Схема циркуляции промывочной жидкости в скважине при прямой промывке
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе» (МГРИ-РГГРУ)
_________
КАФЕДРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ ПРОЦЕССАМ
Циркуляционные процессы при промывке скважины роторного бурения жидкостью и откачке
подземного флюида
Выполнил:
Проверил: проф. Куликов В.В.
МОСКВА, 2017 г.
Задание
Рассчитать параметры режима работы бурового насоса при прямой промывке нефтяной скважины роторного бурения. Провести оценку выносной способности восходящего потока очистного агента. Определить ожидаемый дебит скважины при напорном подземном флюиде (НПФ).
Параметрами режима работы насоса являются подача (расход) промывочной жидкости, развиваемое давление и развиваемая мощность.
I.В соответствии с № варианта задания и результатами последующих расчётов заполнить таблицу исходных данных.
Таблица исходных данных
| № | Обозначение величины и её размерность; вид агента | Значение величины; реологическая модель агента | Наименование величины; назначение агента |
| hc, м | Глубина скважины | ||
| Hc, м | Длина ствола скважины | ||
| hок, м | Глубина спуска обсадной колонны (ОК) | ||
| Hок, м | Длина ОК | ||
| Dок, мм | Наружный диаметр ОК | ||
| dок, мм | Внутренний диаметр ОК | ||
| DД, мм | Диаметр долота | ||
| DУБТ, мм | Наружный диаметр утяжелённых бурильных труб (УБТ) | ||
| dУБТ, мм | Внутренний диаметр УБТ | ||
| HУБТ, м | Длина УБТ | ||
| hУБТ, м | Длина вертикальной проекции УБТ | ||
| DБТ, мм | Наружный диаметр бурильных труб (БТ) | ||
| dБТ, мм | Внутренний диаметр БТ | ||
| HБТ, м | Длина одной БТ | ||
| DСЭ, мм | Наружный диаметр соединительного элемента (СЭ) | ||
| dСЭ, мм | Внутренний диаметр СЭ | ||
| HП, м | Длина подводящей линии от бурового насоса до колонны БТ (манифольда, поверхностной обвязки скважины) | ||
| dП, мм | Внутренний диаметр подводящей линии (манифольда, поверхностной обвязки скважины) | ||
| КЭ, мм | Эквивалентная шероховатость поверхности магистрали | ||
| Dс, мм | Диаметр скважины | ||
| Vмех, м/ч | Механическая скорость бурения | ||
| ρш, кг/м3 | Плотность частиц шлама | ||
| ТВ или ГР | НЖ или БЖ | Очистной агент (ОА) | |
| ρ, кг/м3 | Плотность ПЖ | ||
| τ0, Па | Начальное напряжение сдвига ПЖ | ||
| μо, Па × с | Абсолютная вязкость ПЖ | ||
| μопф, Па × с | Абсолютная вязкость подземного флюида (ПФ) | ||
| Подземный коллектор | Тип подземного коллектора (ПК) и его характеристика | ||
| П | Пористость подземного коллектора | ||
| κф, м/сут | Коэффициент фильрации | ||
| hо, м | Глубина статического уровня жидкого ПФ в скважине до откачки | ||
| ρпф, кг/м3 | Плотность ПФ | ||
| S, м | Понижение уровня ПФ в скважине при откачке | ||
| Нк, м | Мощность ПК с НПФ | ||
| t0, ºС | Средняя температура ПЖ | ||
| VC, м/с | Скорость струи ПЖ при выходе из долота (из гидромониторных насадков долота) | ||
| η | Полный КПД насоса | ||
| ηп | КПД передачи от двигателя до насоса | ||
| g, Н/кг | Ускорение силы тяжести |
Примечания
1. При соединении бурильных труб (БТ) «труба в трубу» DСЭ – наружный диаметр колонны в месте соединения, dСЭ – внутренний диаметр колонны БТ в месте соединения.
2. Рекомендуемые значения величин: HП = 20 м; dП = 100 мм; КЭ = 0,1 мм; Vмех = 20 – 50 м/ч; ρш = 2600 кг/м3; t0 = 10 ºС; η = 0,7; ηп = 0,9; g = 9,81 Н/кг; Ψ = 0,05; μопф = 0,0012 – 0,055 Па × с; ρпф = 750 – 1050 кг/м3; S = 1 – 8 м; Нк = 2 – 30 м.
3.Диаметр скважины Dс можно условно принять равным диаметру долота DД.
4. При τ0 = 0 реологическая модель – НЖ (ньютоновская жидкость), если r = 1000 кг/м3 – техническая вода (ТВ).
При τ0 > 0 реологическая модель – БЖ (бингамовская жидкость), если r > 1000 кг/м3 – глинистый раствор (ГР).
5.Напорный подземный флюид (НПФ) – нефть.
6. Расчёты выполнять в СИ, ответы (где это необходимо) переводить в единицы, принятые в бурении – МПа и др.
7. Ответы округлять, указывая после запятой не более двух знаков, например: 161 × 10-3 м; 3,48 × 10-3 м2; 43,86 × 105 Па; 0,88 МПа; 8,33 × 10-4 м3/с; 140 × 103 Вт и т.п.
8.Значения пористости П и коэффициента фильтрации κф подземного флюида (ПФ) в подземном коллекторе (ПК)
| № п/п | Тип подземного коллектора (ПК) и его характеристика | Средняя пористость пород подземного коллектора (ПК) П | Средние значения коэффициента фильтрации подземного флюида (ПФ) в подземном коллекторе (ПК) κф, м/сут |
| Песок мелкозернистый | 0,4 – 0,5 | 0,04 – 0,1 | |
| Песок среднезернистый | 0,3 – 0,4 | 0,1 – 1 | |
| Песок крупнозернистый | 0,2 – 0,3 | 1 – 3 | |
| Песчано-гравийные отложения | 0,1 – 0,2 | 3 – 10 | |
| Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | 0,05 – 0,1 | 0,04 – 0,1 | |
| Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | 0,1 – 0,2 | 0,1 – 1 | |
| Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | 0,2 – 0,3 | 1 – 10 |
9.Из-за малости значений в СИ (м/с) на практике размерность величины κф указывают в м/сут (1 сут = 24 ч = 1440 мин = 86400 с).
10.Из-за малости значений в СИ (м2) на практике размерность величины κп указывают в мкм2 (1 м2 = 1012 мкм2), дарси (1 м2 = 0,980665 ∙ 1011 Д) и миллидарси (1 м2 = 0,980665 ∙ 1014 мД).
Варианты заданий
| № | № пункта таблицы исходных данных | |||||||||||||||||||
| 146,1 | 129,1 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песок мелкозернистый | |||||||||||||||
| 193,7 | 174,7 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 168,3 | 150,5 | 64,3 | БЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||||
| 168,3 | 150,5 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | НЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||
| 219,1 | 205,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 64,3 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||||
| 244,5 | 228,7 | 215,9 | 161,9 | 88,1 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 219,1 | 203,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 193,7 | 174,7 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,1 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песок крупнозернистый | |||||||||||||||
| 219,1 | 201,3 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 64,3 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||||
| 193,7 | 171,9 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 219,1 | 198,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 171,9 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 124,7 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песок крупнозернистый | |||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 64,3 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 219,1 | 205,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 129,1 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песок среднезернистый | |||||||||||||||
| 219,1 | 203,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 64,3 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,1 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | |||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,4 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песок среднезернистый | |||||||||||||||
| 219,1 | 201,3 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 64,3 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||||
| 193,7 | 171,9 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 219,1 | 198,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 171,9 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 124,7 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Песок среднезернистый | |||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 64,3 | НЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 219,1 | 205,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 146,1 | 129,1 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Песок мелкозернистый | |||||||||||||||
| 219,1 | 203,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 64,3 | НЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,1 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | |||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,4 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Песок мелкозернистый | |||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 219,1 | 205,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 129,1 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | |||||||||||||||
| 219,1 | 203,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 64,3 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,1 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песок мелкозернистый | |||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | БЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,4 | 120,6 | 64,3 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | |||||||||||||||
| 219,1 | 201,3 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 64,3 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||||
| 193,7 | 171,9 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 219,1 | 198,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 193,7 | 171,9 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Песок крупнозернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 124,7 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Песчано-гравийные отложения | |||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 64,3 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 168,3 | 144,1 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | НЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 219,1 | 205,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | НЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 129,1 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Песок крупнозернистый | |||||||||||||||
| 219,1 | 203,7 | 190,5 | 165,1 | 75,4 | БЖ | Песчано-гравийные отложения | ||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 64,3 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) слаботрещиноватые породы | ||||||||||||||||
| 193,7 | 163,5 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) среднетрещиноватые породы | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,1 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Скальные (известняк, доломит, песчаник) сильнотрещиноватые породы | |||||||||||||||
| 168,3 | 147,1 | 139,7 | 81,6 | 67,5 | НЖ | Песок мелкозернистый | ||||||||||||||
| 193,7 | 168,3 | 81,6 | 133,4 | 67,5 | БЖ | Песок среднезернистый | ||||||||||||||
| 146,1 | 127,4 | 120,6 | 64,3 | НЖ | Песок крупнозернистый |
II. Конструкция скважины
Схема циркуляции промывочной жидкости в скважине при прямой промывке
1 – направление; 2 – кондуктор; 3 – обсадная колонна; 4 – бурильные трубы;
5 – соединительные элементы; 6 – УБТ (утяжеленные бурильные трубы);
7 – буровое долото; 8 – нисходящий поток; 9 – восходящий поток, обогащенный шламом;
Hок – длина обсадной колонны; Hс – длина ствола скважины; Dс – диаметр скважины.