Таблица 2.1.4 - Параметры бурового раствора в интервале 250-1300 м
|
Параметр |
Значение |
|
|
Удельный вес, г/см3 |
1,22 - 1,24 |
|
|
Условная вязкость, сек |
45 |
|
|
Водоотдача, см3/30мин |
5,0 |
|
|
Пластическая вязкость, сПз |
21 |
|
|
ДНС, дПа |
75 |
|
|
pH |
7,0-8,5 |
|
|
Содержание песка, % |
менее 1,0 |
3) Интервал 1300 - 2360 м представлен переслаиванием доломитов с солью, известняками с включениями ангидрита, аргиллитами. Для бурения данного интервала, во избежание размыва солей, рекомендуется минерализованная по NaCl система раствора. В качестве структурообразователя используется биополимер. Контроль фильтрационных свойств проводится с помощью ввода модифицированного крахмала. Для того, чтобы избежать бактериального разложения биполимера в рецептуру вводится минимальное количество бактерицида Antren-BIO. При бурении необходимо вводить смазочную добавку в буровой раствор. Компоненты и их назначения представлены в таблице 2.1.5, параметры раствора представлены в таблице 2.1.6.
Таблица 2.1.5 Компоненты бурового раствора в интервале 1300-2360 м
|
Название компонентов |
Назначение |
Содержание компонента в БР, кг/м3 |
|
|
Соль техническая NaCl |
Минеральный ингибитор, основной утяжилитель водной фазы |
300 |
|
|
Крахмал «Амилор» |
Понизитель водоотдачи, загуститель |
25 |
|
|
MR-Slide |
Смазывающая добавка |
5 |
|
|
Каустическая сода NaOH |
Регулятор щелочности |
1 |
|
|
Оснопак LV (Унипак LV) |
Понизитель водоотдачи, регулятор вязкости |
3 |
|
|
Оснопак HV (Унипак HV) |
Понизитель водоотдачи, регулятор вязкости (высоковязкий) |
1 |
|
|
Кальцинированная сода Na2CO3 |
Регулятор жесткости и щелочности водной основы |
3 |
|
|
Antren-BIO |
Бактерицид |
0,5 |
|
|
Гаммаксан |
Структурообразователь (биополимер) |
3 |
|
|
ПЭС-1 |
Пеногаситель |
1 |
Таблица 2.1.6 - Параметры бурового раствора в интервале 1200-2360 м
|
Параметр |
Значение |
|
|
Удельный вес, г/см3 |
1,22 - 1,24 |
|
|
Условная вязкость, сек |
44 |
|
|
Водоотдача, см3/30мин |
4,5 |
|
|
Пластическая вязкость, сПз |
19 |
|
|
ДНС, дПа |
85 |
|
|
pH |
7,0-9,0 |
|
|
Содержание песка, % |
менее 1,0 |
4) Интервал 2360 - 2728 м представлен кварцевым песчаником. Для бурения данного интервала принимаем биополимерный раствор. Компоненты и их назначения представлены в таблице 2.1.7, параметры раствора представлены в таблице 2.1.8.
Таблица 2.1.7 - Компоненты бурового раствора в интервале 2360-2728м
|
Название компонентов |
Назначение |
Содержание компонента в БР, кг/м3 |
|
|
Гаммаксан |
Структурообразователь |
20 |
|
|
Сода каустическая NaOH |
Связывание агрессивных ионов Са2+ |
1 |
|
|
Сода кальцинированная Na2CO3 |
Регулирование pH |
1 |
|
|
ПАЦ-НВ (Полианионная целлюлоза) |
Регулятор вязкости; понизитель водоотдачи |
6 |
|
|
ПАЦ-ВВ (Полианионная целлюлоза) |
Повышение смазывающих свойств буровых растворов |
3 |
|
|
Окзил |
Понижение вязкости |
10 |
|
|
ПЭС-1 |
Пеногаситель |
1 |
|
|
Antren-BIO |
Бактерицид |
0,1 |
Таблица 2.1.8 - Параметры бурового раствора в интервале 2360 - 2728 м
|
Параметр |
Значение |
|
|
Удельный вес, г/см3 |
1,04 |
|
|
Условная вязкость, сек |
40 |
|
|
Водоотдача, см3/30мин |
4,5 |
|
|
Пластическая вязкость, сПз |
17 |
|
|
ДНС, дПа |
100 |
|
|
pH |
8,5-9,0 |
|
|
Содержание песка, % |
менее 1,0 |
2.2 Определение расхода бурового раствора
Расход промывочной жидкости при бурении должен быть достаточным для удаления выбуренной породы с забоя и выноса ее на поверхность:
[2; с. 18]
где: Fкп - максимальная площадь кольцевого пространства, м2.
, [2; с. 18]
где: Dc - диаметр скважины (с учетом кавернозности), м;
DТ - диаметр бурильных труб, м.
Для обеспечения эффективного разрушения пород важно иметь расход, обеспечивающий минимальное дифференциальное давление. Для предотвращения сальникообразования, снижения вероятности прихватов, объёмное содержание выбуренной породы в промывочной жидкости в кольцевом пространстве не должно превышать 3-5%.
При выборе расходов, необходимых для выноса наиболее крупных частиц шлама из кольцевого пространства, требуется задать скорость потока, превышающую скорость витания, т.е. что бы скорость частицы была больше нуля. На основании практических данных эту скорость принимают равной 20-30% скорости витания:
, [2; с. 18]
где: - скорость витания частиц шлама, м/с
[2; с. 18]
где: К = 5,72 - постоянная Риттингера, м/с;
dm - эквивалентный диаметр наиболее крупных частиц шлама, м;
сn - плотность разбуриваемых пород кг/м3;
сж - плотность промывочной жидкости, кг/м3.
Размер наиболее крупных частиц выбуренной породы ориентировочно можно найти из выражения:
dm = 0,0035 + 0,037 • Dд; [2; с. 18]
1) Рассчитаем расход бурового раствора при бурении под эксплуатационную колонну для выноса шлама в кольцевом пространстве.
;
dm = 0,0035 + 0,037 • 0,2191 = 0,01148 м;
Uв
;
•= 0,00547 м3/с;
2) Рассчитаем расход, при котором объёмное содержание выбуренной породы не превышает критического значения:
[2; с.19]
где: VM - максимальная механическая скорость проходки в расчетном интервале (?10м/ч), м/с; VM = 0,002778 м/с ;
средняя скорость оседания твердых частиц в растворе, м/с;
цкр - критическое значение объёмного содержания выбуренной породы, цкр =0,03ч0,05.
, [2; с. 19]
где: - скорость витания частиц шлама, м/с
[2; с. 19]
где: dc-средний диаметр частиц шлама, м;
dc = (0,1ч0,2)•dm , [2; с.19]
где: dm - эквивалентный диаметр наиболее крупных частиц шлама, м;
|
Интервал, м |
Q1, м3/c |
Q2, м3/c |
Q3, м3/c |
|
|
2941 - 3460 |
0,00547 |
0,0058 |
0,029 |
2.3 Выбор насоса
Выбираем один буровой насос УНБТ-950. Гидравлические характеристики насоса приведены в таблице 2.3.1
Таблица 2.3.1 - Гидравлические характеристики насоса УНБТ - 950
|
D поршня, мм |
Предельное давление на выходе, МПа |
Производительность идеальная при частоте двойных ходов в минуту, м3/ч (л/сек.) |
|||||
|
125 |
100 |
75 |
50 |
25 |
|||
|
180 |
19 |
165 (46,00) |
132,5 (36,80) |
97,2 (27,60) |
62,6 (17,40) |
33,1 (9,20) |
|
|
170 |
21 |
150 (41,00) |
118 (32,80) |
88,6 (24,60) |
59 (16,40) |
29,5 (8,20) |
|
|
160 |
24 |
131 (36,40) |
104,8 (29,12) |
78,6 (21,84) |
52,4 (14,56) |
26,2 (7,28) |
|
|
150 |
27,5 |
114,8 (31,90) |
91,8 (25,52) |
68,9 (19,14) |
45,9 (12,76) |
23 (6,38) |
|
|
140 |
32 |
100 (27,80) |
80 (22,24) |
60 (16,68) |
40 (11,12) |
16,7 (5,56) |
2.4 Выбор диаметра цилиндровых втулок насоса
Подача насоса определяется по формуле:
[2; c. 37]
где: m - коэффициент наполнения, принимаем m = 0,9;
Qн.в - подача насоса при данном диаметре втулок, м3/с;
n - число насосов, n = 1.
По наибольшему значению расхода Qр = 0,029 м3/с принимаем диаметр втулок бурового насоса УНБТ - 950 равным 160 мм при подаче Qн = 0,0364 м3/с по таблице 2.2.1.
Тогда:
Найденная подача приемлема, так как она не меньше подач, полученных выше. Тогда минимальная скорость жидкости в кольцевом канале за ТБПК:
[2; с. 37]
где: dc - диаметр скважины с учетом кавернозности, м;
dн - наружный диаметр ТБПК, м.
2.5 Выбор винтового забойного двигателя
При бурении ВЗД расход, необходимый для его работы, вычисляется по формуле:
где: Qтабл - расход бурового раствора (м3/c) с плотностью ??табл (кг/м3), при котором двигатель развивает вращающий момент Мтабл.
Момент, необходимый для вращения определяется по формуле:
[5; c. 477]
где: - механический к.п.д. долота, для нового = 0,96-0,98;
Муд - удельный момент, Н*м;
- вращающий момент на преодоление сил сопротивления практически не зависящий от Pд, Н*м;
Pд - осевая нагрузка на долото, Н; Pд = 11 т.
где: - коэффициент, зависящий от модели долота, для алмазных долот = 1,7 - 1,9;
n - частота вращения вала ВЗД, мин-1;
Dд - диаметр долота при бурении данного интервала, м.
Вращающий момент на преодоление сил сопротивления можно определить по формуле:
где: - диаметр долота, м.
Выбираем винтовой забойный двигатель ДРУ - 172. Техническая характеристика ВЗД приведены в таблице 2.5.1.
Таблица 2.5.1 - Техническая характеристика ДРУ - 172
|
Основные параметры |
ДРУ - 172 |
|
|
Наружный диаметр, мм |
172 |
|
|
Расход бурового раствора, л/с |
19-38 |
|
|
Частота вращения вала, об/мин |
30-170 |
|
|
Частота вращения вала на холостом ходу, об/мин |
110-225 |
|
|
Перепад давления, МПа |
8,7 |
|
|
Момент силы, Н·м |
1338 |
|
|
Диаметр применяемых долот, мм |
212,7-250,8 |
|
|
Общая длина. м |
8,71 |
|
|
Масса, кг |
1424 |
Рассчитываем расход, необходимый для работы ВЗД, для бурения интервала под эксплуатационную колонну.
Найденная подача удовлетворяет условию:
Qн = 0,0328 м3/с ? Q = 0,027 м3/с
Следовательно, полученный расход обеспечивают эффективную работу ВЗД.
2.6 Расчет потерь давления в элементах циркуляционной системы
2.6.1 Расчет потерь давления в затрубном пространстве
Для определения потерь в кольцевом пространстве У необходимо вычислить линейные и местные потери давления в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы слабого пласта. Определяем критическое значение числа Рейнольдса промывочной жидкости Reкр, при котором происходит переход от структурного режима к турбулентному для течения в кольцевом пространстве:
[2; с. 23]
где: He - число Хедстрема, которое определяется из выражения:
[5., с. 483]
где: - пластическая вязкость промывочной жидкости, Па*с;
- динамическое напряжение сдвига, Па;