2.10 Проектирование режима бурения

2.10.1 Расчет осевой нагрузки на долото

Осевая нагрузка на долото определяется из условия объемного разрушения пород на забое скважины [33], исходя из твердости горных пород по штампу.

G = Pш ^. Fк, H, (23)

где Рш – твердость пород по штампу, Мпа;

Fк – площадь контакта вооружения долота с забоем, м².

Fк = 0,4li ^. bz, м², (24)

где li – средняя сумма длин зубьев по образующим от трех шарошек долота, м;

bz – ширина площадки притупления зубьев долота с условием вдавливания

в породу, м.

Максимальная нагрузка на долота определяется по формуле:

Gmax = Pш^{max .}Fк, H, (25)

где Pш^max – максимальняя твердость по штампу.

Динамическую составляющую осевой нагрузки на долото вычесляем по слудующей формуле:

Gд = 0.15 ^. Gmax, H, (26)

Расчитаем осевую нагрузку для последнего интервала по форулам (23 - 26):

кН;

кН;

кН.

Аналогично рассчитывается осевая нагрузка на долото для остальных интервалов.

Исходные данные и результаты вычислений по формулам (23 - 26) занесены в таблицу 25.

Таблица 25 – Осевая нагрузка на долото

Интервал, м		Fк, м2 .10-6	Ршт, МПа	Рштmax, МПа	G, кН	Gmax, кН	Gд, кН
от (верх)	до (низ)
0 60 705 1075 1300 2060 2580	60 705 1075 1300 2060 2580 2650	490 290 193 193 193 228 228	50 150 450 550 700 700 750	100 250 600 750 800 800 800	24,5 43,5 87,0 106,0 125,0 160,0 177,0	49,0 72,0 116,0 145,0 154,0 175,0 186,0	7,4 10,3 17,4 21,8 23,1 26,0 27,9

2.10.2 Расчет максимальной величины давления на выкиде буровых насосов

Максимальное давление на выкиде буровых насосов, которое может определяться на основании обработки промысловой информации о его эффективных величинах или определятся по формуле (27), учитывающей поддержание необходимой осевой гидравлической нагрузки на вал забойного двигателя согласно [33], как:

, МПа (27)

где Pmax – максимальная осевая нагрузка на долото, Н;

Gвр – вес вращающихся элементов турбобура, Н;

Тп – осевая нагрузка на осевую опору двигателя, Н;

Рт – перепад давлений в турбобуре, МПа;

Роч – давление необходимое для очистки забоя от выбуренной породы, МПа.

(28)

где dср – средний диаметр турбинок, Н.

(29)

где G зд – вес забойного двигателя, Н;

в – коэффициент, учитывающий Архимедову силу.

(30)

где Nоч – мощность необходимая для создания давления очистки, Вт;

Q_min – расход позволяющий эффективно очищать скважину от выбуренной породы.

(31)

где Dскв – диаметр скважины, м;

Vмех – мех. скорость, м/с;

Lк – длинна колонны, м;

_пр, _бр – соответственно плотности породы и бурового раствора, кг/м³.

(32)

где Fкп – площадь кольцевого пространства, м² ;

V кп – скорость витания частиц горной породы в кольцевом пространстве, м/с.

(33)

где Dскв – диаметр скважины, м;

dн – диаметр бурильных труб, м.

(34)

где dч – диаметр частиц, м .

Произведем расчет максимальной величины давления на выкиде буровых насосов на последнем интервале по выше изложенным формулам (27 - 34):

м²,

, м/с,

, м³/с,

, МПа,

Вт,

МПа.

Аналогично рассчитывается для остальных интервалов. Результаты расчетов сводятся в таблицу 26.

Таблица 26 – Расчет максимальной величины на выкиде бурового раствора

Интервал,м		Dскв, м	Dч, м	бр, кг/м3	пр, кг/м3	Vмех, м/с	Gвр, кН	Gmax, кН	Vкп, м/с	Fкп, М2	Qmin, м3/с	Роч, МПа	Рmax, МПа
от (верх)	до (низ)
0 60 705 1075 1300 2060 2580	60 705 1075 1300 2060 2580 2650	0,3937 0,2953 0,2159 0,2159 0,2159 0,2159 0,2159	0,003 0,005 0,014 0,014 0,014 0,013 0,013	1180 1180 1060 1080 1100 1100 1130	1900 2100 2100 2200 2200 2300 2300	0,022 0,020 0,018 0,012 0,003 0,003 0,003	- 17,8 17,8 17,8 17,8 17,8 17,8	49 72 116 145 154 175 186	0,308 0,491 0,850 0,870 0,860 0,860 0,860	0,0893 0,0530 0,0196 0,0196 0,0196 0,0196 0,0196	0,027 0,026 0,017 0,018 0,018 0,016 0,016	0,020 0,040 0,040 0,500 0,500 0,200 0,200	0,020 0,040 8,800 10,600 10,600 10,700 12,700