10.4 Сораптардың негізгі техникалық көрсеткіштерін таңдау

Бұрғылау сораптарының берілісін, қысымын, пайдалы қуатын, ұңғыны жуу технологиясы көрсететін талаптарға негіздей отырып таңдаймыз. Негізгі параметр көлемдік беріліс болғандықтан, роторлы бұрғылау мен түптік қозғалтқыштардың қалыпты жұмысы соған тәуелді. Сонымен бірге, ұңғыны нәтижелі тазарту мен шламды шығару және түптік гидравликалық қозғалтқыштардың қалыпты жұмысы үшін бұрғылау сұйығының жоғары қарай ағынының жылдамдығы (м/с) төменде көрсетілген мәндерге сай болуы қажет.

Бұрғылау әдісі....................................Түптік қозғалтқышпен Роторлы

Бұрғылау аралығы:

кондуктор түсетін аралық......................0,3–0,4 0,2–0,3

Аралық және пайдаланушы

тізбек . түсетін аралық.................... 0,5–0,8/0,6–1,0 0,4–0,6/0,5–0,8

Е С К Е Р Т У. Бөлшектің бөлімінде сумен жуу кезіндегі жылдамдық көрсетілген.

Жоғары бағытталған ағынның ары қарай жылдамдығының артуы, сораптың керексіз қысым өсуімен және бұрғылаудың механикалық жылдамдығының төмендеу мүмкіндігімен қабаттасады. Тау жыныстарынан сальниктер пайда болу, ұңғы қабырғасында үгілу пайда болу қаупі жағдайында, ұңғы оқпанының шиеленіскен аймағында жоғары қарай ағынның жылдамдығы 1,2 – 1,4 м/с дейін көтеріледі.

Жуу сұйығының жоғары қарай ағынының таңдалған жылдамдығына байланысты сораптың берілісін анықтаймыз (м³/с):

Q = F_з.п v_ж; (10.1)

(D²_Д-D²_бт)

мұнда, F_з.п – құбыр іші көлденең қимасы, м²;

v_ж – сұйықтың жоғары қарай ағынының жылдамдығы, м/с;

– қашау диаметрі, м.

Кейбір авторлар жуу сұйықтығының берілісін анықтауға келесі шартты ұсынады:

Q = q_уд F_заб; (10.2)

F_заб = πD_д² /4,

мұндағы: q_уд – меншікті беріліс, л/(сдм²);

F_заб – ұңғы түбінің ауданы, дм².

Жуудың қарқынын сипаттайтын, меншікті беріліс тәжірибелік мәліметке сүйене отырып таңдалынады. 191 мм және 269 – 295 мм диаметрлі қашаулар үшін, меншікті беріліс сәйкесінше 7-8 және 6,5-7 л/(с·дм²) мәндері қабылданады. Қарастырылатын нормалар бұрын қабылданғандардан бірнеше төменірек. (10.1) және (10.2) формулалар бойынша қажетті берілісті есептеулер нәтижесі кейбір жағдайларда құбырлар мен қашаулардың әртүрлі мүмкін өлшемдерінің бірігіп қолдануына байланысты дәл келмейді. Мұндай жағдайда берілістің үлкен есептік мәні таңдалады. Гидравликалық түптік қозғалтқыштармен бұрғылау кезінде беріліс мәні – қолданылатын турбобұрғы немесе көлемді винттік қозғалтқыштың жұмыс мінездемесі мен талаптарына сай анықталады.

Сораптың шығар кезіндегі қысымы – манифольдтағы гидравликалық кедергілерге, ұңғыны жуу кезінде пайда болатын бұрғылау тізбегіндегі құбыр сыртындағы сақиналы кеңістіктегі кедергіге тәуелді. Гидравликалық кедергілердің, сұйықтың сызықтық қозғалатын бөліктерінің үйкеліс күшіне негізделген және жергілікті – ағынның мөлшері мен жылдамдық бағытының өзгеруіне негізделген екі түрі бар. Құбырлар тізбегі және сақиналы құбыр сырты кеңістігі шартты түрде тең өтпелі болып қабылданып, ал олардың гидравликалық кедергісін сызықтыққа жатқызады. Жергілікті гидравликалық кедергілерге бұрғылау құбырларының құлыптық жалғамаларындағы, қашаудың жуу тесіктеріндегі, түптік қозғалтқыштардың ағынды каналдарындағы қысымның жоғалуын жатқызады.

Қысымның толық шығыны жуу сұйығының циркуляциялық жүйесіндегі жергілікті және сызықтық шығындардың арифметикалық қосындысымен анықталады:

р = р_м + р_бт + р_убт + р_з + р_д + р_з.д + р_к.п, (10.3)

мұндағы, р – сораптан шығар кездегі жуу сұйығының қысымы;

р_м, р_бт, р_убт, р_з, р_д, р_з.д және р_к.п  манифольдтегі, бұрғылау құбырларындағы, АБҚ, қашаудағы, түптік қозғалтқыштағы, сақиналы кеңістіктегі қысымның жоғалуы;

Құбырлардағы гидравликалық кедергілердің шығының Дарси – Вейсбах формуласы бойынша анықтайды:

(10.4)

мұнда λ – гидравликалық кедергі коэффициенті;

ρ – сұйықтың тығыздығы, кг/м³;

l – құбыр ұзындығы, м;

d – құбырдың ішкі диаметрі, м;

v – сұйық ағымының орташа жылдамдығы, м/с.

Гидравликалық кедергі сұйық ағыны орташа жылдамдығының квадратына пропорционал. Сондықтан, Дарси – Вейсбахтың формуласында орындалған заңдылық квадратты кедергінің заңдылығы деген атаумен қабылданған. Құбырлардағы сұйықтықтың орташа жылдамдығы:

v = 4Q/πd²,

мұндағы Q – сұйықтық шығыны, м³/с.

Бұрғылау сорабымен берілетін сұйықтың пайдалы қуаты, негізінен киловаттпен есептелінеді және келесі тәуелділікпен анықталынады:

Nп = 10^–3 Qp, (16.5)

мұндағы Q – сораптың берілісі, м³/с;

р – сораптың қысымы, Па.

Сораптың қолданатын қуаты пайдалы қуатпен және сораптың өзінің көлемдік және механикалық гидравликалық жоғалтуларға кететін қуатпен қосылып есептеледі. Пайдалы қуаттың сораптық қуатқа қатынасын сораптың ПӘК анықтайды:

η = N_п/N.

Ары қарай анализ жасау үшін, берілген формуланы келесі түрде қарастырған тиімді:

мұндағы: η – сораптың ПӘК;

N_п – сораптың пайдалы қуаты;

N – сораптың қуаты;

N_ин – сораптың индикаторлық қуаты;

η_ин – сораптың индикаторлық ПӘК;

η_м – сораптың механикалық ПӘК.

Сораптың индикаторлық ПӘК-і сораптың гидравликалық және көлемдік шығындарын есепке алады:

(16.7)

мұнда, р – сораптың шыға берісіндегі қысым;

Q – сораптың берілісі;

∆р – сораптағы гидравликалық кедергілерді жеңуге кететін қысым шығыны;

∆Q – сораптағы тамшылау салдарынан болатын шығын;

η_г – сораптың гидравликалық ПӘК-і, пайдалы қуаттың сораптағы гидравликалық кедергілерді жоюға кететін қуаттың қатынасына тең;

η_о – сораптың көлемдік ПӘК-і.

Индикаторлық ПӘК-і (16.6) формулаға қоя отырып, келесі теңдікті аламыз:

η = η_г η_о η_м.