Скорость проходки скважины зависит
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 ‘ |
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
(19.7) |
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
|
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.