Меню

Гидравлическая мощность долота hsi

Руководство для обучения инженеров по буровым растворам — часть 74

Практическое значение энергии в возможности перехода или преобразования

энергии. Потери энергии происходят всегда во время преобразования или перехода.

Основное ур-ние гидравлической энергии

ННР – гидравлическо-механическая энергия,

Р — давление,
Q — расход, гал/мин,
1714 — преобразование рsi гал/мин в НИР.
Буровые насосы — источник гидравлической энергии буровых жидкостей. Обычно

энергию называют гидравлической мощностью.

На буровых насосах гидравлическая энергия рассчитывается из ур-ния 38:

— общая гидравлическая энергия (мощность),

— истинное или теоретическое давление насоса, рsi.

— то же давление, что и общие потери давления или потери давления в системе.

ННР — общая гидравлическая энергия, требуемая для противодействия всей энергии

трения (потери), начиная со шланга от рабочей трубы (поверхностная линия) и рабочей
трубы, вниз по бурильной колонне, через насадки долота до затрубного пространства при
данном расходе (Q).

Гидравлическая энергия долота — энергия, необходимая для противодействия

энергии трения (потери) на долоте или выражается в виде энергии, расходуемая на долоте.

— гидравлическая мощность долота.

% общей гидравлической энергии, расходуемой на долото (% ННР

Источник



Расчёт гидравлических параметров промывки скважины, выбор насосов и втулок

Производительность насоса должна удовлетворять двум основным требованиям:

  • а) обеспечить полную очистку забоя от шлама,
  • б) обеспечить вынос шлама по кольцевому пространству на поверхность

Для соблюдения условия (а) достаточно:

g — удельная промывка на единицу площади забоя

При бурении шарошечными, лопастными, оснащёнными алмазотвёрдосплавными композициями, твёрдым сплавом долотами достаточно иметь g = 0,050,065 л/с/см 2 . Меньшее значение относят к случаям бурения в твёрдых породах, и с утяжелённым буровым раствором, большее значение в мягких породах.

FЗ — площадь забоя, см 2

2) Необходимо обеспечить достаточную удельную гидравлическую мощность на долоте

Читайте также:  Что такое мощность угольных пластов

Рg — перепад давления на долоте, МПа,

NУ — удельная гидравлическая мощность на долоте, кВт/см 2 ,

VМ — ожидаемая механическая скорость бурения, м/ч

Приоритетным является соблюдения условия (1)

Для соблюдения условия (б) достаточно:

ДС, dН — диаметры скважины и бурильных труб, см,

Исходя из изложенного, порядок выбора подачи насоса следующий: по формулам (2.53) и (2.54) находят диапазон возможных значений Q; определяют варианты количества насосов и втулок; ориентируется «max» допустимое давления нагнетания:

РНТ — табличное «max» давление нагнетания для данных насосов и диаметров втулок.

Потери давления в бурильных трубах и УБТ

К = 0,025 — для СБТ и УБТ,

К = 0,02 — для АБТ,

dВ — внутренний диаметр труб, см

Потери давления в гидромониторных насадках долота

f — суммарная площадь сечения насадок, см 2 ,

VU — скорость истечения жидкости из насадок, м/с

Потери давления в промывочных отверстиях не гидромониторных долот

Аg — определяется из справочника

Потери давления в затрубном пространстве

ДС — диаметр скважины, см,

dН — наружный диаметр труб, см

Потери давления в манифольде

А = (0,00014 0,00043) — в зависимости от типа БУ

Суммарные потери давления

Пересчёт потерь давления при значении Q

QНОВ, QСТАР — новая и старая подачи

Если меняются и насадки долота, то пересчёт по формуле

А — сумма правых частей в формулах для расчёта давления без Q 2

Скорость истечения жидкости VU может меняться в пределах (75 — 120 м/с) за счёт суммирования диаметров и числа насадок. Для получения приемлемого сочетания Q от РН — при соблюдении условия РН РН maxН 0,8 РН max).

При выборе диаметра втулок насоса коэффициент наполнения принимается равным 0,8 0,9.

Читайте также:  Как электрогенератору повысить мощность

Интервал 400 — 1810 м.

1. Для полной очистки забоя от шлама

Q = (0,050,065) 0,785 29,53 2 = (34 44,5) л/с

Рg = (3,4 8,6) 1,1= (3,74 9,46) МПа

2. Для выноса шлама на поверхность

Q = 0,0785 (0,2 0,4) (29,53 2 — 14 2 ) = (10,61 21,2) л/с

Принимаем Q = 35,9 л/с

Потери давления в манифольде

РМ = 0,00034 1,05 35,9 2 = 0,46 МПа

Потери давления в трубах

УБТ 229: РТ = = 0,17 МПа

УБТ 178: РТ = = 3,12 МПа

Итого: РТ = 6,43 МПа

Потери в кольцевом пространстве

Итого: РК = 0,08 МПа

Выбираем насос У8 — 6МА2, диаметр цилиндрических втулок 190 мм при коэффициенте наполнения 0,8, число двойных ходов 65, что обеспечивает подачу 35,9 л/с.

РДОП = 1 10 = 10 МПа

Максимально допустимое давление на долоте

Рд = 8 — 0,08 — 3,14 — 0,46 = 4,32 МПа

Суммарная площадь сечения насадок

Принимаем 3 насадки dH = 16 мм

f = 0,785 1,6 2 3 = 6,03 см 2

РН = 2,83 + 0,053 + 3,44 + 0,53 = 6,853 МПа

РН РДОП — условие выполняется

Источник

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ НА ДОЛОТЕ

Гидравлическая мощность на долоте, кВт:

Отношение гидравлической мощности к площади забоя, кВт/см 2 :

где Д) — диаметр долота, см.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИЛА УДАРА СТРУИ О ЗАБОЙ

Гидравлическая сила удара струи о забой:

Пример: Условия прежние

Рассчитайте гидравлическую мощность на долоте, ее отношение к площади забоя и силу удара струи о забой:

Гидравлическая мощность на долоте:

Nd = 7,75 33,6 = 260,4 кВт.

Отношение гидравлической мощности к площади забоя:

Гидравлическая сила удара струи о забой:

ТРАНСПОРТ ШЛАМА ОТ ЗАБОЯ К УСТЬЮ (СТЕПЕННАЯ МОДЕЛЬ)

5.6.1. Скорость выноса частиц:

где Vm — скорость потока частиц вверх;

V3 — скорость потока в затрубном пространстве;

Читайте также:  Что такое мощность внр

V4 скорость проскальзывания частиц вниз.

Для частиц, имеющих форму диска, при ламинарном режиме обтекании частицы скорость их оседания:

где уч скорость сдвига, с» 1 ;

Тч — напряжение сдвига при обтекании движущейся вниз частицы, Па.

где (5 — толщина частиц, см;

р„ — плотность частиц, кг/м 3 ;

р — плотность бурового раствора, кг/м 3 .

В таблице 5.1 представлены приближённые значения толщин и диаметров частиц формы диска в зависимости от скорости углубления.

Зависимость размеров выбуренных частиц породы от механической скорости_

Предполагаемая механическая скорость

Толщина частицы, см

Диаметр частицы, см

Условие для определения режима обтекания частиц:

где ув — скорость сдвига на грани частицы, с ; d4 — диаметр частицы, см.

Скорость сдвига на грани частицы, движущейся в затрубном пространстве применительно к степенному закону и п) течения:

где п, К — показатели степенного закона течения принимаются в расчёте для потока в затрубном пространстве.

Если уч ув имеет место турбулентное обтекание частиц, а скорость оседания частиц следует определять по формуле:

5.6.2. Расчёт транспорта выбуренной породы Пример: Условия прежние.

Поскольку VM > 30 м/час (см. табл. 5.1), то принимаем размер выбуренных частиц S = 0,76 см, d,, — 1,5 см.

Напряжение сдвига, возникающее на границе с частицей (ф. 5.15):

Режим обтекания частицы (ф. 5.16):

Расчет реологических показателей бурового раствора для кольцевого пространства по показаниям вискозиметра «Fann»: #300 — 28 и #3 = 4.

Скорость сдвига на границе с частицей (ф. 5.17):

Максимальная гидравлическая мощность на долоте
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ

от 0,85 до 0,98); емех — механический кпд (

Источник