Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 73

 

  Главная      Учебники - Производство     Руководство для обучения инженеров по буровым растворам

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  71  72  73  74   ..

 

 

Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 73

 

 

 

449 

Пусть 

1

1

P

then 

       

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

P

P

P

P

P

P

 

Ур-ние  27  устанавливает,  что  давление  бурового  насоса  состоит  из  суммы  потерь 

давления от шланга рабочей трубы до нагнетательной линии. 

Если  форсунка  заблокирована, 

5

4

P

  увеличивается,  следовательно,  увеличивается 

также давление бурового насоса. Если струя  утеряна, 

5

4

P

  уменьшается как и  давление 

бурового  раствора.  Если  давление  насоса  превышает  установленное  для  разгрузочного 
клапана,  часть  течения  будет  обходить  назад  в  отстойник.  В  этом  случае  клапан  будет 
хлопать. 

 

Гидростатическое  давление 

р - гидростатическое давление на любой вертикальной глубине, (рsi).  
ТVD - вертикальная глубина, фут,  
МW -  вес раствора, фунт/гал. 

Гидростатическое давление на любой вертикальной глубине будет: 

Р = (0,052)(ТVD) (MW)                                                                                      (28) 
 

Эквивалентная циркулирующая плотность (ЕСD) 

6

5

P

-  потеря  давления  от  точки  5  до  точки  б,  являющаяся  эквивалентом  потерь 

затрубного давления (ф./жидкости или рsi) 

АРL -  потери затрубного давления, (рsi) 
ЕСD - эквивалентная циркулирующая плотность, фунт/гал. 
Применяется те же ур-ния энергии между точками 5 и 6 (ур-ния 17 и 18).  

Энергия на входе = энергии на выходе + энергия на трение.  
Энергия = энергия - энергия на трение. 

6

5

6

2

6

6

5

2

5

5

2

2









P

Z

g

V

c

P

Z

g

V

c

P

 



g

V

c

2

2

5

 = 0       

6

P

 = 0         



g

V

c

2

2

6

 = 0        Z

1

 = 0 

Ур-ние упрощается до 

6

5

5

5

P

Z

P

 

Выражая прежние ур-ние в psi, 

5

  -  можно представить как Р

6

5

5

P

P

P

 

где 

5

P

 - динамическое забойное давление. 

Подставляя ур-ние 28 в предыдущее: 

5

P

 = (0,052)(ТVD)(MW) +

6

5

P

 

или                     





)

)(

052

,

0

(

)

)(

052

,

0

(

6

5

5

TDV

P

MW

TVD

P

 

 

450 

или                     ECD = 





)

)(

052

,

0

(

TDV

APL

MW

                                                                   (29) 

Рис.19  и  20  показывают  влияние  забойного  давления  при  динамическом  (Q>0)  и 

статическом (Q = 0)  состоянии. 

 

Потери  затрубного давления 

Условные обозначения. 

F  - усилие, необходимое для движения жидкости (фунты). 
F

1

 - трение, (фунты). 

L   -  длина, фут. 
D

h

 - диаметр ствола, дюймы  

D

p

 - диаметр трубы или УБТ,  дюймы. 

Θ -  показания счётчика VG 
R

nc

 - критическое число Rе. 

АРL -  потери затрубного давления, (рsi). 

На  рис.21  показана  часть  затрубной  длины  L  .  Жидкость в  затрубном  пространстве 

находится под действием перепада давления   Р

a

-  Р

b

 , что можно отнести к ∆P

b

  или 

АРL  между точками а и б. Сила, необходимая для преодоления ∆P

b

  или АРL , равна F. 

 

Сопротивление  течению  является  произведением  касательного  напряжения  и 

площади  контакта.  Это  F

1

,  ,  из  рис.  21.  Поскольку  в  состоянии  покоя,  эти  два  усилия 

равны (третий закон движения Ньютона). 

F = F

1

 

(Давление) (площадь) =( касательное напряжение) (контактная площадь). 

)

)(

1000

(

)

)(

)(

56

,

3

(

12

)

)(

(

100

)

067

,

1

)(

(

)

)(

4

(

)

(

2

2

p

h

p

h

p

h

D

D

L

L

D

D

D

D

APL

 

 

Для  компенсации  для  ньютоновских  жидкостей  и  данных  вискозиметра  для 

затрубных условий потока вводятся поправки. 

 

 

451 

)

)(

1000

(

)

)(

)(

75

,

3

(

p

h

D

D

L

APL

                                                                                        (30) 

В  ур-нии  30  Θ  является  функцией  типа  течения.  Для  ламинарного  течения  Θ 

выводится из ур-ния 17. На основе RРМ=  300 АРL  выражается: 



)

)(

69

,

8

(

)

)(

1000

(

)

)(

)(

75

,

3

(

1

2

300

p

h

n

p

h

D

D

Q

D

D

L

APL

                                                   (31) 

Для  турбулентного  потока  Θ  выводится  из  ур-ния  числа  Re.    Замещая  R

n

,  на  R

АРL для турбулентного потока будет 

2

3

2

)

(

)

)(

)(

11

,

6

(

)

)(

)(

(

p

h

p

h

nc

D

D

D

D

R

L

Q

MW

APL

                                                               (32) 

Пример 3

Выкид насоса 

- 198 гал/мин 

Глубина (TVD)  - 10000 футов 
Размер ствола 

- 8,75'' 

Наружный диаметр трубы - 4 1/2  х 9500 фут 
УБТ, наружный диаметр - 7''  х 500 ф. 
Θ

600

- 83 

Θ

300

- 47 

Вес раствора 

- 15,0 фунт/гал. 

Задача. 

Пренебрегая  обсадной  колонной  для  упрощения,  определяется  тип  течения  в 

затрубном пространстве и ЕСД на общей глубине.  R

= 2000. 

Решение.

  

n = 

)

2

log(

47

83

log

  = 0,82        

 
Используя ур-ние 25 

Q

C

 = 

82

,

0

2

1

82

,

0

2

2

)

7

75

,

8

)(

69

,

8

(

)

15

)(

64

,

43

(

)

47

)(

2000

(

)

7

75

,

8

(



    = 280 гал/мин.   

Т.к.  выход  насоса  198  гал/мин  (Q)  <  Q

C

,  (980  гал/мин),  вокруг  УБТ  и  бурильной 

трубы - течение ламинарное. 

Потери затрубного давления у бурильной трубы рассчитываются из ур-ния 31. 

82

,

0

1

)

82

,

0

(

2

)

5

,

4

75

,

8

)(

69

,

8

(

198

)

5

,

4

75

,

8

)(

1000

(

)

9500

)(

47

)(

75

,

3

(



APL

 

APL

5,73 psi 

Около участка УБТ потери затрубного давления из ур-ния 31 

82

,

0

)

1

)

82

,

0

(

2

(

)

7

75

,

8

)(

69

,

8

(

198

)

7

75

,

8

)(

1000

(

)

500

)(

47

)(

75

,

3

(



APL

 

APL

27,2 psi 

Общие 

APL

 57,3 + 27,2 = 84,5 psi 

 
Из ур-ния 29 

 

452 

ECD = 15,0+

)

000

,

10

)(

052

,

0

(

5

,

84

 = 15,16фунт/гал. 

 

Потери давления в системе. 

Потери  давления  внутри  колонны  относятся  к  турбулентному  состоянию  во  время 

бурения.  Вязкость  имеет  очень  слабое  влияние  на  потери  давления  в  турбулентном 
течении. При повышенном числе Rе наиболее изменяющимся является трение. Расчётные 
потери  давления  основываются  на  турбулентном  течении  и  корректируются  для  веса 
раствора, а не вязкости. 

Условные обозначения. 

A

n

- общая площадь насадок долота, дюймы. 

с  - константа наземного оборудования. 
d - внутренний диаметр трубы или УБТ, дюймы 
D

h

 - диаметр ствола, дюймы  

D

p

 - наружный диаметр трубы  или УБТ,  дюймы. 

L - длина бурильной трубы или УБТ, футы 
МW -  вес раствора, фунт/гал. 

2

1

P

- потери давления в шланге рабочей трубы, (рsi) 

4

2

P

 -     -??-  в бурильной трубе и УБТ, (рsi) 

5

4

P

 = P

В

 - потери давления в насадках долота, (рsi) 

6

5

P

 -  затрубные потери давления, (рsi) 

Р

b

 - действительные или теоретические потери давления бурового насоса, (рsi) 

P

1

 - общие потери давления в системе, (рsi) 

Q - расход, гал/мин. 
Σ - сумма ур-ний для всех труб и УБТ. 

2

1

P

 = c(MW) 

86

,

1

100 

 Q

                                                                               (33) 

4

2

P

 = (0,000061)(MW)(Q)

86

,

1

 

86

,

1

d

L

                                                   

(34) 

5

4

P

 = P

2

2

)

)(

10858

(

)

)(

(

n

b

A

Q

MW

                                                                               

(35) 

6

5

P

 = (1,1  х 10

4

)(MW)(Q)

86

,

1

 x 



86

.

1

2

2

)

)(

(

p

h

p

h

D

D

D

D

L

              (36) 

P

1

 = 

2

1

P

+

4

2

P

+

5

4

P

+

6

5

P

                                                                   (37) 

 
Затрубные потери давления 

6

5

P

  используются  только  в  теоретических  расчётах 

давления бурового насоса. 

 

Гидравлическая характеристика долота 

Энергия - это выполняемая работа. Существует много форм энергии: электрическая 

(ватты),  тепловая  (ВТЕ),  механическая  (л.с.)  и  т.д.  Для  буровых  растворов  энергия 
называется механическо-гидравлической. 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  71  72  73  74   ..