Расчёт расхода бурового раствора при бурении скважин на площади «Гармистан»

Рассчитать объемной расход бурового раствора (подушу насосов) для бурения скважины турбинным способом на глубину 3000 м. при следующих условиях. Кондуктор диаметром 299 мм спускают на глубину 150 м диаметром трехшартошиного долота для бурения под кондуктор 349,2 мм. Промежуточную колонну диаметром 219 мм спускают на глубину 1500 м диаметром 146 мм спускают на проектную губану (3000 м) диаметр трехтаралечного долота для бурения под эксплуатацию колонну 190,5 мм. До глубины 150 мм предполагается бурить турбобуром Т12 М3−240 с использованием бурильных труб типа ТБПВ диаметром 146 мм с толщиной стенки 9 мм, а с 1500 до 3000 турбобром ТС 4 А-170 с использованием бурильных труб того же типа, но диаметром 114 мм с толщиной стенки 8 мм. Длина УБТ-100 м диаметром УБТ при бурении под кондуктор и промежуточную колонну 203 мм, под эксплуатационную колонну 146 мм Ведущая труба имеет диаметр проходного отверстия 85 мм.

Плотность бурового раствора по интервалам:

Интервал бурения, м 0−150 150−1000 1000−1500 1500−3000.

Плотность раствора, 2 км² 1,2 1,3 1,4 1,5.

Буровая установка у комплектована двумя насосами У8−6МА2.

Расчет определяем максимальную подачу буровых насосов при бурении с «нуля» (L=O) по формуле.

где N пол — полезная мощность бурового насоса кВт; Ар — коэффициент перепада давления в турбобуре; А — коэффициент потерь давления, не зависящий от глубины скважины; Рv•p плотность бурового раствора, г/см³.

По таблице видно, что поизбная Мощность бурового насоса У8−6МА2 составляет блок Вт.

Ар=Р_табл/ Рv•p Q²

Где Р_табл — перепад давления в турбобуре (МПа) при подаче Q_табл(дм²/с). Согласно данным для турбобура Т12М3Б-240 Р_табл =7,7 мПа; Q_табл=55 дм³/с; платн. бурового раствора при бурении в интервале 0−150 м составляет 1,2 г/см³.

Коэффициент, а определяется по формуле А=а_м +а_убт l_убт+а_д+а_п•т

где а_ш= коэффициент потерь давления в манифольде. (Если принимается ведущая труба диаметрам походного отверстия 85 мм, то а_м = 34•10^-5; если диаметр походного отверстия равен 10 мм, то а_м=30•10^-5); а_УБТ — коэффициент потерь давления в утяжеленных бурильных трубах.

Таблица 6 Техническая характеристика буровых насосов.

Для УБТ диаметрам 203 мм а_УБТ=0,224•10^-5; ад — коэффициент потерь давления в промывочных отверстиях долота, который определяется по формуле:

а_д=0,12/F²,.

где: F-суммарная площадь промывочных отверстий долота, см².

Для долота диаметрам 349,2 мм F=21 см². Тогда ад=0,12/21²=27,2•10^-5; а_п•т — коэффициент потерь в верхнем узле турбобура, а_п•т=17,0•10^-5.

Подставив знамения этих величин в формулу, получим.

А= (134,+0,224•100+2у, 2+17) •10^-5=100,6•10^-5.

Согласно характеристика насоса У8−6МА2, можно получив 61,2 дм³/с, если на дверь насосах будут диаметра поршней е70 мм при коэффициенте подами насосав 0,85 (подаче одного насоса при этими составляет 30,6 дм³/с).

Определяем допустимую глубину бурения при подаче 61,2 дм³/с) по формуле.

L _доп = N нас- (Ар+р) Рv•р Q³

где В-коэффициент потерь давлений зависит от глубины бурения и определяемый по формуле:

В = а_тр + а_зам/1₃+а_к•п

где а_тр коэффициент потерь давления в бурильных трубах. Его знамения в зависимости от диаметра бурильных трубах, тамщины их стенки, вида и качества бурового раствора приведены в следующей таблица (для нашего примера а_тр=52•10^-8); а_зам — коэффициент потерь давления в бурильных замерах знамения этого коэффициента В нашем случае а_зам=0 (труба ТБПВ); lз = среднее расстояние между заликами, м (для расчетов принимается 1₃=1ам); а_кп — коэффициент потерь давления в за трубкам пространстве.

Его знамения в зависимости от диаметра бурильных труб, вида и количества бурового раствора (для нашего примера А_КП=1,4•10^-8). Следовательно В=(52+0+1,4)•10^-8=53,5•10^-8.

Определяем допустимую глубину бурения.

L_дон=2•510-(211,6+100,6)•10^-5•1,2•61,2³ =1097,8 м.

53,4•10^-8•1,2•61,2³

Предварительно принимаем L_дон = 150 м, так как с глубины 150 м плотность бурового раствора составляет 1,3 2/см³ и диаметр долота 269,9 мм.

Для новых условий определяем а_д, а_к•п, А, В:

а_д =0,12/17²=41,4•10^-5; а_к•п=8,5•10^-8;

А=(34+0,244•100+41,4+17) •10^-5=114,8•10^-5

В=(52+8,5) •10^-8=60,5•10^-8

Определяем допустимую глубину бурения при подаче 61,2 дм³/с.

L_дон=2•510-(211,6+114,8)•10^-5•1,3•61,2³ =262,76 м.

60,5•10^-8•1,3•61,2³

Принимаем L_дон=260 м.

Для увеличенная допустимой глубины бурения принимаем на двух насосах диаметра поршней равными 160 мм.

Тогда подача одного насоса при коэффициенте подачи 0,85 составляет 26,77 дм³/с, а подача двух насосов соответственно 53,54 дм³/с.

Определяем допустимую глубину бурения при подаче 53,54 дм³/с.

L_дон=2•510-(211,6+114,8)•10^-5•1,3•53,54³ =3055 м.

60,5•10^-8•1,3•53,54³

Предварительно принимаем L_дон=1000,м, т.к. на глубине 1000 м плотность бурового раствора составляет 1,4 г/см³.

При этих условиях.

L_дон=2•510-(211,6+114,8)•10^-5•1,3•53,54³ =24,51 м.

60,5•10^-8•1,3•53,54³

Принимаем L_дон=1500 м, т.к. с этой глубина меняются условия бурения (платность бурового раствора 1,5 г/см³, диаметр долота 190,5 мм, бурение турбобурами ТС4А-170, диаметр бурильных труб 114, м, диаметр утяжеленных бурильных труб 146 мм).

Для новых условий определяем ад, а _п.т., а_УБТ, а_тр, а_к.п., Ар, А, В;

Ад=0,12/10²=120•10^-5;

а _п.т =56•10^-5

а_УБТ =0,8•10^-5; а_тр =182•10^-8; а_к.п =60•10^-8

Ар=8,9/1,2•25•²=1187•10^-5;

А=(34+0,8•100+120+56,0) •10^-52 до•10^-5

В=(182+60) 10^-8=242•10^-8

Согласно характеристике насоса У8−6Ма2 суммарная подача двух таких насосов при минимальных диаметрах поршней (130мм) составляет 16,74•2=33,48 дм³/с. Так как 33,48>33,31, то переходим на бурение с промывкой ствола скважина одним буровым насосам.

Согласно данным диаметр поршня принимаем равном 150 мм; при этом подача составляет 23,38 дм³/с.

Определяем допустимую глубину бурения при этой подаче.

L_дон=510-(1187,0+290,0)10^-5•1,5•23,38³ = 4889 м.

242,0•10^-8•1,5•23,38³

Принимаем L_дон=3000 м.