Упрощенная (приближенная) методика расчета оптимальных параметров режима промывки.
В промысловых условиях далеко не всегда имеется возможность использовать ЭВМ для выполнения гидравлических расчетов. Поэтому для ускорения расчетов есть смысл пожертвовать в допустимых пределах точностью и воспользоваться не очень точными методиками, описанными в разделе 13 (часть II)
Если выбрать расход Q1, близкий к искомому, и выполнить один раз "привязочный" расчет потерь и перепадов давления, то вполне допустимо в окрестностях этого расхода менять Q, принимая, что в интервале от Q1-∆Q до Q1+∆Q функции рн, рв, ркп, рпот описываются уравнением (в общем случае):
(Подробнее о составлении уравнений см. разд. 13.)
Методика расчета критерия промывки J сведется в этом случае к следующему:
1. Для всех расчетных элементов (секций бурильной колонны и участков заколонного пространства) вычисляют Qкр.
2. Выбирают первый привязочный расход Q1 и намечают нижнюю Qmin , а заодно и верхнюю Qmax, границы изменения Q в процессе поиска оптимального решения.
3. Составляют возрастающий ряд значений Qкрi, расположив последние между Qmin и Qmax:
Qmin, Qkp1, …, Qkp(m-1), Qkp(m)… Qmax.
4. Затем вычисляют ркп , рв, рпот для Q1, сохранив все значения роi,Bi и Ai для отдельных расчётных элементов. В результате получают уравнения типа (4.13) для ркп, , рпот описывающих изменение этих величин от Q в интервалах:
Qmin … Qkp1; Qkp1 … Qkp2; … ; Qkp(m) … Qmax;
Таким образом, получают по два уравнения для каждого интервала изменения Q.
|
|
|
5. Поиск оптимального сочетания Q, z, dо в дальнейшем осуществляют в порядке, описанном в подразделе 18.2. Отличие в использовании приближенного метода заключается только в том, что рв, ркп и рпот определяются не по точным, а приближенным формулам.
Примечание: В первый раз ро, В, А вычисляют по первому расходу Q. Далее возможны три пути:
- поступить так, как рекомендуется в п.4, уточняя величины ро, В, А для всех отдельных интервалов изменения расхода Q;
- сохранить уравнения р=ƒ(Q), полученные при Q=Q1 только для области Qmin<Q<Q1, а затем уточнить их для области Q>Q1; дело в том, что по мере увеличения все более число участков будут вовлечены в турбулентный режим, и все уравнения будут преобразовываться к виду p=AρQ2, но этот вариант характеризуется большей погрешностью в области Q<Q1;
- сохранить уравнения, полученные при Q=Q1 для всего диапазона изменения Q от Qmin до Qmax.
В последнем случае погрешность будет возрастать по мере увеличения абсолютного значения разности Q-Q1.
18.5. Оптимизация режима промывки скважины при бурении
забойными двигателями.
В отличии от роторного бурения при турбинном все параметры режима бурения и промывки взаимосвязаны. Возможности турбобура "принимать" нагрузку зависит от расхода Q. Следовательно, выбор Q зависит не столько от необходимости обеспечить удовлетворительную очистку забоя и ствола скважины, сколько от необходимости "обеспечить" забойный двигатель достаточным моментом М и мщностью N на валу турбобура. Дело в том, что М возрастает во второй степени от Q , а мощность – в третьей. По этой причине при турбинном бурении всегда присутствует естественное стремление промывать скважину при таких расходах, при которых рабочие давления на насосах близки к предельным (либо по втулкам, либо по прочности манифольда).
|
|
|
Раньше (см. раздел 18.2), исследуя вопрос рациональной передачи гидравлической мощности на забой при роторном бурении, мы нашли, что на забое мощность гидромониторных струй будет максимальной, если выполнится условие:
рд = 2рн/3.
При турбинном бурении забойная гидравлическая мощность представлена мощностью N, передаваемой турбобуру. Следовательно, ничего не изменится в решении, если под рд понимать перепад давления на турбобуре. Следовательно, турбобур разовьёт на забое максимально возможную мощность, если :
или, что то же самое,
.
Но тут же возникает вопрос: как этого добиться?
|
|
|
Во-первых, необходимо стремиться к уменьшению потерь давления. Для этого следует, прежде всего, использовать бурильные трубы оптимального диаметра (см. подраздел 18,6):
dбт=(0.56…0.57)Dскв
Это решение обеспечит минимизацию абсолютного значения потерь (при Q=const). Это будет оптимальное решение в отношении бурильных труб.
Во-вторых, нужно определиться с числом секций турбобура.
Необходимо взять такое число секций, при котором соотношение pтрб и pн (или, что то же самое, соотношение pпот и pтрб, которое должно быть, как 1:2) должно быть ближе к идеальному. Для этого достаточно выбрать произвольно Q, рассчитать pпот, найти по справочной таблице pтрб и поделить первое на второе. Эти действия являются реализацией желания оптимизировать выбор турбобура для данных условий бурения.
В третьих, нужно теперь увеличить Q, подобрав вариант числа одновременно работающих насосов и диаметров цилиндровых втулок, при котором давление pн близко к pдоп. Только в этом случае на забое окажется гидравлическая мощность, близкая к 2/3 максимальной гидравлической мощности насосов. Только в этом случае будет завершена оптимизация режима промывки при турбинном бурении (только режима промывки, но не режима бурения в широком смысле этого понятия).
|
|
|
18.6. Выбор оптимальных соотношений диаметров скважины
и типоразмеров бурильных труб по гидродинамическим
критериям.
Очевидно, что для каждой конкретной скважины существует своя некоторая бурильная колонна, состоящая из “базовой” части из стандартных бурильных труб и компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и являющаяся в целом оптимальной, потому что обеспечивает:
- реализацию оптимальных режимов промывки скважины при бурении гидромониторными долотами;
- реализацию оптимальных режимов бурения, в том числе и режимов промывки.
Вначале рассмотрим только первую задачу, ограничившись выбором диаметра базовой части бурильной колонны исключительно с “гидравлической” точки зрения.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 355; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!