Технический проект на бурение эксплуатационной скважины глубиной 2600 м на Мыхпайском месторождении

 

2.9. Расчет расхода очистного агента

Расход промывочной жидкости должен обеспечить:

• эффективную очистку забоя скважины от шлама;
• транспортирование шлама на поверхность без аккумуляции его в кольцевом пространстве между бурильными трубами и стенками скважины;
• предотвращение размыва стенки скважины;
• предотвращение прихватов;
• обеспечение гидромониторного эффекта в случае использования струйных долот;
• предотвращение гидроразрыва горных пород;
• устойчивую работу забойного двигателя.

Расчет расхода промывочной  жидкости для эффективности очистки  забоя скважины делается по формуле:

Q=К· S_ЗАБ  

где К – коэффициент  удельного расхода жидкости равный 0,3…0,65 м³/с на 1 м² забоя, принимается К=0,65 [8];

S_ЗАБ – площадь забоя м², определяется по формуле:

S_ЗАБ =0,785·Д_Д² (м²) 

При бурении под  направление долотом диаметром 0,3111 м:

Q=0,65·0,785·0,3111² =0,049 м³/с

При бурении под  кондуктор долотом диаметром 0,2699 м:

Q=0,65·0,785·0,2699² =0,04 м³/с

При бурении эксплуатационную колонну долотом диаметром 0,1905 м:

Q=0,65·0,785·0,1905² =0,02 м³/с

Расчет расхода  промывочной жидкости по скорости восходящего  потока определяется по формуле:

Q=V_ВОСХ·S_КП          (2.33),

где V_ВОСХ – скорость восходящего потока; рекомендуемая скорость согласно промысловой классификации горных пород находится в пределах: М=0,9…1,3 м/сек, МС=0,8…1,1 м/сек

S_КП – площадь кольцевого пространства, м², которая рассчитывается по        формуле:

S_КП =0,785·( Д_Д² – d_БТ²)  м²,                                  (2.34),

где d_БТ – диаметр бурильных труб, м²; принимаем d_БТ =0,146 метра.

При бурении под  кондуктор долотом диаметром 0,2699 м принимаем V_ВОСХ =1,1 согласно промысловой классификации:

Q=1,1·0,785·(0,2699² – 0,146²) =0,045 м³/с

При бурении под  эксплуатационную колонну долотом  диаметром 0,1905 м на интервале 840 – 2850 метров принимаем V_ВОСХ =0,9 согласно промысловой классификации:

Q=0,9·0,785·(0,1905² – 0,146²) =0,035 м³/с

Расчет расхода  промывочной жидкости, обеспечивающий вынос шлама ведется по формуле:

Q= V_КР·S_MAX+(S_ЗАБ ·V_MЕХ·(j_П –j_Ж))/(j_СМ - j_Ж) м³/с,    (2.37),

где V_КР – скорость частиц шлама относительно промывочной жидкости, м/сек; V_КР =0,5 м/с

S_max-максимальная площадь кольцевого пространства в открытом стволе, м²;

V_MЕХ – механическая скорость бурения, м/сек; принимается V_MЕХ =0,005 м/с;

j_П – удельный вес породы, Н/м³;

j_Ж - удельный вес промывочной жидкости, Н/м³;

j_СМ - удельный вес смеси шлама и промывочной жидкости, Н/м³;

j_СМ - j_Ж=0,01…0,02·10⁴ Н/м³; принимается 0,02·10⁴  Н/м³

При бурении под  направление расход промывочной  жидкости, обеспечивающий вынос шлама, составит:

Q=0,5·0,785·(0,3111² – 0,146²) +( 0,785·0,3111² · 0,005· (2,4·10⁴ -1,12·10⁴))/0,02·10⁴ =0,059 м³/с.

При бурении под  кондуктор расход промывочной жидкости, обеспечивающий вынос шлама, составит:

Q=0,5·0,785·(0,2699² – 0,146²) +(0,785·0,2699² · 0,005· (2,4·10⁴ -1,12·10⁴))/0,02·10⁴ =0,052 м³/с.

При бурении под  эксплуатационную колонну расход промывочной  жидкости, обеспечивающий вынос шлама, составит:

Q=0,5·0,785·(0,1905²–0,146²)+(0,785·0,1905²·0,005·(2,4·10⁴-1,12·10⁴))/0,02·10⁴ =0,017 м³/с.

Расчет расхода  промывочной жидкости, предотвращающего размыв стенок скважины, ведется по формуле:

Q= V_{КП MAX}·S_MIN м³/с,        (2.38),

где S_MIN – минимальная площадь кольцевого пространства;

V_{КП MAX} - максимально допустимая скорость течения, жидкости в кольцевом пространстве, м/сек; принимается V_{КП MAX} =1,5 м/с

Максимальные  диаметры бурового инструмента: при  бурении под направление –  бурение ротором диаметром 0,3111 м, кондуктор – турбобур диаметром 0,24 м, при бурении под эксплуатационную колонну – забойный двигатель  диаметром 0,172 м .

При бурении под  направление расход промывочной  жидкости, предотвращающий размыв стенок скважины составит:

Q=1,5·0,785·(0,3111² – 0,24²) =0,046 м³/с.

При бурении под  кондуктор расход промывочной жидкости, предотвращающий размыв стенок скважины составит:

Q=1,5·0,785·(0,2699² – 0,1905²) =0,044 м³/с.

При бурении под  эксплуатационную колонну расход промывочной  жидкости, предотвращающий размыв стенок скважины составит:

Q=1,5·0,785·(0,1905² – 0,172²) =0,008 м³/с.

Расчет расхода  промывочной жидкости, для предотвращения прихватов ведется по формуле:

Q= V_{КП MIN}·S_MAX                                                                                   (2.39)

Где V_{КП MIN} – минимально допустимая скорость промывочной жидкости в кольцевом пространстве; принимаем V_{КП MIN} =0,5 м/сек

S_MAX – максимальная площадь кольцевого пространства; диаметр бурового инструмента у бурильных труб диаметр =0,146 м.

При бурении под  напрвление расход промывочной жидкости, предотвращающий прихваты составит:

Q=0,5·0,785·(0,3111² – 0,146²) = 0,03м³/с

При бурении под  кондуктор расход промывочной жидкости, предотвращающий прихваты составит:

Q=0,5·0,785·(0,2699² – 0,146²) =0,02 м³/с

При бурении под  эксплуатационную колонну расход промывочной  жидкости, предотвращающий прихваты составит:

Q=0,5·0,785·(0,1905² – 0,146²) =0,006 м³/с.

Оптимальный расход промывочной жидкости для двигателя  Д1-240, используемого при бурении  под кондуктор, Q=0,03 м³/с.

Оптимальный расход промывочной жидкости для забойного  двигателя Д5М-172, используемого при  бурении под эксплуатационную колонну  Q=0,025 м³/с.

Окончательный выбор  расхода промывочной жидкости обусловлен производительностью насосов при  заданном коэффициенте наполнения по формуле:

Q=m·n·Qн м³/с,               (2.40),

где m – коэффициент наполнения (m=0,8);

n – число насосов;

Q_н – производительность насоса.

В расчете принимаются  показатели бурового насоса УНБ – 600 с диаметром втулок равным 170 ммQ_н=0,035 м³/с.

При бурении под  направление расход промывочной  жидкости составит:

Q=0,8·2·0,03=0,056 м³/сек

При бурении под  кондуктор расход промывочной жидкости составит:

Q=0,8·2·0,03=0,056 м³/сек

При бурении под  эксплуатационную колонну диаметр  втулок принимается равным  190 ммQ_н=0,040 м³/с, расход составит:

Q=0,8·1·0,04=0,032 м³/сек

Расчетные значения расхода промывочной жидкости на интервалах  бурения заносим в  табл. 2.9

Таблица 2.9 Расход промывочной жидкости по интервалам бурения

 

2.10. Технология вскрытия продуктивного горизонта

Проблема качественного  вскрытия продуктивного пласта включает в себя большой круг вопросов, основным из которых является выбор оптимальной  промывочной жидкости, обеспечивающей минимальное загрязнение призабойной зоны пласта. Наряду с качеством промывочной жидкости немаловажное значение имеет выбор наиболее подходящих параметров режима бурения.

Существуют следующие  основные факторы загрязнения пласта:

- реакция глин, содержащихся  в буровом растворе, с водой,  которая поступает из промывочной  жидкости, с последующим набуханием  глин;

- кольматация пор пласта твердыми частицами глинистого раствора.

Все известные буровые  растворы в той или иной степени  отрицательно влияют на призабойную зону пласта. Их влияние идет в направлении снижения проницаемости за счет прохождения фильтрата в пласт; проникновения в поры пласта твердой фазы; блокирования порового пространства эмульсионными растворами; действия адсорбционных сил, удерживающих воду в порах.