Расчет потерь давления в кольцевом пространстве

Для определения потерь давления в кольцевом пространстве необходимо определить режим течения промывочной жидкости в нем. Режим течения жидкости определяют по значению числа Рейнольдса. Для рассматриваемого сечения находят критическое значение числа Рейнольдса по формуле:

,

где - число Хедстрема,

где - гидравлический диаметр;

η- пластическая вязкость,

- динамическое напряжение сдвига.

Затем для этого же сечения находят фактическое значение числа Рейнольдса по формуле:

Если , режим течения ВПЖ в кольцевом пространстве структурный, в противном случае – турбулентный.

При структурном режиме течения ВПЖ потери давления в кольцевом пространстве рассчитываются по формуле:

,

где l- длина соответствующего интервала;

- безразмерное напряжение сдвига.

При турбулентном режиме движения ВПЖ потери давления в кольцевом пространстве рассчитываются по формуле:

,

где - коэффициент гидравлических сопротивлений.

Определим режимы течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве при бурении под соответствующие интервалы.

Бурении под направление.

Бурение под направление ведется турбинным способом с использованием бурильных труб СБТ 127х9,19 Д, а также используют ГЗД 2ТСШ-240 и промывкой скважины буровым раствором с плотностью 1060 кг/м³. Коэффициент уширения ствола скважины равен 1,05. Длина направления составляет 30 м.

 

 

Фактическое значение числа Рейнольдса:

Критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,83

Потери давления:

Перепад давления на местных гидравлических сопротивлениях (на муфтах бурильных труб):

Потери давления на участке ГЗД 2ТСШ-240 длиной 16 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,79

Потери давления:

Величина потерь давления в кольцевом пространстве при бурении под кондуктор:

Бурение под кондуктор.

Бурение ведется с использованием турбобура ГЗД 2ТСШ-240,а также с использованием бурильных труб СБТ-127х9,19 «Д», утяжеленных бурильных труб УБТ-203 длиной 25м и с промывкой буровым раствором плотностью 1060 кг/м^3. Коэффициент уширения ствола скважины равен 1,05. Длина скважины под кондуктор составляет 165 метров.

 

Для определения величины потерь давления при бурении под кондуктор разделим этот интервал на следующие составляющие:

- обсаженная часть скважины: интервал 0-30 м;

- открытый ствол скважины: интервал 30-165 м;

Интервал 0-30 м.

Направление обсажено трубами: ОТТМ-426 с толщиной стенки 11,0 мм.

Потери давления на участке бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» длиной 30 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,72

Потери давления:

Перепад давления на местных гидравлических сопротивлениях (на муфтах бурильных труб):

Интервал 30-165 м.

Потери давления на участке бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» длиной 135 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,74

Потери давления:

Потери давления на участке УБТ-203 длиной 25 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,71

Потери давления:

Потери давления на участке ГЗД 2ТСШ-240 длиной 16 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,69

Потери давления:

Перепад давления на местных гидравлических сопротивлениях (на муфтах бурильных труб):

Величина потерь давления в кольцевом пространстве при бурении под кондуктор:

Бурение под техническую колонну.

Бурение ведется с использованием турбобура ГЗД 2ТСШ-240,а также с использованием бурильных труб СБТ-127х9,19 «Д», утяжеленных бурильных труб УБТ-203 длиной 25м, УЛБТ-159 длиной 12 метров и с промывкой буровым раствором плотностью 1130 кг/м^3. Коэффициент уширения ствола скважины равен 1,05. Длина скважины под кондуктор составляет 665 метров.

Для определения величины потерь давления при бурении под кондуктор разделим этот интервал на следующие составляющие:

- обсаженная часть скважины: интервал 0-165 м;

- открытый ствол скважины: интервал 165-665 м;

Интервал 0-165 м.

Кондуктор обсажен трубами: ОТТМ-324 с толщиной стенки 11,0 мм.

Потери давления на участке бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» длиной 165 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,75

Потери давления:

Перепад давления на местных гидравлических сопротивлениях (на муфтах бурильных труб):

Интервал 165-665 м.

Потери давления на участке бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» длиной 500 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,79

Потери давления:

Потери давления на участке УБТ-203 длиной 25 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,70

Потери давления:

Потери давления на участке УЛБТ-159 длиной 12 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

 

 

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,77

Потери давления:

Потери давления на участке ГЗД 2ТСШ-240 длиной 16 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,60

 

 

Потери давления:

Перепад давления на местных гидравлических сопротивлениях (на муфтах бурильных труб):

Величина потерь давления в кольцевом пространстве при бурении под техническую колонну:

Бурение под эксплуатационную колонну

Бурение под эксплуатационную колонну ведется с использованием ВЗД Д2-195, бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» и утяжеленных бурильных труб УБТ-178 длиной 25 метров и промывкой скважины буровым раствором с плотностью 1140 кг/м³. Коэффициент уширения ствола скважины равен 1,05. Длина интервала под эксплуатационную колонну составляет 2308 м.

Для определения величины потерь давления при бурении под эксплуатационную колонну разделим этот интервал на следующие составляющие:

- обсаженная часть скважины: интервал 0-665 м;

- открытый ствол скважины: интервал 665-2308 м;

Интервал 0-665 м.

Техническая колонна обсажена трубами: ОТТМБ 245 с толщиной стенки 11 мм.

Потери давления на участке бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» длиной 665 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

 

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,73

Потери давления:

Перепад давления на местных гидравлических сопротивлениях (на муфтах бурильных труб):

интервал 665-2308 м

Потери давления на участке бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» длиной 1643 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

 

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,75

Потери давления:

Потери давления на участке УБТ-178 длиной 25 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве структурный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Для определения величины рассчитаем число Сен-Венана:

По графику определяем : =0,55

Потери давления:

Потери давления на участке ВЗД Д2-195 длиной 6,5 м:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве турбулентный. Тогда потери давления в кольцевом пространстве будут рассчитаны по следующей формуле:

Перепад давления на местных гидравлических сопротивлениях (на муфтах бурильных труб):

Величина потерь давления в кольцевом пространстве при бурении под эксплуатационную колонну:

По известным потерям давления в кольцевом пространстве определяем значение критической плотности промывочной жидкости для каждого интервала бурения:

 

 

При бурение под направление:

Параметры рассматриваемого пласта:

- глубина залегания подошвы пласта по вертикали: Н_пл= 30 м;

- давление гидроразрыва: Р_грп= 360000 Па;

- плотность шлама: ρ_ш= 2000 кг/м³;

- механическая скорость бурения: ν_м= 0,0069 м/с.

 

При бурение под кондуктор:

Параметры рассматриваемого пласта:

- глубина залегания подошвы пласта по вертикали: Н_пл= 165 м;

- давление гидроразрыва: Р_грп= 1980000 Па;

- плотность шлама: ρ_ш= 2500 кг/м³;

- механическая скорость бурения: ν_м= 0,0069 м/с.

При бурение под техническую колонну:

Параметры рассматриваемого пласта:

- глубина залегания подошвы пласта по вертикали: Н_пл= 665 м;

- давление гидроразрыва: Р_грп= 17290000 Па;

- плотность шлама: ρ_ш= 2500 кг/м³;

- механическая скорость бурения: ν_м= 0,0069 м/с.

При бурение под эксплуатационную колонну:

Параметры рассматриваемого пласта:

- глубина залегания подошвы пласта по вертикали: Н_пл= 2308 м;

- давление гидроразрыва: Р_грп= 54007200 Па;

- плотность шлама: ρ_ш= 2500 кг/м³;

- механическая скорость бурения: ν_м= 0,0069 м/с.

4.4.4.2.Расчет потерь давления в бурильных трубах

Методика расчета потерь давления в бурильных трубах аналогична расчету потерь давления кольцевом пространстве.

Определим режимы течения промывочной жидкости в бурильных трубах при бурении под соответствующие интервалы:

При бурении под направление.

Бурение под направление ведется с использованием бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» и промывкой скважины буровым раствором с плотностью 1060 кг/м³. Длина колонны бурильных труб составляет 30 м.

Фактическое значение числа Рейнольдса:

Критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный. Тогда потери давления в колонне бурильных труб будут рассчитаны по следующей формуле:

,

где λ_тр- коэффициент гидравлического сопротивления трению в трубах,

 

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах:

Потери давления на местных сопротивлениях в бурильных трубах с внутренней высадкой:

,

где - коэффициент сопротивления.

Примем: =1,52.

Средняя скорость течения промывочной жидкости в бурильных трубах:

Потери давления в бурильных трубах на местных сопротивлениях:

Суммарные потери давления в бурильных трубах:

При бурении под кондуктор.

Бурение ведется с использованием бурильных труб СБТ-127х9,19 «Д», утяжеленных бурильных труб УБТ-203 длиной 25м и с промывкой буровым раствором плотностью 1060 кг/м^3. Длина скважины под кондуктор составляет 165 метров.

Потери давления в трубах СБТ 127х9,19 «Д»:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный.

 

 

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах:

Потери давления в бурильных трубах на местных сопротивлениях:

- примем: =1,52.

- средняя скорость течения промывочной жидкости в бурильных трубах:

Потери давления в трубах УБТ-203:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный.

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах:

 

Суммарные потери давления в бурильных трубах:

При бурении под техническую колонну.

Бурение ведется с использованием бурильных труб СБТ-127х9,19 «Д», утяжеленных бурильных труб УБТ-203 длиной 25м, УЛБТ-159 длиной 12 метров и с промывкой буровым раствором плотностью 1140 кг/м^3. Длина скважины под кондуктор составляет 665 метров.

Потери давления в трубах СБТ 127х9,19 «Д»:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный.

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах:

Потери давления в бурильных трубах на местных сопротивлениях:

- примем: =1,52.

- средняя скорость течения промывочной жидкости в бурильных трубах:

Потери давления в трубах УБТ-203:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный.

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах:

 

Потери давления в трубах УЛБТ-159:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный.

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах:

 

Суммарные потери давления в бурильных трубах:

Бурение под эксплуатационную колонну

Бурение под эксплуатационную колонну ведется с использованием бурильных труб СБТ 127х9,19 «Д» и утяжеленных бурильных труб УБТ-178 длиной 25 метров и промывкой скважины буровым раствором с плотностью 1140 кг/м³. Длина интервала под эксплуатационную колонну составляет 2308 м.

Потери давления в трубах СБТ 127х9,19 «Д»:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный.

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах:

Потери давления в бурильных трубах на местных сопротивлениях:

- примем: =1,52.

- средняя скорость течения промывочной жидкости в бурильных трубах:

Потери давления в трубах УБТ-178:

- фактическое значение числа Рейнольдса:

- критическое значение числа Рейнольдса:

Так как , то режим течения промывочной жидкости в колонне бурильных труб турбулентный.

 

 

При шероховатости стенок труб k=3·10^{-4 м} рассчитаем потери давления в бурильных трубах: