Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 20

 

 

9.Поршень – жидкость 

43.Корпус-основной подшипник 

10.Шток – поршень – сверхпрочный 

44.Прокладка – корпус основного подшипника 

11.Контргайка – шток поршня 

45.Шестерня-коленчатый вал 

12.Пробка – спускное отверстие 

46.Болт и гайка- шестерня коленчатого вала 

13.Фланец – прием насоса к уплотнению 

47.Шпонка- шестерня коленчатого вала 

14.Камера – всасывание воздуха (на стандартное 
оборудование) 

48.Шайба-коленчатый вал 

15.Трубная обвязка насоса – капельно-водное охлаждение 
штока насоса 

49.Вал-шестерня, ведущее зубчатое колесо пары 

16.Перегородка – буровой раствор 

50.Ведущее(меньшее) зубчатое колесо пары 

17.Удлинение – шток поршня 

51.Шпонка- ведущее(меньшее) зубчатое колесо пары 

18.Гайка – шток поршня 

52.Подшипник-ролик ведущего зубчатого колеса пары - 
длинный корпус 

19.Направляющее устройство – нижний ползун 

53. Корпус-подшипник вала ведущего зубчатого колеса - 
длинный 

20.Болт и гайка - направляющее устройство  нижнего  ползуна 

54.Прокладки- корпус подшипника  вала ведущего зубчатого 
колеса 

21.Колпачковая гайка - направляющее устройство  нижнего  
ползуна 

55. Подшипник- ролик ведущего зубчатого колеса пары – 
короткий  корпус 

22.Ползун 

56. Корпус-подшипник вала ведущего зубчатого колеса – 
короткий 

23.Башмак – ползун – верхний 

57.Маслоудерживающее кольцо подшипника вала ведущего 
зубчатого колеса 

24. Башмак – ползун –нижний 

58.Уплотнение- маслоудерживающее кольцо подшипника 
вала ведущего зубчатого колеса 

25.Прокладки - башмак ползуна-конец поршня 

59.Дыхательный клапан в верхней части корпуса 

26. Прокладки - башмак ползуна-конец кривошипа 

60.Крышка –корпус шестерни в уплотнении 

27.Шпилька и гайка – башмак ползуна 

61.Пластина-колпак отверстия в уплотнении 

28.Штифт – ползун 

62.Пластина-крышка корпуса кривошипа в уплотнении 

29.Подшипник – ролик штифта ползуна 

63.Пластина-нижняя часть корпуса 

30.Пластина- удерживающая штифт ползуна и уплотнения 

64.Дверца-корпус в уплотнении 

31.Шланг- трубка, подводящая смазку к штифту ползуна 

65.Кран-уровень масла в корпусе 

32.Приспособление-смазка  

66.Пробка-спускное отверстие корпуса кривошипа основания 
насоса 

33.Шток-соединение 

67.Пробка-спускное отверстие для масла  в основании насоса 

34.Подшипник-ролик штифта кривошипа 

 

Рис.6. Двухцилиндровый буровой насос двойного действия. 
 

Таблица 4. 

Подача трехцилиндрового бурового насоса одностороннего действия 

(при 100% эффективности) 

Длина 

хода 

поршня 

(дюймы) 

Размер 
втулки 

(дюймы) 

Число 

ходов 

поршня 

на 

баррель 

Объем 
раствора 
на 1 ход 
поршня 

Длина 
хода 
поршня 
(дюймы 

 

 

Размер 
втулки 

(дюймы) 

Число 

ходов 

поршня на 

баррель 

Объем 

раствора 

на 1 ход 

поршня 

7" 

3" 

65.79 

.0152 

8-1/2" 

6" 

13.46 

.0734 

7" 

3-1/2" 

48.31 

.0207 

9" 

4-1/2" 

22.62 

.0442 

7" 

4" 

36.90 

.0271 

9" 

5" 

18.32 

.0546 

7" 

4-1/2" 

30.03 

.0333 

9" 

5-1/2" 

15.13 

.0661 

7" 

5" 

23.33 

.0429 

9" 

6" 

12.70 

.0787 

7" 

5-1/2" 

19.09 

.0524 

10" 

4-1/2" 

20.29 

.0493 

7" 

6" 

16.15 

.0619 

10" 

4-3/4" 

18.25 

.0548 

7" 

6-1/2" 

14.00 

.0714 

10" 

5" 

16.47 

.0607 

7" 

7" 

12.00 

.0833 

10" 

5-1/4" 

14.95 

.0669 

8" 

4" 

32.31 

.0310 

10" 

5-1/2" 

13.58 

.0736 

8" 

4-1/2" 

25.45 

.0393 

10" 

5-3/4" 

12.47 

.0802 

8" 

5" 

20.58 

.0486 

10" 

6" 

11.44 

.0874 

8" 

5-1/2" 

17.00 

.0588 

10" 

6-1/4" 

10.55 

.0948 

8" 

6" 

14.33 

.0698 

12" 

5-1/2" 

11.35 

.0881 

8" 

6-1/4" 

13.13 

.0762 

12" 

5-3/4" 

10.37 

.0964 

8-1/2" 

4" 

30.30 

.0330 

12" 

6" 

9.52 

.1050 

 

 

8-1/2" 

4-1/2" 

23.92 

.0418 

12" 

6-1/4" 

8.79 

.1138 

8-1/2" 

5" 

19.38 

.0516 

12" 

6-1/2" 

8.14 

.1229 

8-1/2" 

5-1/4" 

17.58 

.0569 

12" 

6-3/4" 

7.54 

.1326 

8-1/2" 

5-1/2" 

16.03 

.0625 

12" 

7" 

7.01 

.1426 

8-1/2" 

5-3/4" 

14.67 

.0682 

 

 

 

 

 

 

 
 

Таблица 5. 

Подача двухцилиндрового бурового насоса двойного действия 

(при 100% эффективности) 

Длина 

хода 

поршня 

(дюймы) 

Размер 
втулки 

(дюймы) 

Число 

ходов 

поршня 

на 

баррель 

Объем 
раствора 
на 1 ход 
поршня 

Длина 
хода 
поршня 
(дюймы 

 

 

Размер 
втулки 

(дюймы) 

Число 

ходов 

поршня на 

баррель 

Объем 

раствора 

на 1 ход 

поршня 

10" 

3-1/2" 

27.77 

.0360 

14" 

7-3/4" 

3.88 

.2575 

10" 

4" 

20.76 

.0481 

16" 

5" 

8.81 

.1135 

10" 

4-1/2" 

16.15 

.0619 

16" 

5-1/2" 

7.12 

.1405 

10" 

5" 

13.43 

.0745 

16" 

6" 

5.86 

.1705 

12" 

4" 

17.3 

.0578 

16" 

6-1/4" 

5.40 

.1855 

12" 

5" 

11.2 

.0894 

16" 

6-1/2" 

4.93 

.2025 

12" 

5-1/2" 

9.13 

.1095 

16" 

6-3/4" 

4.65 

.2200 

12" 

6" 

7.58 

.1320 

16" 

7" 

4.21 

.2375 

12" 

6-1/4" 

6.96 

.1437 

16" 

7-1/4" 

3.91 

.2560 

12" 

6-1/2" 

6.39 

.1565 

16" 

7-1/2" 

3.64 

.2750 

12" 

6-3/4" 

5.92 

.1690 

16" 

7-3/4" 

3.39 

.2950 

12" 

7" 

5.48 

.1825 

18" 

5" 

7.84 

.1275 

14" 

5" 

9.6 

.1040 

18" 

5-1/2" 

6.33 

.1580 

14" 

5-1/2" 

7.81 

.1280 

18" 

6" 

5.21 

.1920 

14" 

6" 

6.50 

.1540 

18" 

6-1/4" 

4.78 

.2090 

14" 

6-1/4" 

5.96 

.1675 

18" 

6-1/2" 

4.38 

.2280 

14" 

6-1/2" 

5.48 

.1825 

18" 

6-3/4" 

4.05 

.2465 

14" 

6-3/4" 

5.08 

.1970 

18" 

7" 

3.74 

.2670 

14" 

7" 

4.70 

.2130 

18" 

7-1/4" 

3,47 

.2880 

14" 

7-3/4" 

4.46 

.2240 

18" 

7-1/2" 

3.22 

.3100 

14" 

7-1/2" 

4.15 

.2410 

18" 

7-3/4" 

3.02 

.3310 

 

Проблемы определения объёма 

Определение  объёма,  времени  полного  цикла  бурового  раствора  и  скорости  его 

циркуляции-  все  эти  расчёты  периодически  должен  производить  инженер  по  буровым 
растворам. 

Приведенные  ниже  два  примера  иллюстрируют  необходимые  расчеты.  Во  втором 

примере показано преобразование величин в метрическую систему. 

Дано: 

Кондуктор- 1850 футов 13 3/8 д., 48 фунт/фут. 
Промежуточная колонна - 8643 фута   9 5/8 д., 3230 фунт/фут. 
Хвостовик - от  8300 футов до 14500 футов, 7 д., 20 фунт/фут. 
Размер долота- 6 1/8 д. 
Общая глубина - 17800. 

Ступенчатая 
колонна 

— 5 д. бурильная колонна с весом одного погонного фута 
+9,50 фунт/фут до глубины 8000 футов и 3 1/2 д. бурильная колонна с 

 

 

весом одного погонного фута 
13,30 фунт/фут до общей глубины. 

Прискваженные 
сооружения 

— Три амбара глубиной 7 футов, шириной б футов и длиной 

31 

фут.  Два  амбара  имеют  64  дюйма    бурового  раствора,  а  третий  -  46 
дюймов раствора при спущенной в скважину бурильной колонне 

Плотность бурового  
раствора 

— 16,3 фунт/галл 
 

Насос 

—  двухцилиндровый  двойного  действия  6  х  16  с  числом  ходов 
поршня в минуту 34 и эффективностью 90%. 

 
Учебная задача № 1.

 Ниже представлена схема  конструкции скважины для проведения 

необходимых инженерных расчетов. 
 

 

Рис.7. 

Рассчитайте: 

I.  Общую  емкость  амбаров  для  бурового  раствора  в  баррелях,  в  баррелях  на  дюйм,  в 

баррелях на фут. 

II. Общий объём бурового раствора в амбарах. 
III. Общий объём бурового раствора в скважине при спущенных бурильных трубах и при 

поднятых бурильных трубах. 

IV.  Полный  цикл  циркуляции  бурового  раствора,  цикл  циркуляции  в  скважине,  время 

необходимое для выноса шлама с забоя на поверхность. 

V.  Скорость  циркуляции  бурового  раствора  в  затрубном  пространстве  необсаженного 

ствола, 7 д.  хвостовик и  9 5/8 д. обсадная колонна. 

VI.. Гидростатическое давление столба бурового раствора на общей глубине. 
 

Часть 1. 

Объём амбара, куб.футы и длина х ширина х глубина (футы) = 6 х 31 х 7=1300 фут? 
Объем 3-х амбаров = 1300 х 3 = 3900 фут? 

 

 

Объём 3-х амбаров, барр/д. = 

глубины

дюйма

барр

_

_

84

_

700

= 8,33 барр/д. 

Объём 3-х амбаров, барр/фут = 12 д. х 8,33 барр/д. = 100 барр/фут.  

Часть II. 

Объём, барр = 

.)

46

.

64

.

64

(

_

3

.

/

_

33

,

8

д

д

д

амбарах

д

барр







=(2,77 барр/д. в одном амбаре) х 

х (174 д.) = 484 барр. 

Часть III 

Объём раствора в скважине (без бурильной колонны), барр. = барр. в обсадной колонне 

+ барр. в необсаженном стволе. 

для 9 5/8 д. обсадной колонны = 8300 фут х 0,0787 барр./фут = 654 барр. 
для 7 д. хвостовика = 6200 фут х 0,0405 барр/фут = 251 барр 
для 6 1/8 д. скважины = 3300 фут х 0,0365 барр/фут = 120 барр 
Объем раствора в скважине без бурильных труб = 1025 барр. 
Объём раствора в скважине со спущенными буровыми трубами, барр = объёму раствора 

без бурильных труб (барр) - объём металла бурильных труб (барр). 

Объём металла труб, барр = (8000 фут х 0,0075 барр/фут )+ (9800 фут х  

х 0,00513 барр/фут) = 60 барр + 50 барр = 110 барр. 

Объём бурового раствора в скважине (при спущенных бурильных трубах), барр. = 1025 
барр - 110 барр = 915 барр. 

Часть IV 

Полный цикл циркуляции бурового раствора в скважине, мин = 





мин

барр

насоса

ельность

Производит

барр

труб

б

объем

внутр

барр

труб

бур

металла

объем

барр

ствола

объем

/

,

_

)

(

.

_

.

)

.

.

_

_

(

.)

(

_





 

Объём металла бурильных труб из части Ш = 110 барр. 
Внутренний объём бур. труб = (8000 фут х 0,0178 барр)+(9800 фут х  

 х 0,00742 барр/фут) = 142 барр. + 73 барр. = 215 барр. 

Время выноса шлама на поверхность, мин = 

мин

мин

барр

барр

мин

барр

барр

барр

барр

_

134

/

_

21

,

5

_

700

/

_

21

,

5

.)

_

215

.

_

110

(

.

_

1025









 

Часть V. 

Скорость восходящего потока бурового раствора, 

Фут/мин = 

)

/

(

_

)

/

(

_

фут

барр

затрубья

объем

мин

барр

насоса

ельность

производит

 

Объём  затрубного  пространства,  барр/фут  =  объём  ствола  (барр/фут)  –  объём  металла 

бур. труб, барр/фут +  внутр. объём бур. труб, барр/фут 

Объём затрубного пространства в необсаженном стволе = 0,0365 барр/фут – 

-(0,00513 барр/фут + внутренний объём бурильных труб 0,00742 барр/фут). 

Объём затрубного пространства = 0,02395 барр/фут. 
Скорость выходящего потока бурового раствора в необсаженном стволе. 

фут/мин = 

.

/

_

218

/

_

02395

,

0

/

_

21

,

5

мин

фут

фут

барр

мин

барр



 

Объём затрубного пространства в обсаженном 7 д. обсадной колонне стволе =  
=0,0405 барр/фут-(0,00513 барр/фут)+0,00742 барр/фут = 0,0279 барр/фут.  
Скорость восходящего потока бурового раствора при спущенной 7 д. обсадной колонне, 

фут/мин =  

.

/

_

187

/

_

0279

,

0

/

_

21

,

5

мин

фут

фут

барр

мин

барр



 

Объём  затрубного  пространства  в  обсаженном  9  5/8  д.  обсадной  колонне  стволе  = 

=0,0787 барр/фут-(0,0075 барр/фут+0,0178 барр/фут) =  0,0534 барр/фут.