Гидравлический расчет промывки скважин при бурении с ВЗД
Определение требуемого расхода промывочной жидкости:
Расход жидкости 
определяется из трех условий: необходимой скорости восходящего потока в кольцевом пространстве для выноса выбуренной породы (шлама) 
; очистки забоя от шлама 
; характеристик ВЗД 
.
Определение скорости восходящего потока при бурении наклонно направленных скважин с зенитным углом φ более 300:
(7.69)
где 
, 
, 
- соответственно плотность (кг/м3), пластическая вязкость (Па∙с) и динамическое напряжение сдвига (Па) бурового раствора.
При бурении вертикальных участков и зенитном угле φ менее 300 можно принять:
- при бурении под эксплуатационную колонну;
- при бурении под кондуктор.
При бурении участков с зенитным углом φ более 600:
. (7.70)
Определение необходимого расхода бурового раствора с учетом 
:
(7.71)
где 
- площадь поперечного сечения кольцевого пространства скважины
. (7.72)
Расход жидкости для очистки забоя определяется по формуле:
(7.73)
где а- коэффициент, имеющий размерность скорости и принимаемый для бурения с ВЗД равным 0,7 м/с.
После определения 
и 
предварительно выбирается ВЗД, имеющий соответствующий расход 
.
В конечном результате в качестве требуемого расхода жидкости 
выбирается среднее значение из вышеуказанного ряда: , , 
.
|
|
|
Расчет характеристик двигателя и параметров бурения (корректировка проведенных ранее расчетов с учетом эксплуатационных возможностей ВЗД)
Определение частоты двигателя в режиме максимальной мощности (V –объем камер РО выбирается из табл. 7.19, с учетом ранее рассчитанных геометрических параметров РО, а значение расхода Q выбирается по максимальному значению из ряда , , ):
(7.74)
Определение рабочего Рр перепада давления в двигателе с учетом момента сопротивления вращению долот Мс (условно принимая прямую зависимость давления Рр от Мс при котором Мс= f ( G , F от , n )):
; (7.75)
Гидромеханический КПД принимают 
= 0,5, т.е. расчет ведется для рабочего режима гидродвигателя с КПД 
= 
, = 0,4.
(7.76)
где 
- моменты сил сопротивления соответственно при разрушении горной породы под действием осевой силы и при фрезеровании стенки скважины под действием радиальной силы.
Таблица 7.19
Сравнение показателей ВЗД при различных коэффициентах формы винтовой поверхности
|
|
|
(7.77)
, (7.78)
где 
-удельный момент долота; 
-нагрузка на долото (согласно контрольного задания); 
- коэффициент трения долота о стенки скважины; F от – отклоняющая сила на долоте в зависимости от искривления скважины.
Удельный момент долота и выбирается по номограмме рис. 7.28 и таблицах 7.20, 7.21 в зависимости от типа (принцип действия долота) диаметра долота и частоты вращения.
(7.79)
где 
– сила тяжести шпинделя и долота в буровом растворе, Н; 
, Н; G шп – вес шпинделя, Н; q – коэффициент, учитывающий силу Архимеда; L н, 
– расстояние долота и расстояние от центра тяжести шпинделя до плоскости изгиба; 
– зенитный угол, град.; 
– угол между осью скважины и долота, град (рис. 7.29).
, град. (7.80)
Рисунок 7.28 – Номограмма для выбора рациональных режимных параметров бурения ВЗД
| Рисунок 7.29 – Схема действия сил в системе «бурильная колонна (БК) – ВЗД – долото»: 1-БК; 2-ВЗД; 3-долото; 4-скважина; G-осевая нагрузка; R-усилие прижатия колонны; Fот-отклоняющая сила; Wз-реакция забоя; W0, Wн, Wв-реакция стенок скважины;  -зенитный угол;  -угол между осями скважины и долота;  -угол перекоса осей скважины секций двигателя
|
Тормозная осевая нагрузка, при которой происходит остановка ВЗД (ω = 0), определяется из уравнения
|
|
|
(7.81)
где 
– тормозной (стендовый) момент на валу двигателя, Нм;
Таблица 7.20
Моментоемкость и коэффициент трения трехшарошечных долот
Таблица 7.21
Моментоемкость и коэффициент трения фрезерных и алмазных долот
Определение максимального перепада давления в двигателе с учетом момента МТ при котором происходит остановка ВЗД:
. (7.82)
Причем максимальное значение 
принимается по ранее выбранному типу ВЗД.
Определение максимального момента на валу двигателя с учетом максимального давления:
(7.83)
Определение эффективного момента на валу двигателя 
и мощности 
с учетом отработки ВЗД в условиях скважины от 20 до 80 ч. (причем снижение коэффициента напрямую связано с временем отработки):
(7.84)
(7.85)
где 
и 
расчётные значения соответственно объёмного и гидромеханического к.п.д. Для расчётов можно принимать: 
(0,75 до 0,8; 
0,5 до 0,7. Меньше значения 
соответствуют двигателям с заходностью статоров 
9 до 10, а большие значения- двигателям с заходностью статора 
до 5.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 774; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!