Материал: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие

при турбинном способе бурения существует критическое значение QKp, превышение которого не рационально.

Влияние качества промывочного агента на механическую ско­ рость проходки описано в главе III.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТУРБИННОГО РЕЖИМА БУРЕНИЯ

Задача 81. Требуется разработать турбинный режим бурения для проводки скважины на глубину 3000 м при следующих усло­ виях:

*Бурение в интервале 150—1000 м.

**Бурение в интервале 1000—1500 м.

До глубины 1500 м предполагается бурить турбобуром Т12МЗБ-9"

сиспользованием бурильных труб типа ТБПВ диаметром 146 мм,

столщиной стенки 9 мм, а до проектной глубины — турбобуром ТС4А-65/ 8" с использованием бурильных труб типа ТБПВ диаметром 114 мм с толщиной стенки 8 мм. Проектируется до проектной глу­

бины применять утяжеленные бурильные трубы под кондуктор и промежуточную колонну диаметром 203 мм; под эксплуатацион­ ную колонну УБТ диаметром 146 мм; длина УБТ — 100 м, при этом применяется ведущая труба с диаметром проходного отверстия 85 мм.

Удельный вес глинистого раствора

Решение.

Определение количества промывочной жидкости и допустимой глубины бурения

Определим максимальную производительность буровых насосов при бурении с «нуля»

7,5Аг1„

- V ( Ар + А ) у гл. р

124

коэффициент потерь давления, не зависящий от глубины скважины; Угл. р — удельный вес глинистого раствора.

Для привода двух насосов У8-3 используется четыре двигателя B2-300A, мощность каждого из которых при п — 1200 об/мин соста­

iVr|Hможно подставить суммарную гидравлическую мощность насосной группы

вило, находится в пределах 0,9—0,97; при работе на глинистом растворе а = 0,75—0,85; цм — механический к. п. д. насоса, рав­ ный 0,81.

Следовательно, полный к. п. д. насоса

г)н = 0,98-0,85-0,81 = 0,675.

А р — можно найти по формуле

А— Рт

рУгл. pQl ’

тде pj — перепад давления в турбобуре в кгс/см2 при производи­

тельности насосов Q± в л/с.

Согласно данным табл. 39 приложения, для турбобура Т12МЗБ-9" р'т= 77,0 кгс/см2; Q1 = 55 л/с; угл — удельный вес глинистого раствора при бурении в интервале 0—150 м.

Тогда

П р и м е ч а н и е . Для некоторых типоразмеров турбобуров значения Ар приведены в табл. 22 приложения.

Коэффициент А определяется так

А = Пм -}- П уБ т/у “Ь Яд “Ь Яп^т,

где аы — коэффициент потерь давления в манифольде. Если при­ меняется ведущая труба с диаметром проходного отверстия 85 мм, то аи = 340-10'8, если диаметр проходного отверстия равен 100 мм, то ам = 300-10“ 5; аувт — коэффициент потерь давления в утяже­ ленных бурильных трубах. Согласно данным табл. 19 приложения, для УБТ диаметром 203 мм аУвт = 2,24-10”5; ая — коэффициент

125

потерь давления в промывочных отверстиях долота. ал можно опре­ делить по формуле

а - М

“л — F2, >

где F — суммарное сечение промывочных отверстий долота в см2. Согласно данным табл. 3 приложения, для долота диаметром 346 мм

F = 21 см2.

Тогда

Согласно данным табл. 20 приложения, ап т = 170 •10~5. Подставив значения этих компонентов в вышеприведенную формулу, получим

А = (340 + 2,24 •100 + 272 +170) W 8= 1006 •ЮЛ

Подставив данные в исходную формулу, определим @тах

7,5 • 1040 • 0,675

=52 л/с.

(2116+ 1006) 10~5 • 1,2

Согласно характеристике насоса У8-3 (см. табл. 42 приложения), производительность в 51,6 л/с можно получить, если на двух насо­ сах будут поставлены цилиндровые втулки диаметром 185 мм при числе двойных ходов поршня в минуту 40 и коэффициенте подачи а = 0,85 (производительность одного насоса при этом составляет 25,8 л/с). Допускаемое давление на насосах 75 кгс/см2. Находим допустимую глубину бурения LAon при заданной производительности насосов Q = 51,6 л/с по формуле

т._7,51Ут)н — ( А р - ) - А ) Угл.р(?3

стенки трубы, вида и количества буровой жидкости, прокачиваемой через бурильные трубы, даны в табл. 17 приложения. Для нашего примера атр = 520-10"8; а3 — коэффициент потерь давления в зам­ ковом соединении. Значения а3 даны в табл. 18 приложения. Если для бурения применяются бурильные трубы с равнопроходным кана­ лом, то а3 — 0. В нашем случае а3 = 0, так как трубы типа ТБПВ; I — длина одной бурильной трубы. Для расчетов принимается I = = 10 м; ак п — коэффициент потерь давления в кольцевом простран­

126

стве. Значения его в зависимости от диаметра бурильных труб, до­ лота, вида и количества буровой жидкости даны в табл. 16 прило­ жения. Для нашего примера ак п = 14,0-10“8.

Следовательно,

В = (520 + 0 + 14,0) 10-8= 534 • 10~8.

Тогда

Принимая L = 150 м, так как далее меняется удельный вес глинистого раствора на 1,3 гс/см3 и диаметр долота. Для новых

где атр = 520-10“8 (согласно данным табл. 17 приложения); а3 = 0 (трубы беззамковые); ак п = 85-10-8 (согласно данным табл. 16 приложения).

Тогда

В = (520 + 85) 10-8= 605 • 1Q-8.

Следовательно,

Определим минимальное значение производительности насосов для выноса частиц выбуренной породы на поверхность

(?min = 0,785 • 103{D \ —D2) ymin.

127

Значения букв, входящих в формулу, приведены в задаче 21. В на­ шем примере D r = 269 мм; D = 146 мм. Принимая nmin = 1,1 м/с, получаем

<?min = 0,785 • W3(0,2692 —0Д 462) 1,1 = 43,4 л/с.

Следовательно, фактическая производительность Q должна быть

С?тах

Согласно характеристике насоса У8-3 (см. табл. 42 приложения), производительность в 48,2 л/с можно получить, если на двух насосах будут поставлены цилиндровые втулки диаметром 170 мм при числе двойных ходов поршня в минуту 45, коэффициенте подачи насоса а = 0,85 (производительность одного насоса при этом составляет 24,1 л/с). Допускаемое давление на насосах равно 90 кгс/см2.

Определим допустимую глубину бурения при производитель­ ности насосов 48,2 л/с по формуле

Для увеличения допустимой глубины бурения поставим на двух насосах втулки диаметром 150 мм. Тогда производительность одного насоса при коэффициенте подачи 0,85 и числе двойных ходов поршня в минуту 55 составляет 22,4 л/с (см. табл. 42 приложения), а про­ изводительность двух насосов 44,8 л/с. Допускаемое давление 110 кгс/см2.

Принимаем L = 1500 м, так как далее меняются долото, тип турбо­ бура, бурильные трубы и удельный вес глинистого раствора. Для данных условий, согласно данным табл. 16, 17, 19, 20, 39 прило­ жения и формулам, находим для турбобура ТС4А-6Б/ 8"

128