Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Скорость проходки скважины зависит от сте­пени очистки забоя от шлама, которая, в свою очередь, опре­деляется расходом воздуха и его давлением.

На основании опыта бурения скважин с продувкой ско­рость восходящего потока воздуха можно принять следую­щей: при бурении шарошечными и лопастными долотами 15- 18 м/с, при твердосплавном бурении 10-12 м/с. Расход возду­ха определяется по формуле

<3 = 47,1ЮС1(£> — с?) У, (19.1)

где К — коэффициент, учитывающий неравномерность скоро­сти движения воздуха по скважине из-за увеличения диаметра ствола, наличия каверн, К = 1,3-5-1,5; Кх — коэффициент, учиты­вающий уменьшение подъемной силы воздуха вследствие по­терь давления в кольцевом пространстве, К = 1,05+1,2 или

I) — диаметр скважины с учетом его увеличения вследствие разработки, м; й — диаметр бурильных труб, м; V — скорость восходящего потока воздуха, м/с; р3 — давление в призабой­ной зоне кольцевого пространства скважины, Па; р0 — атмо­сферное давление на поверхности, Па, р0 = 105 Па.

Расчет давления воздуха при продувке скважины прово­дится по методике, предложенной Б. Б. Кудряшовым.

Поскольку потери давления воздуха зависят от скорости движения и плотности, которая является функцией давления и меняется по длине потока, то расчет давления производится в направлении, обратном движению воздуха, начиная с выход­ной линии от заранее известного атмосферного давления. При этом весь путь движения воздуха разбивается на участки, отли­чающиеся своим расположением и сечением канала потока.

Для горизонтального участка нагнетательной линии потери напора

(19.3)

1-(1-ц)ы

Для восходящего потока в кольцевом пространстве

(19.4)

Для нисходящего потока воздуха по колонковой трубе, утя­желенным и бурильным трубам

g2rt

а =

,2 ‘

(19.5)

1 + ы

где

(19.6)

(19.7)

и 9 «in Р Ь =

2RT

Рн. Рк _ давления в начале и конце участка по ходу расчета, Па; G — массовый расход воздуха, кг/с; R — газовая постоян­ная для воздуха, R — 287 Дж/(кг к); Г — средняя температура в скважине, К; D3 — эквивалентный диаметр канала, м (для кольцевого пространства D3 = D — d, для круглого сечения Ц, = d); р — угол наклона скважины к горизонту, градус; 1 — длина участка потока, м; д — ускорение свободного падения, м/с2; F — площадь сечения канала, м2; X — безразмерный коэф­фициент аэродинамического сопротивления для любого участ­ка постоянного сечения, рассчитывается по формуле Веймута:

(19.8)

X = 0,009407/^ЁГ;

ц = йт,/С — расходная концентрация шлама в потоке воздуха; — масса породы, выносимой с забоя скважины, кг/с,

Вк — выход керна, %; £>к — диаметр керна, м; Д. — диаметр сква­жины, м; р — плотность горной породы, кг/м3; ум — механиче­ская скорость бурения, м/ч; Кт — безразмерный коэффициент Гастерштадта (определяется в зависимости от вида породораз­рушающего инструмента: для алмазных коронок и долот Кт — = 1+1,5; для шарошечных, лопастных долот и пикобуров Кт = = 1,5+2; значения Кт в указанных пределах нужно принимать тем больше, чем мягче порода и крупнее шлам); 1Э — длина бу­рильных труб, аэродинамические потери давления на которой эквивалентны потерям давления на преодоление местных со­противлений в соединениях бурильной колонны,

к

(19.10)

п — число местных сужений; £ — безразмерный коэффициент местного сопротивления,

(19.11)

§ = а[(<*,/^)2 — I]2;

а — опытный коэффициент, а — 2 — для труб муфтозамкового соединения, а = 1,5 — для ниппельного соединения; с?1 — внут­ренний диаметр бурильных труб, м; с?2 — диаметр наименьше­го проходного канала в соединении, м.

Массовый расход воздуха

с _ Охрр

60 яг

При расчете потерь давления в начале рассчитываются по­тери давления на горизонтальном участке выходной линии по формуле (19.3). В качестве начального давления подставляется атмосферное давление рн = Ро = Ю5 Па. Найденное по фор­муле (19.3) конечное давление подставляется в формулу (19.4) для восходящего потока в качестве начального давления (рн). Если скважина имеет ступенчатую конструкцию, то расчет потерь давления ведется для каждой ступени.

Конечное давление на участке между колонковой трубой и стенками скважины принимается за забойное (р3).

Потери давления в нагнетательном шланге и поверхност­ной нагнетательной линии определяются по формуле (19.3) и дают абсолютное суммарное давление на ресивере компрес­сора.

Краткая техническая характеристика передвижных компрессорных станций Марка Подача, Рабочее Тип двига­ Мощность м3/мин давление, теля двигателя, МПа кВт ЗИФ ВКС 5 5 0,7 Электро­ двигатель МАК-92/С 60 ЗИФ 55В 5 0,7 ЗИЛ 157М 75 АКС-5,25 5,25 0,7 Электро­ двигатель А02-32-4 40 ВКС-6Д 5,4 0,6 Дизель Д-54 42 ДК-9 8,5 0,7 Дизель КДМ-46 60 ПВ-10 10 0,7 Дизель ЯМЗ-23,6 80 ПД-12-25 12 25 Дизель ЯМЭ-23,6 125

Приведенные расчетные зависимости принимают для слу­чая бурения по необводненным условиям.

На основании аэродинамических расчетов выбирают ком­прессор (табл. 19.12) с запасом по расходу и давлению воздуха на 15-20 % на случай борьбы с возможными осложнениями.

Комментарии запрещены.