Этапы проектирования гидравлической программы промывки скважины буровыми растворами

Ответ на вопрос: «Этапы проектирования гидравлической программы промывки скважины буровыми растворами»

Гидравлической программой бурения скважин называется совокупность режимов промывки и других операций, связанных с гидравликой и обеспечивающих бурение скважин без осложнений или с минимумом осложнений, с максимально высоким качеством при заданных ограничениях по стоимости строительства скважин и выбору бурового оборудования.

Гидравлическая программа включает выбор параметров и расхода промывочной жидкости, выбор режимов промывки забоя, расчет давлений, выбор типа и число насосов и режимов их работы. Некоторые исследователи включают в гидравлическую программу также определение максимально допустимых скоростей спускоподъемных операций (СПО).

Выбор параметров промывочной жидкости

Определяется их функциями, важнейшими из которых являются создание противодавления на проходимые породы, очистка забоя от частиц шлама и вынос их на дневную поверхность. С этой точки зрения наиболее важными свойствами жидкостей, применяемых в бурении, являются их плотность, реологические и фильтрационные параметры. В ряде случаев, например, при проходке многолетнемерзлых пород (ММП) необходимо учитывать (регулировать) и теплофизические параметры промывочных жидкостей.

Правильный выбор плотности промывочной жидкости имеет исключительное значение, так как от этого во многом зависят условия разрушения горных пород, возможность предотвращения осложнений и т.д.

Для предотвращения поступления пластовых флюидов в скважину (проявления) и поглощения бурового раствора давление в скважине pс не должно быть меньше пластового pпл и больше давления начала поглощения (гидроразрыва) pп с учетом гидродинамических потерь, т.е. должно выполняться условие

pпл ≤ pс = ρ · g · H ± Δpгд ≤ pп

Критерии выбора расхода определяются функциями промывочной жидкости, важнейшими из которых являются очистка забоя от выбуренной породы, транспортировка шлама на дневную поверхность, подвод энергии к гидравлическим забойным двигателям.

Кроме того, на расход промывочной жидкости накладываются ограничения — в процессе бурения не должно быть поглощения промывочной жидкости; содержание выбуренной породы в восходящем потоке промывочной жидкости не должно быть больше 3—5%, в противном случае усиливается налипание частиц шлама на бурильную колонну и стенки скважины, что может привести к прихватам.

На очистку забоя от выбуренной породы влияют давление столба бурового раствора, препятствующее отрыву частиц породы от забоя; скорость и направление гидромониторных струй; вязкость и содержание твердой фазы в промывочной жидкости и ряд других факторов.

Следует иметь в виду, что при бурении с забойными двигателями перепад давления в долоте не должен превышать 6МПа, иначе происходит достаточно быстрый износ сальниковых уплотнений и рост утечек жидкости через них.

Расчет потерь давления в элементах циркуляционной системы буровой

Циркуляционная система буровой включает бурильные трубы и кольцевое пространство вокруг них, забойный двигатель (если он есть), долото, поверхностную обвязку насоса манифольд, стояк, буровой (грязевый) шланг, вертлюг и ведущую трубу, а также различные задвижки.

Выбор расчетной зависимости зависит от принятой реологической модели и режима течения. В турбулентном режиме, где преобладают силы инерции, для расчета потерь давления используется уравнение Дарси—Вейсбаха

Δp = λ · (l/Dr) · (U2/2) · ρ

Расчет местных сопротивлений циркуляционной системы

В циркуляционной системе бурящейся скважины имеются многочисленные элементы, в которых происходит изменение проходного сечения или направление потока. К ним относятся замковые соединения, насадки долот, задвижки, вертлюги, забойные двигатели, переводники, обратные клапаны и т.п.

Δp = a · ρ · Q2,

где a — коэффициент потерь давления.

Выбор насоса и режима его работы

Тип насосов и их число выбираются из условия обеспечения заданного (расчетного) расхода промывочной жидкости, при этом максимальное допустимое давление при выбранном диаметре цилиндровых втулок [p]; должно быть больше расчетного

n · Qi ≥ Qp; [pi] > ∑Δpj + Δρ · g · Hj,

где n — число насосов;
Qi — производительность насоса при i-м диаметре втулок;
Qp — расчетный расход промывочной жидкости;
Δpj — потери давления в элементах циркуляционной системы при расходе Qp;
Δρ — увеличение плотности промывочной жидкости в кольцевом пространстве за счет выбуренной породы.

Следует иметь в виду, что фактическая производительность насоса, как правило, меньше теоретической (паспортной). Отношение фактической производительности насоса Qф к паспортной Qп называется коэффициентом наполнения

κ = Qф / Qп.

Вопросы для подготовки к госэкзамену по специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Обновлено: Май 12, 2016 автором: admin
Поделитесь с друзьями: