animateMainmenucolor
 
Малогабаритные буровые установки
 
 
Вездеходы Арго
 
 
Каталог предприятий
 
 
Сделай заказ
 
 
Наличие на складе
 
 
Буровые установки
 
 
Буровое оборудование
 
 
Буровой инструмент
 
 
Запчасти к буровым установкам
 
 
Технология бурения скважин
 
 
Расчеты в бурении
 
 
Горные породы
 
 
Природные ресурсы
 
 
Техника для содержания скважин
 
 
Бурильно-крановые машины
 
 
Буровые вышки
 
 
Насосное оборудование
 
 
Оборудование водопонижения
 
 
Нефтегазопромысловое оборудование
 
 
Нефтегазопромысловая спецтехника
 
 
Горнодобывающее оборудование
 
 
Геофизическое оборудование
 
 
Геологоразведка
 
 
Добыча золота
 
 
Словарь
 
 
Реклама
 
 
Инженерно-геологические изыскания
 
 
Инженерно-геодезические изыскания
 
 
Учебные заведения
 
 
Дополнительное оборудование
 
 
Фотографии
 
 
Заказать буровое оборудование, станок СКБ 4
 
 
Карта сайта
 
 
{продукция}
{компания}
Главная / Расчеты в бурении / Потери давления в циркуляционной системе при бурении с продувкой

Потери давления в циркуляционной системе при бурении с продувкой

Расчет аэродинамических сопротивлений (потерь давления) в циркуляционной системе при бурении с продувкой в «сухих» разрезах

Наиболее приемлемой методикой расчета потерь давления в циркуляционной системе для колонкового бурения в отечественной практике является методика, предложенная Н.С.Макуриным и К.С.Филатовым. При расчетах для бурения сплошным забоем из-за наличия большого количества выбуренной породы (особенно при высоких механических скоростях бурения рекомендуется пользоваться методиками, предложенными Б.Б.Кудряшовым, Е.Г.Леоновым и В.И.Исаевым. Для различных участков циркуляционной системы можно Б.Б.Кудряшов рекомендует упрощенные формулы, удобные при инженерных расчетах:

  • для горизонтального потока в выкидной линии и горизонтальных участках поверхностной обвязки при условии, что на указанных участках смонтировано специальное оборудование (шламоуловитель, вентилятор)

          (15.9)
  • для восходящего потока в кольцевом пространстве

           (15.10)
  • для нисходящего потока по бурильным трубам и УБТ

          (15.11)

    где а1, а2, и b - сокращающие обозначения, рассчитываемые по следующим уравнениям:

           (15.12)

В приведенных формулах РК - давление в конце расчетного участка (для каждого последующего этапа расчета конечное давление принимают равным начальному давлению предыдущего этапа) с постоянным поперечным сечением в Па; kг - безразмерный коэффициент Гастерштадта, определяемый в зависимости от вида породоразрушающего инструмента: для шарошечных и лопастных долот kг=1,5÷2,0; для алмазных коронок и долот kг=0,5÷1,0 для твердосплавных коронок kг=1÷1,5 (значение kг в указанных пределах нужно принимать тем больше, чем мягче порода и крупнее шлам); μ1 - расходная концентрация выбуренной породы в потоке воздуха; l - текущая координата для нисходящего - от забоя к устью; Lэ - эквивалентная длина канала бурильной колоны, потери давления на которой равны потерям давления на преодоление местных сопротивлений в бурильной колонне длиной l, м; λ - безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления; G - массовый расход газообразных агентов, кг/с; R - газовая постоянная, для воздуха нормальной плотности R=287,4 Дж (кг·К); Тср - средняя температура в циркуляционной системе скважины в К; Dэ - эквивалентный диаметр канала потока (для круглого канала равный его диаметру; для кольцевого - разности диаметров скважины Dc и наружного диаметр бурильных труб dн в м; S - площадь сечения канала потока в м2; α - угол наклона скважины к горизонту, градусах.

Расходная концентрация выбуренной породы в потоке воздуха

μ1=Gп/G               (15.13)

где Gп - масса породы, выносимая с забоя (кг/ч):

      Gп=(π/4)·D2c·ρn·vм                (15.14)

при бурении с отбором керна

                (15.15)

где ВК - выход керна в %; dк - диаметр керна, м; G - массовый расход воздуха, в кг/с

G=p0Q0/RTcp,          (15.16)

где р0 - атмосферное давлении в Па; Q0 - объемный расход воздуха, приведенный к нормальным условиям, м3/с.

Действительная концентрация выбуренной породы в потоке воздуха

μ*11              (15.17)

где ε1 - коэффициент проскальзывания воздуха относительно выбуренной породы, принимаемый для практических расчетов ε1=0,5.

Коэффициент аэродинамического сопротивления для любого участка может быть определен по формуле Веймаута

            (15.18)

Средняя температура потока воздуха на заданной глубине (в К)

Tср=Tу+gradTL/2,               (15.19)

где Ту - температура потока в кольцевом пространстве на устье скважины в К; gradT - геотермический градиент в °С/м.

Эквивалентную длину замковых соединений по отношению к бурильным трубам определяют из выражения

lэ=dвnзсζ/λ              (15.20)

где nзс - число замковых соединений в колонне; ζ - коэффициент местных сопротивлений, определяемый по формуле Бордо-Карно

           (15.21)

где kк - опытный коэффициент, учитывающий особенности конфигурации проходного отверстия: kк≈2 для муфтово-замковых соединений и kк=1,5 для приварных замков; d0 - наименьший диаметр проходного сечения в соединении.
Потери давления в долоте можно учитывать по опытным данным и согласно ряда авторов принимаются равными р0=0,11 Мпа.

Пример 15.4. Определить давление воздуха на компрессоре при бурении вертикальной скважины диаметром Dc=200 мм и глубиной L=1840 м в необводненных породах плотностью ρп=2680 кг/м3 для следующих условий: наружный диаметр бурильных труб dн=101,6 мм; внутренний диаметр dв=83,6 мм; число соединений -149; замковые соединения ЗШ - 113 с минимальным проходным отверстием диаметром d0=7l мм; УБТС2 - 120 внутреннего диаметра dву=64 мм длиной lу=90 м; бурение ведется трехшарошечными долотами; механическая скорость бурения vм=17,3 м/ч; расход воздуха Q=30 м3/мин; температура воздуха на устье Tу=300 К; геотермический градиент gradT=0,0l °С/м; атмосферное давление р0=9,8·104Па; потери давления в обвязке нагнетательной линии составляют 0,2 МПа.

Решение. Потерями давления на выкидной линии в связи с отсутствием шламоуловителя пренебрегаем. Для определения потерь давления сначала найдем значения неизвестных величин, входящих в формулы (15.10) и (15.11).

Средняя температура потока воздуха по формуле (15.19).

Тср=300+0,01·300·1840/2=309,2К.

Массовый расход воздуха из выражения (15.16)

Эквивалентный диаметр кольцевого пространства над УБТ Dэ=0,200-0,1016=0,0984.

Коэффициент аэродинамических сопротивлений для кольцевого пространства над УБТ

λ=0,009407/3√0,00984=0,02037

Площадь кольцевого пространства  S=3,14/4 (0,22-0,10162)=0,0233 м2=23,3·10-3 м2.

Величины а и b расчетного участка кольцевого пространства над УБТ из выражений (15.12)

Расходная концентрация выбуренной породы в потоке воздуха μ1, из выражения (15.13)

Действительная концентрация выбуренной породы в потоке воздуха

μ*=0,722/0,5=144

Принимаем безразмерный коэффициент Гастерштадта kг=1,7 из уравнения (15.10) абсолютное давление над УБТ в кольцевом пространстве скважины

Давление воздуха на забое скважины также определяется по формуле (15.10) Рнз≈0,4 МПа; при этом S=2·10-2м2; Dэ=0,08; λ=0,022; а2=59,6·106.

Потери давления в долоте Рд принимается равными Рд=0,11 МПа.

Тогда абсолютное давление воздуха над долотом

Рн.дн.з+ Рд=0,4+0,11=0,55 Мпа.

Для расчета давления воздуха в бурильных трубах над УБТ по формуле (15.11) определяем


S=0,785·0,0642=3,2·10-3 м2

Давление в бурильных трубах у устья скважины также определяем по формуле (15.11), при этом λ=0,0215; S=5·10-3м2; =10,2·108;

Давление на компрессоре с учетом потерь давления в обвязке нагнетательной линии равно

РΣ-0,99+0,2=1,19МПа.

Торговый дом АУМАС