Зміст
Вихідні дані
Вступ
1. Запроектувати параметри бурового розчину виходячи з умови: попередження гідро розриву пласта та недопущення нафтогазопроявів.
Розрахувати необхідну кількість (масу) обважнювача та об’єм рідини при необхідності облегшення вихідного бурового розчину.
Розрахувати втрати тиску в бурильних трубках.
Розрахувати втрати тиску в кільцевому перерізі.
Побудова графічної залежності та вибір оптимального теоретичного діаметру труб.
Встановлення дійсного діаметру бурильних труб та визначення параметрів нагнітання бурового насоса (рн і Q) для буріння в інтервалі Н1-Н2.
Перевірити, чи забезпечується транспортування вибурених частинок породи на поверхню.
Висновок.
Список використаної літератури.
Вихідні дані
1. Діаметр долота Дд=269,9 мм
схильного до гідророзриву Нгр=2650 м
3. Глибина покрівлі пласта,
схильного до нафтогазопроявів Ннгп=2300 м
4. Градієнт тиску гідророзриву grad pгр=0,150МПа/м
5. Пластовий тиск рпл=32,0 МПа
6. Густина вихідного розчину свих=1210 кг/м3
7. Розрахункова товщина
стінки д=8 мм
8. Доля втрат тиску в місцевих
опорах 5 %
9. Динамічна в’язкість м=12сПз
10. Вихідний об’єм бурового
розчину V=22 м3
11. Форма частинки Кулеподібна
12. Критерій Re >4·106
<1·106
13. Коефіцієнт опору при
обтіканні рідиною Сх=0,09; 0,13
14. Розміри кулеподібної
частинки d=1,95 мм
Вступ
Для рішення деяких задач (основних задач) буріння свердловин, нафтовидобутку, транспортування та гірництва, необхідно застосувати та скористатися знаннями з курсу гідравліки. Цей предмет є базовою дисципліною при формуванні фахівців в галузях гірництва, машин і агрегатів, технологій та приладобудування.
Допомагає вирішити широке коло проблем у гірництві, машинобудуванні, енергетиці, в зв’язку з необхідністю надійної експлуатації машин, гідроприводів та агрегатів, в основі роботи яких лежать тиски рідини та їх течій. Зокрема ефективне управління та раціональне використання гідравлічної установленої потужності визначають технічну та економічну ефективність процесів видобування і транспортування нафти, буріння свердловин, нагнітання рідин тощо.
1. Запроектувати параметри бурового розчину.
Проектування частини бурового розчину починають з умови: гідростатичний тиск стовпчика рідини повинен бути більшим на 5-10 % пластового тиску, але меншим тиску гідро розриву.
Отже, (1,05ч1,1)спл?сбр.дНнгл?grad сгр·Нгр (1.1)
З цієї умови легко визначається необхідна густина бурового розчину
(1,05ч1,1)·32·106?сбр.д·9,81·2300?0,015·106·2650
1489ч1560кг/м3?сбр.?1762кг/м3
Приймемо, що сбр.=сн=1600 кг/м3
Зрівнюючи густину вихідного розчину з необхідною (розрахунковою) при свих>сн його слід облегшити, а при свих>сн обвантажити.
Так, як свих=1210 кг/м3, то ми бачимо, що свих<сн, тоді густину бурового розчину необхідно обвантажити.
2. Розрахунок необхідної маси обвантаження.
При розрахунку маси обвантажнювача М2 виходять з того, що об’єм та густина вихідного розчину відомі (с1V1). Відомі також густина розчину після обвантаження (ск). Густина обважнювача задається завданням – с2.
Виходячи з закону збереження маси Мх=М1+М2, а Vх=V1+V2 з врахуванням, що обвантажнювач не розчиняється у воді:
Вираз - є не чим іншим як відношенням маси обвантажнювача до об’єму вихідного розчину.
Позначивши через Сх запишемо:
(2.1)
звідки
(2.2)
Для обважнення використовують спеціальні матеріали обважнювачі. Візьмемо для обважнення бурового розчину барит (BaSO4) з густиною с2=4125 кг/м3.
Тоді,
Якщо початковий об’єм бурового розчину складає V1=22 м3, то маса обважнювача вираховується з рівняння:
Мобв=СхV1 (2.3)
Мобв=639,3·22=14064,6 (кг)
Перевіримо розрахунок через аналітичне визначення густини обваженого розчину.
(2.4)
(2.5)
М1=V1с1; (2.6), (2.7)
Тоді,
(2.8)
Так, як с3=сн, то розрахунок маси обвантажнювача обраховано вірно.
3. Розрахунок втрат тиску в бурильних трубах.
При одночасній експлуатації двох об’єктів з рівним дебітами виникає питання в раціональному використанні пластової енергії (тиску): забезпечення найдовшого періоду фонтанної експлуатації родовища як найдешевшого.
Відомо, що гідравлічні втрати при інших рівних умовах залежать обернено пропорціонально від гідравлічного радіуса русла. Ця залежність інтерпретується гіперболою 1 на рис. 1.
для кільцевого перерізу
для бурильних труб
діаметр
Рис.1
Збільшуючи діаметр бурильних труб, ми тим самим зменшуємо площу перерізу кільця і відповідно зростають гідравлічні втрати в кільцевому перерізі. Ця залежність близька до паралічної (крива 2 на рис. 1). Отже, при одночасній експлуатації двох об’єктів в бурильних трубах і кільцевому просторі існує єдиний для даної свердловини розв’язок, що відповідає точці перетину двох графічних залежностей (рис. 1).
Діаметр експлуатаційної колони свердловини фіксований і не змінюється при розрахунку. Діаметр бурильних труб – величина змінна. При цьому допускається визначити так званий умовний діаметр труб, тобто труб, для яких товщина стінки рівна нулю. Таким чином, при відповідному діаметрі експлуатаційної колони d2 діаметр бурильних руб приймаємо рівним d1
(3.1), (3.2)
Доцільно обмежитись 5-6 величинами внутрішнього діаметру труб та відповідно стількома ж розмірами кільцевого перерізу. Для облегшення розрахунків визначимо теоретичний діаметр бурильних труб, товщина стінки якого дорівнює нулю. Отже, задавши:
d=120, 130, 140, 150, 160, 170 мм
розраховуємо втрати тиску в трубах.
Витрату промивної рідини рекомендуємо вибирати користуючись співвідношенням
Qmin=(0,04ч0,06)Дд2
Qmin=(0,04ч0,06)·(26,99)2
Qmin=29,14ч43,71 1/с
Qmin=29,1·10-3ч43,7·10-3 м3/с
Приймемо Qmin=36,4·10-3 м3/с.
Втрати тиску в бурильних трубах будуть дорівнювати сумі лінійних втрат тиску (втрат тиску по довжині) та втрат тиску на місцевих опорах, тобто
(3.4)
Так, як на втрати тиску в місцевих опорах приходиться 5 % від лінійних втрат, то ми можемо записати:
(3.5)
Знайдемо втрати тиску в бурильних трубах за формулою:
(3.6)
Визначимо режим течії в трубах
(3.7)
Швидкість знайдемо за формулою:
(3.8)
Кінематичну в’язкість виразимо через динамічну
(3.9)
Тоді
(3.10)
Так, як Re>Reкр, то режим течії турбулентний .
Визначимо зону тертя для турбулентного режиму течії
(3.11), (3.12)
Задамося шорсткістю труби. Нехай Де=0,04 мм, тоді
Так як Re’<Re<Re’’, то ми маємо підзону змішаного тертя, тоді коефіцієнт гідравлічного опору буде рівний:
(3.13)
,
а швидкість буде рівна
Тоді,
Аналогічно обчислюємо втрати тиску для інших діаметрів:
d=130 мм
Re’<Re<Re’’ – зона змішаного тертя
Якщо d=140 мм, то
Re’<Re<Re’’ – зона змішаного тертя
Якщо d=150 мм, то
Re’<Re<Re’’ – зона змішаного тертя
Якщо d=160 мм, то
Re’<Re<Re’’ – зона змішаного тертя
Якщо d=170 мм, то
Re’<Re<Re’’ – зона змішаного тертя
4. Розрахунок втрат тиску в кільцевому перерізі.
Втрати тиску в кільцевому перерізі розраховують за тією є формулою, що і для втрат в бурильних трубах, але замість діаметру бурильних труб