Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 21

 

 

Скорость  выходящего  потока  бурового  раствора  при  спущенной  9  5/8  д.  обсадной 

колонне, фут/мин = 

фут

барр

мин

барр

/

_

0534

,

0

/

_

21

,

5

  

Часть V I. 

17800 фут х 0,052 х 16,3 фунт/галл = 15200 фунт/кв.д. 

Глубина  (фут)  х  0,052  х  плотность  б.р-ра  (фунт/галл)  =  гидростатическое  давление, 

фунт/кв.д. 

 

Формулы: 

1. Объём выходящего потока бурового раствора =

2

2

353530

p

h

D

D



 = см/сек;  

Q = расход, м? /час. 

где D - диаметр мм. 

2. Скорость сдвига бурового раствора (сек) =

p

h

D

D

V



120

 

 V = скорость, см/сек, 

где D - диаметр мм  

 

3. Повышение плотности бурового раствора баритом    X = 

2

1

2

4250

)

(

4250

W

W

W





 

 

где Х = количество барита. кг/м? , 
W

1

= настоящая плотность бурового раствора, кг/м? 

W

2

= необходимая плотность, кг/м? 

Для преобразования кг/м?  барита в 100 фунт. мешки на м? : 

100 фунт/мешки/м? = 

36

,

45

/

3

м

кг

 

4. Увеличение объёма вследствие введения барита : 

увеличен.объёма (м?) = 

7

,

93

_

.

100

/

4250

_

3

баррита

мешки

фунт

или

м

кг

баррита

кг

 

5. Понижение плотности раствора добавлением воды:   Х = 

1000

)

(

1

2

1





W

W

W

V

 

где Х = необходимый объём воды, м? 
V = исходный объём воды, м? 
W

1

= исходная плотность бурового раствора, кг/м? 

W

2

= необходимая плотность бурового раствора, кг?/м 

 

Примечание

.  При  понижении  плотности  бурового  раствора  дизельным  топливом 

подготовьте  840  вместо  1000  в  знаменателе  приведенного  выше 
уравнения.  

6. Гидростатическое давление, кг/см

2

 = 

10000

)

_(

)

/

(

3

м

м

кг

 

 

Учебная задача №  2. 

Кондуктор - 13 3/8 д. (339,7 мм), 2000 фут  (609,6 м), 48 фунт/фут    (71,4 кг/м). 
Общая глубина - 10000 фут (до 48 м) 

9 7/8 д. (250,8 мм). 

Бурильная колонна - 4 1/2 д. (114,3 мм), 16,60 фунт/фут  (24,7 кг/м) 
Прискважинные сооружения - три амбара 7 фут х 6 фут х 31 фут, в каждом из которых 

глубина раствора составляет 60 дюймов, (2,13 м) (1,83 м) (9,45 м) при глубине 1,52 м. 

 

 

Плотность раствора - 12,5 фунт/галл (1497 кг/м?  или 1,497 г/см?) 
Насос  -  6  д.  (152  мм)  х  16  д.  (406  мм)  при  50  ходах  поршня  в  минуту  и  90% 

эффективности. 

Рассчитайте. 

1. Общую ёмкость  амбаров для бурового раствора в м?,  м?/м,  м?/см 
2. Общий объём бурового раствора в амбарах (м?) 
3.  Общий  объём  бурового  раствора  в  скважине  при  спущенных  и  поднятых  бурильных 

трубах (м?) 

4. Полный цикл циркуляции бурового раствора, подъём шлама на забой, (мин). 
5. Скорость выходящего потока бурового раствора в необсаженном и обсаженном стволе 

(см/сек). 

 

6. Гидростатическое давление на общей глубине, кг/см

2

. 

 

 Часть 1. 

Объём амбара, м? = L х W х D = (2,13 м)(1,83 м)(9,45 м)= 36,8 м? одного амбара =  

3 х 36,8м? (трёх амбаров) = 110,4 м? 

м

м

83

,

1

4

,

110

3

= 60,3 м? /м для  трёх амбаров 

см

м

183

4

,

110

3

= 0,603 м?/см для трёх амбаров. 

Часть 2. 

Объём раствора в амбарах, м? = (60,3 м?/м)(1,52 м) = 91,6 м? 

Часть 3. 

Объём раствора в скважине без бурильных труб, м? = м? в обсаженном стволе +  

+ м?  в необсаженном стволе. 

Для 13 3/8 д. (339,7 мм) обсадной колонны = 0,1570 барр/фут х 2000 ф. = 

=314 барр. 
=314 барр (0,1590) 
= 49,9 м? 

Для 9 7/8 д. (250,8 мм) ствола = 10,0947 барр/фут)(8000 фут) = 

= 757,6 барр 
= 757,6 барр (0,1590) 
= 120,4 м? 

Общий объём = 120,4 м? +49,9 м? 
Объём раствора в скважине без бурильных труб, м = 170,3 м?  
Объём раствора в скважине с бурильными трубами = объём без бур. труб – 

- объём металла бур. труб. 

Объём металла бурильных труб = (0,00643 барр/фут) (10000) = 

= 64,3 барр 
= 64,3 барр (0,1590) 
= 10,2 м? 
= 170,3 м? - 10,2 м? 

Часть 4. 

Полный цикл циркуляции бурового раствора = 

=

насоса

ельность

производит

амбарах

в

раствора

объем

трубами

бур

с

скважины

объем

_

_

_

_

.

_

_

_



 

 

Производительность насоса. 

(50 ход. поршня/мин) (0,1705 барр/ход. поршня) (0,90) = 

= 7,67 барр/мин 
= (7,67 барр/мин)(0,159) 
= 1219,9 дм? или 1,22 м?/мин 

(Производительность насоса) Полный цикл циркуляции бурового раствора = 

 

 

мин

м

м

м

/

22

,

1

6

,

91

1

,

160

3

3

3



=206 мин 

Вынос шлама на поверхность = объём скважины –  

-

насоса

ельность

производит

труб

бур

объем

внутр

труб

бур

металла

объем

_

.

_

.

.

_

_

(



 

Внутренний объём бурильных труб = (=0,01422 барр/фут)( 10000 фут) =  

= 142,2 барр (0,1590) 
= 22,6 м? 

мин

м

м

м

м

/

22

,

1

)

6

,

22

2

,

10

(

3

,

170

3

3

3

3





= 112,7 мин (вынос шлама на поверхность, мин). 

Часть 5. 

Скорость восходящего потока бурового раствора  

2

2

)

/

(

1030

p

h

D

D

мин

барр



 

Скорость восходящего потока бурового раствора в необсаженном стволе = 

=

2

2

)

2

/

1

_

4

(

)

8

/

7

_

9

(

)

/

_

67

,

7

(

1030



мин

барр

 

= (102 фут/мин) 
= (102 фут/мин) (0,508)  
= 51,82 см/сек. 

Скорость восходящего потока бурового раствора в обсаженном стволе =  

= 

2

2

)

2

/

1

_

4

(

)

8

/

3

_

13

(

)

/

_

67

,

7

(

1030



мин

барр

 = 49,8 фут/мин 

или (49,8 фут/мин)(0,508) = 25,3 см/сек. 

 

Часть 6. 

Гидростатическое давление = (плотность, фут/галл) (глубина, фут)  

(0,052)=(12,5 фунт/галл)(10000 фут) 
(0,052)=6500 фунт/кв.д. 

 

=(6500 фунт/кв.д.)(0,0703)=456 кг/см

2

 

или гидростатическое давление = 

10000

)

3048

)(

1497

(

10000

)

)(

/

(

3



м

м

кг

= 456 кг/см

2

 

 

Таблица 6 

Международная таблица атомных весов химических элементов 

Наименование 

химического 

элемента 

Обозн

а- 

чение 

Атомн

ый 

номер 

Атомный вес 

Валент 

ность 

Наименование 

химического 

элемента 

Обозн

а- 

чение 

Атомный 

номер 

Атомный 

вес 

Валент 

ность 

Актиний 

Ас 

89 

227,0 

- 

Молибден 

Mo 

42 

95,95 

3,4,6 

Алюминий 

Al 

13 

26,98 

3 

Неодим . 

Nd 

60 

144,27 

3 

Сурьма 

Sb 

51 

121,76 

 

Неон 

Ne 

10 

20,183 

0 

Аргон 

A 

18 

39,944 

0 

Никель 

Ni 

28 

58,69 

2,3 

Мышьяк 

As 

33 

74,9216 

3,5 

Азот 

N 

7 

14,008 

3,5 

Барий 

Ba 

56 

137,36 

2 

Осмий 

Os 

76 

190,2 

2,3,4,8 

Берилий 

Be 

4 

9,02 

2 

Палладий 

Pd 

46 

106,7 

2,4 

Висмут 

Bi 

83 

209,00 

3,5 

Фосфор 

P 

15 

30,98 

3,5 

Бор 

B 

5 

10,82 

3 

Платина 

Pt 

78 

195,23 

2,4 

Бром 

Br 

35 

79,916 

1,3,5,7 

Полоний 

Po 

84 

210,0 

- 

Кадмий 

Cd 

48 

112,41 

2 

Калий 

K 

19 

39,096 

1 

Кальций 

Ca 

20 

40,08 

2 

Празеодим 

Pr 

59 

140,92 

3 

Цезий 

Cs 

55 

132,91 

1 

Радий 

Ra 

88 

226,05 

2 

Хлор 

Cl 

17 

35,457 

1,3,5,7 

Радон 

Rn 

86 

222,0 

0 

Хром 

Cr 

24 

52,01 

2,3,6 

Рений 

Re 

75 

186,31 

- 

Кобальт 

Co 

27 

58,94 

2,3 

Родий 

Rh 

45 

102,91 

3 

Ниобий 

Nb 

41 

92,91 

3,5 

Рубидий 

Rb 

37 

85,48 

1 

 

 

Медь 

Cu 

29 

63,57 

1,2 

Рутений 

Ru 

44 

101,7 

3,4,6,8 

Диспрозий. 

Dy 

66 

162,46 

3 

Самарий 

Sm 

62 

150,43 

3 

Эрбий 

Er 

68 

167,2 

3 

Скандий 

Sc 

21 

45,10 

3 

Европий 

Eu 

63 

152,0 

2,3 

Селен 

Se 

34 

78,96 

2,4,6 

Фтор 

F 

9 

19,00 

1 

Кремний 

Si 

14 

28,06 

4 

Гадолиний 

Gd 

64 

156,9 

3 

Серебро 

Ag 

47 

107,88 

1 

Галлий 

Ga 

31 

69,72 

2,3 

Натрий 

Na 

11 

22,99 

1 

Германий 

Ge 

32 

72,60 

4 

Стронций 

Sr 

38 

87,63 

2 

Золото 

Au 

79 

197,2 

1,3 

Сера 

S 

16 

32,06 

2,4,6 

Гафний 

Hf 

72 

178,6 

4 

Тантал 

Ta 

73 

180,88 

5 

Гелий 

He 

2 

4,003 

0 

Теллурий 

Te 

52 

127,61 

2,4,6 

Голмий 

Ho 

67 

164,94 

3 

Тербий 

Tb 

65 

159,2 

3 

Водород 

H 

1 

1,008 

1 

Таллий 

Tl 

81 

204,39 

1,3 

Индий 

In 

49 

114,82 

3 

Торий 

Th 

90 

232,12 

4 

Иод 

I 

53 

126,92 

1,3,5,7 

Тулий 

Tm 

69 

169,4 

3 

Иридий 

Ir 

77 

193,1 

3,4 

Олово 

Sn 

50 

118,70 

2,4 

Железо 

Fe 

26 

55,85 

2,3 

Титан 

Ti 

22 

47,90 

3,4 

Криптон 

Kr 

36 

83,7 

0 

Вольфрам 

W 

74 

183,92 

6 

Лантан 

La 

57 

138,92 

3 

Уран 

U 

92 

238,07 

4,6 

Свинец 

Pb 

82 

207,21 

2,4 

Ванадий 

V 

23 

50,95 

3,5 

Литий 

Li 

3 

6,940 

1 

Франций 

Fr 

87 

224.0 

1 

Лютеций 

Lu 

71 

174,99 

3 

Ксенон 

Xe 

54 

131.3 

0 

Магний 

Mg 

12 

24,32 

2 

Иттербий 

Yb 

70 

173,04 

3 

Марганец 

Mn 

25 

54,93 

2,3,4,6,7 

Цинк 

Zn 

30 

65,38 

2 

Технеций 

Тс 

43 

98,91 

 

Цирконий 

Zr 

40 

91,22 

4 

Ртуть 

Hg 

80 

200,61 

1,2 

Кислород 

О 

8 

15,99 

 

 

Материальный баланс 

Материальный баланс имеет огромное значение в технологии промывки скважины. 
Анализ  содержания  твёрдой  фазы  в  буровом  растворе,  разбавление  и  повышение 

плотности  бурового  раствора,  его  смешивание  и  введение  добавок  -  все  эти  операции 
основаны на материальном балансе. 

Концепция материального баланса основана на законе сохранения массы, в соответствии 

с которым массу нельзя ни создать ни разрушить. Проще говоря сумма компонентов должна 
равняться  сумме  продуктов  или  если  3000  фунтов  Сперсена  ввести  в  буровой  раствор  весом 
30000  фунтов,  то  общий  вес  системы  составит  33000  фунтов.  Такая  концепция  верна  по 
отношению  к  массе  и  атомам,  однако  она  не  всегда  приемлема  для  растворов  и  химических 
соединений, что объясняется растворимостью и химическими реакциями. 

 

Существует простой способ определения любого материального баланса. 
 

1. Нарисуйте схему. 
2. Определите компоненты и продукты. 
3. Напишите уравнения, с одной стороны знака равенства которых находятся слагаемые 

компоненты, а с другой стороны — получаемые продукты. 

4. Определите известные и неизвестные члены уравнения. 
5. Составьте соответствующие уравнения для определения неизвестных. 
6. Определите неизвестные величины. 
 

Общие уравнения материального баланса: 

Массовый баланс: Р

общее

V

общее

 = ∑ ρ

n

 V

n

 = 

.......

3

3

2

2

1

1







V

V

V







 

Объёмный баланс: V

общее

= ∑ V

n

 = 

.......

3

2

1







V

V

V

   

ρ - обозначает плотность, например, в фунтах/галл, или в г/см?  
V -  обозначает объём, в барр или м? 
 

Приготовление бурового раствора 

В  первом  примере  материальный  баланс  используется  для  приготовления  бурового 

раствора. Необходимо приготовить 1000 барр. бурового раствора плотностью 16,0 фунт/галл с