Расчет необходимого расхода очистного агента

Расход промывочной жидкости должен обеспечить:

эффективную очистку забоя скважины от шлама;

транспортирование шлама на поверхность без аккумуляции его в кольцевом пространстве между бурильными трубами и стенками скважины;

нормальную (устойчивую) работу забойного двигателя;

сохранение целостности и нормального диаметра ствола скважины (предупреждение эрозии стенок скважины и гидроразрыва пород).

Расчет расхода промывочной жидкости для эффективности очистки забоя скважины делается по формуле:

Q=К· S_ЗАБ л/сек, (2.31)

где

К - коэффициент удельного расхода жидкости равный 0, 3…0, 65 м³/сек на 1 м² забоя, принимается К=0, 65;

S_ЗАБ - площадь забоя м², определяется по формуле:

S_ЗАБ =0, 785·Д_Д² м^{2. (}2.32)

При бурении под кондуктор долотом диаметром 0, 2953 м по формуле (2.31):

Q=0, 65·0, 785·0, 2953² =0, 044 м³/сек.

При бурении эксплуатационную колонну долотом диаметром 0, 2159 м по формуле (2.31):

Q=0, 65·0, 785·0, 2159² =0, 023 м³/сек.

Расчет расхода промывочной жидкости по скорости восходящего потока определяется по формуле:

Q=V_ВОСХ·S_КП м³/сек, (2.33)

где V_ВОСХ - скорость восходящего потока; рекомендуемая скорость согласно промысловой классификации горных пород находится в пределах: М=0, 9…1, 3 м/сек, С=0, 7…0, 9 м/сек.

S_КП - площадь кольцевого пространства, м², которая рассчитывается по формуле:

S_КП =0, 785· (Д_Д² - d_БТ²) м², (2.34)

где d_БТ - диаметр бурильных труб, м²; принимаем d_БТ =0, 147 метра.

При бурении под кондуктор долотом диаметром 0, 2953 м принимаем V_ВОСХ =0, 9 согласно промысловой классификации, по формуле (2.33):

Q=0, 9·0, 785· (0, 2953² - 0, 147²) =0, 046 м³/сек.

При бурении под эксплуатационную колонну долотом диаметром 0, 2159 м на интервале 650 -1400 метров принимаем V_ВОСХ =0, 9 согласно промысловой классификации, по формуле (2.33):

Q=0, 9·0, 785· (0, 2159² - 0, 147²) =0, 017 м³/сек.

При бурении под эксплуатационную колонну долотом диаметром 0, 2159 м на интервале 1400 - 3105 метров принимаем V_ВОСХ =0, 7 согласно промысловой классификации, по формуле (2.33):

Q=0, 7·0, 785· (0, 2159² - 0, 147²) =0, 014 м³/сек.

Расчет расхода промывочной жидкости, исходя из условия создания гидромониторного эффекта, рассчитывается по формуле:

Q=Fн·0, 75 м³/сек, (2.35)

где Fн - площадь поперечного сечения насадок, м²; определяется по формуле:

Fн = π ·d_Н/4·m м², (2.36)

где d_Н - диаметр насадок, м;

m - число насадок, m=3.

При бурении под кондуктор долотом III 295, 3 СЗ-ГВ, имеющем d_Н =0, 015 м по формуле (2.35):

Q=3, 14·0, 015/4·3·0, 75=0, 039 м³/сек.

При бурении под эксплуатационную колонну долотами III 215, 9 МЗ-ГВ, III 215, 9 С-ГВ, 8 ½ MF - 15 имеющими d_Н =0, 01 м по формуле (2.35):

Q=3, 14·0, 01/4·3·0, 75=0, 017 м³/сек.

Расчет расхода промывочной жидкости, обеспечивающий вынос шлама ведется по формуле:

Q= V_КР·S_MAX+ (S_ЗАБ ·V_MЕХ· (j_П -j_Ж)) / (j_{СМ -} j_Ж) м³/сек, (2.37)

где V_КР - скорость частиц шлама относительно промывочной жидкости, м/сек; V_КР =0, 5 м/сек;

S_MAX - максимальная площадь кольцевого пространства в открытом стволе, м², определяемая по формуле (2.34);

V_MЕХ - механическая скорость бурения, м/сек; применяем V_MЕХ =0, 005 м/сек;

j_П - удельный вес породы, Н/м³;

j_{Ж -} удельный вес промывочной жидкости, Н/м³;

j_СМ - удельный вес смеси шлама и промывочной жидкости, Н/м³;

j_{СМ -} j_Ж=0, 01…0, 02·10⁴ Н/м³; принимаем 0, 02·10⁴ Н/м³.

При бурении под кондуктор расход промывочной жидкости, обеспечивающий вынос шлама, по формуле (2.37) составит:

Q=1, 5·0, 785· (0, 2953² - 0, 147²) + (0, 785·0, 2953²· 0, 005· (2, 4·10⁴ - 1, 18·10⁴)) /0, 02·10⁴ =0, 049 м³/с.

При бурении под эксплуатационную колонну расход промывочной жидкости, обеспечивающий вынос шлама, по формуле (2.38) составит:

Q=0, 5·0, 785· (0, 2159² - 0, 147²) + (0, 785·0, 2159²· 0, 05· (2, 4·10⁴-1, 08·10⁴)) /0, 02·10⁴ =0, 029 м³/с.

Расчет расхода промывочной жидкости, предотвращающего размыв стенок скважины, ведется по формуле:

Q= V_{КП MAX}·S_MIN м³/сек, (2.38)

где S_MIN - минимальная площадь кольцевого пространства;

V_{КП MAX -} максимально допустимая скорость течения, жидкости в кольцевом пространстве, м/сек; принимаем V_{КП MAX} =1, 5 м/сек.

Максимальные диаметры бурового инструмента: при бурении под кондуктор - турбобур диаметром 0, 240 м, при бурении под эксплуатационную колонну - турбобур диаметром 0, 195 м.

При бурении под кондуктор расход промывочной жидкости, предотвращающий размыв стенок скважины по формуле (2.38) составит:

Q=1, 5·0, 785· (0, 2953² - 0, 240²) =0, 035 м³/сек.

При бурении под эксплуатационную колонну расход промывочной жидкости, предотвращающий размыв стенок скважины составит по формуле (2.38):

Q=1, 5·0, 785· (0, 2159² - 0, 195²) =0, 01 м³/сек.

Расчет расхода промывочной жидкости, для предотвращения прихватов ведется по формуле:

Q= V_{КП MIN}·S_MAX м³/сек, (2.39)

Где V_{КП MIN} - минимально допустимая скорость промывочной жидкости в кольцевом пространстве;

принимаем V_{КП MIN} =0, 5 м/сек;

S_MAX - максимальная площадь кольцевого пространства; минимальный диаметр бурового инструмента у бурильных труб диаметр =0, 127 м.

При бурении под кондуктор расход промывочной жидкости, предотвращающий прихваты составит по формуле (2.39):

Q=0, 5·0, 785· (0, 2953² - 0, 127²) ·10³=0, 027 м³/сек.

При бурении под эксплуатационную колонну расход промывочной жидкости, предотвращающий прихваты составит по формуле (2.39):

Q=0, 5·0, 785· (0, 2159² - 0, 127²) ·10³=0, 012 м³/сек.

Окончательный выбор расхода промывочной жидкости обусловлен производительностью насосов при заданном коэффициенте наполнения по формуле:

Q=m·n·Qн м³/сек, (2.40)

где m - коэффициент наполнения (m=0, 8);

n - число насосов;

Qн - производительность насоса с коэффициент наполнения m=1, 0.

В расчете принимаеются4 показатели бурового насоса УНБТ - 950 с диаметром втулок равным 160 мм Qн=0, 037 м³/сек.

При бурении под кондуктор расход промывочной жидкости составит по формуле (2.40):

Q=0, 8·2·0, 037=0, 059 м³/сек

При бурении под эксплуатационную колонну расход составит:

Q=0, 8·1·0, 037=0, 029 м³/сек

Расчетные значения расхода промывочной жидкости на интервалах бурения заносим в табл. 2.7.

Таблица 2.7 Расход промывочной жидкости по интервалам бурения