 Re движения жидкости в трубах Reт или кольцевом пространстве Reкп больше вычисленного значения Reкр, то режим течения турбулентный. В противном случае движение происходит при структурном режиме.

Значения Reт и Reкп определяются по формулам:

Reт = рvтdт/n = 4рQ/пdтn;(1.53) Reкп = рvкп(dc - dн) 4р ,(1.54)

п п(dc - dн)n

где vт = 4Q/(пdT2), vкп =-4Q- - средняя скорость жидкос-

п(dс2 - dH)

ти соответственно в трубах и кольцевом канале; ат, ан - 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

Арт = Хт l = Хт8р1 ;(1.55)

в кольцевом пространстве АРкп = X кпт-dPvKп-т 1,(1.56)

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

, > 0,25

X т = 0,1-+-1 ;(1.57)

Х 0107" 1,46k + 100 % 0,25 (., 58)

Х кп = 0,1071-- -1 .(1.58)

# -с - -н Reкп &

Шероховатость k для стенок трубного и обсаженных участков затрубного пространства принимают равной 3-10-4 м, а для необсаженных участков затрубного пространства - 3-10 - 3 м. Формулы (1.57) и (1.58) 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:

АРт = ;(1.59) АРкп = в (d°d ) ,(1.60)

вкп(dc - -н)

где рт, ркп - коэффициенты, значения которых можно определить по графику (см. рис. 1 .8), предварительно вычислив число Сен-Венана для труб 8т или кольцевого пространства 8кп по формулам:

8т = Т0-т = 1ПТ0-3;(1.61)

= т0(-с - -н) = пт0(-с - -н)2(-с + -н) .(1.62)

По формулам (1.56), (1.60) определяются потери давления в кольцевом канале между стенками скважины и турбобуром. При этом значениям dн и l в формулах будут соответствовать наружный диаметр корпуса турбобура dт и его длина 1т. Местные потери давления от замков в кольцевом пространстве определяются из выражения

АРмк = -I -с-н-1 рvKп,(1.63)

d2 - d.2.

где 1т - средняя длина трубы в данной секции бурильной колонны, м; dм - наружный диаметр замкового соединения, м; 1 - 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

Армт = .(1.64) 2 1т

Потери давления в наземной обвязке находят по формуле

Ар0 = (ас + аш + ав + ак)рQ2,(1.65)

где ас, аш, ав, ак - коэффициенты гидравлических сопротивлений различных элементов обвязки (см. табл. 1.1).

Перепад давления в турбобуре вычисляют исходя из кинематического подобия по формуле

Арт = Арт ,(1.66)

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

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

Определение потерь давления в долоте. Выбор гидромониторных насадок

Резерв давления Ард, 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 Ар = 2(Ар,):