Общая и геологическая характеристика района. Бурение скважины на месторождении Фахуд

дипломная работа

2.3.4. Выбор и расчет необходимого расхода очистного агента

Режим течения бурового раствора является одним из управляющих факторов в процессе бурения.

Для каждого конкретного случая существует определённое значение расхода промывочной жидкости, кроме того, она является носителем энергии при использовании гидравлических забойных двигателей и буровых долот с гидромониторным эффектом. Таким образом, необходимо чтобы выбранный расход бурового раствора обеспечивал следующие функции:

· очистка забоя скважины от выбуренной породы;

· удаление продуктов разрушения по затрубному пространству на дневную поверхность;

· передавать мощность от источника на дневной поверхности к забою;

· гидромониторный эффект при бурении долотами с гидромониторными насадками;

· препятствовать проявлениям неустойчивости пород стенок скважины;

· способствовать сохранению естественных коллекторских свойств продуктивных пластов в приствольной зоне скважины.

Расчёты в этом разделе ведутся по [1].

Рассчитывается расход промывочной жидкости по интенсивности очистки забоя скважины.

Q = k • Sзаб, л/с (2.7)

где k - коэффициент удельного расхода жидкости (0,03 ч 0,065 л/с);

Sзаб - площадь забоя скважины, см2.

Площадь забоя скважины рассчитывается по формуле:

Sзаб = 0,785 • Dд2, см2 (2.8)

В интервале бурения под кондуктор площадь забоя скважины рассчитывается по формуле (2.8):

Sзаб = 0,785 • 29,532 = 684,53 см2

Расход промывочной жидкости на данном интервале бурения определяется по формуле (2.7):

Q = 0,065 • 684,53 = 44,5 л/с

В интервале бурения под эксплуатационную колонну площадь забоя скважины рассчитывается по формуле (2.8):

Sзаб = 0,785 • 21,592 = 365,91 см2

Расход промывочной жидкости на данном интервале бурения определяется по формуле (2.7):

Q = 0,065 • 365,91 = 23,8 л/с

Рассчитывается расход промывочной жидкости по скорости восходящего потока.

Q = VВ • SК.П. •103, л/с (2.9)

где VВ - скорость восходящего потока, м/с;

SК.П. - площадь кольцевого пространства, м2.

Рекомендуемая скорость восходящего потока:

для пород категории М ~ 0,9 ч 1,3 м/с;

для пород категории С ~ 0,7 ч 0,9 м/с;

Площадь кольцевого пространства рассчитывается по формуле:

SК.П. = 0,785 • (Dд2 - dБ.Т.2), (2.10)

В интервале бурения под кондуктор принимается: dБ.Т. = 0,127 м, VВ=1,0 м/с, тогда площадь кольцевого пространства рассчитывается по формуле (2.10):

SК.П. = 0,785 • (0,29532 - 0,1272) = 0,0558 м2;

Расход промывочной жидкости на данном интервале рассчитывается по формуле (2.9):

Q = 1,0 • 0,0558 •103 = 56 л/с.

В интервале бурения под эксплуатационную колонну принимается: dБ.Т. = 0,127 м, VВ = 0,9 м/с, тогда площадь кольцевого пространства рассчитывается по формуле (2.10):

SК.П. = 0,785 • (0,21592 - 0,1272) = 0,0239 м2;

Расход промывочной жидкости на данном интервале рассчитывается по формуле (2.9):

Q = 0,9 • 0,0239 •103 = 21,5 л/с.

Рассчитывается расход промывочной жидкости из условия создания гидромониторного эффекта.

Q = Fн • 7,5, л/с (2.11)

где Fн - площадь сечения насадок долота, см2;

Fн = m • (р • dн2) / 4, см2 (2.12)

где m - число насадок;

dн - диаметр насадок, см.

Площадь сечения насадок долота рассчитывается по формуле (2.12):

Fн = 2 • (3,14 • 1,22) / 4 = 2,26 см2

Расход промывочной жидкости рассчитывается по формуле (2.12):

Q = 2,26 • 7,5 = 17 л/с

Рассчитывается расход промывочной жидкости, обеспечивающий вынос шлама на поверхность.

Q = Vкр• Smax+ (Sзаб• Vмех• (гп - гж)) / (гсм - гж), м3/с (2.13)

где Vкр - скорость частиц шлама относительно промывочной жидкости, м/с;

Smax - максимальная площадь кольцевого пространства в открытом стволе, м2;

Sзаб - площадь забоя скважины, м2;

Vмех - механическая скорость бурения, м/с;

гп - удельный вес породы, г/см3;

гж - удельный вес промывочной жидкости, г/см3;

гсм - удельный вес смеси (шлам и промывочная жидкость), г/см3;

гсм - гж = 0,01 ч 0,02 г/см3, принимаем гсм - гж = 0,02 г/см3.

Задаются параметры:

Vмех = 0,05 м/с,

Vкр = 0,5 м/с,

гп = 2,3 г/см3.

В интервале от 0 до 905 метров рассчитывается площадь забоя скважины:

Sзаб = 0,29532 • 0,785 = 0,068 м2

В интервале от 905 до 1740 метров площадь забоя скважины будет равняться:

Sзаб = 0,21592 • 0,785 = 0,036 м2

В интервале от 0 до 905 метров рассчитывается максимальная площадь кольцевого пространства скважины:

Smax = (0,29532 - 0,1272) • 0,785 = 0,0558 м2

В интервале от 905 до 1740 метров максимальная площадь кольцевого пространства скважины будет равняться:

Smax = (0,21592 - 0,1272) • 0,785 = 0,0239 м2

В интервале от 0 до 905 метров рассчитывается расход промывочной жидкости по формуле (2.13), (гж = 1,15 г/см3):

Q = 0,5 • 0,0558 + (0,068 • 0,05 • (2,3 - 1,15)) / 0,02 = 0,22 м3/с = 22 л/с

В интервале от 905 до 1740 метров расход промывочной жидкости будет равняться (гж = 1,12 г/см3):

Q = 0,5 • 0,0239 + (0,036 • 0,05 • (2,3 - 1,12)) / 0,02 = 0,12 м3/с = 12 л/с

Рассчитывается расход промывочной жидкости, предотвращающий размыв стенок скважины.

Q = Smin • Vкп max, л/с (2.14)

где Smin - минимальная площадь кольцевого пространства, м2;

Vкп max - максимально допустимая скорость течения промывочной жидкости в кольцевом пространстве, Vкп max = 1,5 м/с.

В интервале бурения под кондуктор принимается dБ.Т. = 0,127 м и минимальная площадь кольцевого пространства рассчитывается:

Smin = 0,785 • (0,29532 - 0,1272) = 0,0558 м2

В интервале бурения под эксплуатационную колонну принимается dБ.Т.=0,127 м и минимальная площадь кольцевого пространства рассчитывается:

Smin = 0,785 • (0,21592 - 0,1272) = 0,0239 м2

В интервале бурения под кондуктор расход промывочной жидкости рассчитывается по формуле (14):

Q = 0,0558 • 1,5 =0,084 м3/с = 84 л/с

В интервале бурения под эксплуатационную колонну расход промывочной жидкости рассчитывается по формуле (2.14):

Q = 0,0239 • 1,5 =0,036 м3/с = 36 л/с.

Рассчитывается расход промывочной жидкости для предотвращения прихватов инструмента.

Q = Smax • Vкп min, м3/с (2.15)

где Smax - максимальная площадь кольцевого пространства, м2;

Vкп min - минимально допустимая скорость промывочной жидкости в кольцевом пространстве, Vкп min = 0,5 л/с.

В интервале бурения от 0 до 905 метров расход промывочной жидкости рассчитывается по формуле (2.15):

Q = 0,0558 • 0,5 = 0,0279 м3/с = 27,9 л/с;

В интервале бурения от 905 до 1740 метров расход промывочной жидкости рассчитывается по формуле (2.15):

Q = 0,0239 • 0,5 = 0,0119 м3/с = 11,9 л/с.

Расчет не допущения гидроразрыва пород.

Ргр = 0,0083 • Н + 0,66 • Рпл, (2.16)

где Н - глубина скважины, м;

Рпл - пластовое давление, МПа.

Принимаются плотность промывочной жидкости гж = 1,2 г/см3, пластовое давление Рпл = 26,7 МПа.

Следовательно, по формуле (2.16):

Ргр = 0,0083 • 2700 + 0,66 • 26,7 = 40 МПа

Давление в скважине рассчитывается по формуле:

Рскв = 0,1 • гж • Н, атм (2.17)

где гж - плотность промывочной жидкости, г/см3;

Н - глубина скважины, м.

Рскв = 0,1 • 1,2 • 2700 = 324 атм. = 32,4 МПа.

Так как Ргр ? Рскв, значит гидроразрыва пород не будет.

Из всех расчетных значений расхода промывочной жидкости приведенных выше выбирают оптимальные (удовлетворяющие требованиям приведенным выше).

Расход уточняется при выборе типа забойного двигателя (исходя из необходимой подачи для его работы) и подачи насосов. Окончательный выбор производится при расчете гидравлической программы промывки скважины в п. 2.6.

Делись добром ;)