Обоснование требуемого количества обсадных колонн и глубин их спуска

Где, содержание жидкости в шламожидкостном потоке без учета относительных скоростей

 Р_Г  - давление гидроразрыва (поглощения) пласта

  - потери давления при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве на пути от подошвы рассматриваемого пласта до устья скважины, Па

 r_ш - плотность шлама, кг/м²

 L_П - глубина залегания подошвы рассматриваемого пласта от устья, м

 

 u_м - механическая скорость бурения, м/с.

Поскольку значения и j зависят от расхода промывочной жидкости, то проверить второе условие можно только после установления подачи насосов. 

=0.0223/0.785*0.015*0.214²+0.0223 = 0.976

 

2.5 Расчет потерь давления в  элементах

циркуляционной системы

Общие потери давления Dр при движении промывочной жидкости в элементах циркуляционной системы определяются из выражения

Где, — потери давления на трение по длине в трубах и кольцевом пространстве, Па

 Dр_мт Dр_мк— потери давления в местных сопротивлениях в трубах и кольцевом пространстве, Па

 Dр₀ — потери давления в наземной обвязке, Па

Dр_д — потери давления в промывочных отверстиях долота, Па

 Dр_г — разность между гидростатическими давлениями столбов жидкости в кольцевом пространстве и трубах, Па

    Для определения  величины Σ вычисляем линейные и местные потери давления   в затрубном пространстве до глубины залегания подошвы слабого пласта. Определяем критическое значения числа Рейнольдса

 

 

промывочной жидкости Re_кр , при котором происходит переход от структурного  режима к турбулентному для течения в кольцевом канале:

За ТБПВ 

 

За УБТ

 

Вычисляем действительные числа Рейнольдса при течении жидкости в кольцевом пространстве по формуле:

За ТБПВ

   = =4*1029*0.0233/3.14(0.214+0.127)*0.022=4071

За УБТ

 

3615

 

 

 

 

 

 Так как полученные  значения  , то движение жидкости везде в кольцевом канале происходит при ламинарном режиме. Определим числа Сен - Венана  по формуле:

За ТБПВ

= 3.14*12*

*(0.214-0.127) ²(0.214+0.127)/4*0.022*0.0233 = 47

 

За УБТ

Определяем коэффициент b_КП по графику:

 

 

 

 

 

За  ТБПВ b_КП = 0.3, за УБТ b_КП = 0.1

Рассчитываем потери давления по длине канала:

 

 

За ТБПВ

= 4*12*1620/0.3*(0.214-0.127) = 0.73 МПа

За УБТ

Местные потери давления от замков в кольцевом пространстве определяются из выражения:

 

Где, 1_т - расстояние между замками, м

  d_м - наружный диаметр замкового соединения, м

  l - длина колонны, м

        Суммируя  значение  получим :

    

Определяем  ρ _крпо формуле:

     

     Так как полученное значение  ρ _кр больше принятого ρ=1029 кг/м³, то условие недопущения гидроразрыва    пластов выполняется.

 

Вычисляем потери  давления внутри бурильных  труб. Для  этого определяем значение критических  чисел Рейнольдса в бурильной колонне по формуле для течения жидкости:

в ТБПВ

 

у УБТ

Вычислим  действительные числа Рейнольдса жидкости в трубах и в замковых соединениях, составляющих бурильную колонну по формуле:

в ТБПВ

у УБТ

В бурильной  колонне везде действительные числа  > , следовательно, потери давления определяются по формуле Дерси - Вейсбаха. Рассчитываем значение коэффициентов гидравлического сопротивления по формуле: 

 

Где, k – шероховатость, примем для стенок трубного и обсаженных участков затрубного пространства равной З х 10^-4 м

в ТБПВ

у УБТ

 

Вычислим потери давления внутри ТБПВ и УБТ бурильной  колонны у УБТ по      формуле:

 

в ТБПВ

у УБТ

Местными потерями давления в приваренных концах ТБПВ пренебрегаем.

 

  Для секции бурильной колонны, состоящей из труб, имеющих внутреннюю высадку, вычисляются потери давления в местных сопротивлениях внутри труб по формуле:

Где, x - коэффициент сопротивления

= 2 = 1.14

 

Площадь поперечного сечения кольцевого канала между трубами и стенкой  скважины:

= 3,14(0.214²-0.127²)/4 = 0.023 м²

∆Р_МТ= 1.14*1029*0.0233²*1620/ 2*0.023²*12 = 0.08 МПа

Потери  давления в наземной обвязке находятся  по формуле:

Где, - коэффициенты гидравлических сопротивлений различных элементов обвязки, определяемые из таблицы:

Перепад Dр_г вычисляется по формуле:

.

 При промывке  без углубления, когда плотность  раствора на входе и выходе  скважины сравняется, Dр_Г станет равным нулю.

Dр_Г  = (1-0.976)*(2500-1029)*9.81*1691 = 0.6 МПа

 

Вычислим  сумму потерь давления во всех элементах  циркуляционной системы за исключением  потерь давления в долоте по формуле:

Все потери

 

2.6 Определение потерь давления  в долоте. Выбор гидромониторных  насадок

Рассчитаем  резерв давления на долоте по формуле:

 

Где, b – коэффициент, учитывающий рабочее давление нагнетания насосов. Должно быть, согласно правилам ведения буровых работ, меньше паспортного на 20—25 %

-( )=0,75* 23,3 *10⁶-4.7 *10⁶=12.27 МПа

Определим возможность  гидромониторного эффекта, вычислим скорость течения жидкости в насадках долота по формуле:

Где, m— коэффициент расхода, значение которого следует принимать равным 0,95

 

 

Так как  и перепад давления , то бурение данного интервала возможно с использованием гидромониторных долот.

Приняв  , вычислим перепад давления в долоте по формуле:

Таким образом, расчетное рабочее давление в  насосе составит

Определим утечку Q_у по эмпирической формуле: 

 

.

 

  МПа: Q_у=0,0004. Убеждаемся, что разность                                            Q-Q_у = 0,0233-0,0004=0,0229 _М³/с удовлетворяет условиям выноса шлама и очистки забоя, поскольку 0.0229 > 0.014

 

Находим площадь промывочных отверстий  по формуле:

  Из таблицы  11.2

 Выбираем  три насадки внутренним диаметром 11мм.

 

Средняя скорость истечения бурового раствора из долотных насадок

 

 

Часть 3

Оставление зонда 

Работы по извлечению из скважины кабеля или каната и инструментов, спущенных на нём, могут оказаться  очень сложными. Здесь надо учитывать, начём спустили инструменты: на канате или кабелем, оборванный канат или нет. Если кабель оборван, то лучше не пытаться освободить его за счет дополнительного натяжения. В лучшем случае произойдет обрыв над инструментами (или приборами), находящийся в скважине, что грозит потерей дорогостоящих инструментов. А если в числе инструментов окажется радиоактивный источник то ситуация может стать очень серьезной.

Для ликвидации такой аварий можно воспользоваться одним  из двух методов, с вязанных со спуском  в скважину колонны труб. Первый метод – спуск труб «поверх» кабеля, а второй – спуск на трубах овершота с боковым окном.

Спуск труб «поверх» кабеля – наиболее без опасный, обеспечивающий высокую вероятность успеха. Его рекомендуется применять в глубоких не обсаженных скважинах, а так же при ликвидации прихватов радиоактивных инструментов. К недостаткам метода следует отнести необходимость разрезания кабеля и большие затраты времени на спускоподъёмные работы.

 

 

Для ведения работ по этому  методу необходим специальный набор  инструментов (рис.2), который практически  больше нигде не применяется. В этот набор входят бурильная труба 1, зажим 8 для кабеля с Т – образной подвеской, две кабельные головки 4 , цилиндрически груз 5 и овершота: спускаемый в скважину 2 и для работы на поверхности 6, а так же плита с прорезью и переводником 7 (с проточкой) под эту прорезь и копьеобразной головкой для захвата овершотом.

Рис.2. Компоновка инструмента  для спуска труб «поверх» кабеля.

 

 

 

Кабель 10, идущий к прихваченному  инструменту слегка натягивают (10 кН) и на него крепят  зажим 8 на уровне колонной головки или стола ротора 9, после чего кабелю дают слабину, подвешивая его на  зажиме. Затем кабель разрезают  над зажимом на удобном для  работы расстоянии. При этом надо иметь  ввиду что в наклонных скважинах протяженность кабеля от прихваченного инструмента до устья увеличивается, когда кабель окажется в трубах, спущенных в скважину. Полученную при разрезе нижнею часть оборудуют  кабельной головкой, к которой  присоединяют переводник с проточкой и копьебразнои головкой. Конец верхней части кабеля 3 (полученный при разрезе) пропускают через ролик на кронблоке и оборудуют кабельной головкой, к которой присоединяют цилиндрический груз 5 с овершотом 6.

Порядок спуска труб показан  на рис. 3. На первую спускаемую в скважину свечу труб 1 наворачивают с низу овершот 2, предназначенного для захвата оставленного в скважине инструмента. Конец верхней части кабеля поднимают до верхнего торца свечи, где верховой рабочий отпускает овершот 4 с грузом отпускается до пола буровой, где один из помощников бурильщика соединяет его с копьеобразной головкой переводника нижней кабельной головке. Натягивают кабель лебедкой каротажного подъёмника и снимают зажим с подвеской. Спускает свечу бурильных труб и сажают её на стол ротора 6. На проточку переводника 5 нижнем кабельной головки надевают прорезью опорную плиту 3, дают слабину кабелю, и плита садится на верхней торец свечи. Снимают овершот с головки переводника и приступают к спуску следующей свечи, повторяя описанные операции.

 

 

 

 

 

Рис.3. Последовательность операций при спуске труб «поверх» кабеля.

Перед навинчиванием овершота на нижнюю свечу не обходимо убедится, что внутренний канал овершота позволяет достигнуть той части прихваченного инструмента, за которую планируется осуществить захват. На нижнем торце овершота или направляющий воронки не должно быть острых кромок, которые могут перерезать кабель в местах перегиба ствола скважины или при посадки на уступ.

Когда трубы будут спущены  до прихваченного инструмента, не обходимо проверить, удалось ли захватить  его овершотом. Первая проверка осуществляется путем небольшого натяжения труб. Кабель при этом должен дать слабину. Вторая проверка осуществляется при промывке, так как наличие инструмента в овершоте будет отмечено повышение давления на

 

выкиде насосов. Что бы обеспечить возможность промывки скважины, на верхнюю свечу навинчивают переводник со специальным карманом который можно «спрятать» нижнюю кабельную головку с переводником. После этого на трубы навинчивают ведущую трубу с вертлюгом или промывочной головку.

Убедившись, что овершот надежно захватил прихваченный инструмент, снова крепят зажим на кабеле, снимают кабельную головку, набрасывают кабель на элеватор и буровой лебедкой обрывают кабель в кабельной головке прихваченного инструмента. Освободившийся кабель наматывают на барабан каротажного подъёмника, а пойманный инструмент поднимают с бурильными трубами.

Все инструменты (кабельные  головки, корпуса и ловильные проточки приборов и инструментов, присоединяемых к кабелю), спускаемого в скважину, должны быть тщательно замерены.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Овершот с боковым окном:

1. Ролик;  2- корпус;  3- захват;

                                                                       4- винт ограничительного кольца;            5- ограничительное кольцо