ГИДРОДИНАМИКА ПРИ СПУСКОПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЯХ
Одна из специфических гидромеханических задач, возникающая в процессе бурения и существенно влияющая на качество буровых работ с позиций предупреждения гидроразрывов, газоводонефтепроявлений и поглощений, - определение гидродинамических давлений в стволе скважины в процессе спускоподъемных операций с бурильным инструментом, спуска обсадных колонн и их расхаживания. Физическая картина процесса при этом состоит в том, что движущаяся в скважине колонна бурильных или обсадных труб, во-первых, увлекая буровой раствор за счет вязких сил, а во-вторых, освобождая при подъеме или замещая при спуске трубами объем в стволе скважины, вызывает возникновение гидродинамических давлений, расходуемых на преодоление сил сопротивления.
При спуске бурильных труб гидродинамическое давление может быть рассчитано по формуле:
∆p = a + b vτ 2, (3.1.)
где: vτ - скорость движения труб в скважине, а, b – коэффициенты.
a =4*10-6 τo [l1 \ (D – d1)] + [l2 \ (D – d2)], (3.2)
b = 10 λ[L\(D – d1)] ρ\g, (3.3)
где: τo – динамическое напряжение сдвига, 11 , 12 - длина соответственно бурильных труб и турбобура; d1 , d2 — наружный диаметр соответственно бурильных труб и турбобура; L - общая длина бурильных труб и турбобура; D - диаметр скважины; ρ — удельный вес бурового раствора; g - ускорение силы тяжести.
Рассмотренные формулы основаны на учете гидродинамических давлений по всей длине кольцевого зазора между трубами и стенками скважины и относятся к зоне торца движущихся труб. Очевидно, что в любом промежуточном сечении движущейся колонны, а тем более в стволе скважины, еще не занятом спускаемой колонной, знание гидродинамических давлений тоже актуально. Если принять, что движение труб - процесс нестационарный, а импульс давления, возникающий на торце трубы, распространяется по законам гидроудара, то рекомендуется следующая методика расчета ∆р. Импульс давления ∆р, рассчитанный по приведенной выше формуле 3.1. распространяется по гидравлическому каналу вверх к устью скважины и вниз к забою. При этом импульс затухает, и его значение на расстоянии х от торца труб определяется по формуле:
∆px = ∆ре - kх, (3.4.)
где к — коэффициент затухания импульса давления, м-1. Для приближенных расчетов для труб кт = 0,00047 м-1 , для заколонного пространства кзп = 0,0012 м-1.
На устье скважины импульс давления затухает, а на забое удваивается, отражается и распространяется вверх к торцу труб и далее - к устью скважины. В этом случае после отражения:
∆pу = 2∆pL e -ky, (3.5.)
где ∆pL — давление ∆рх при х = L; у — расстояние от забоя скважины до расчетного сечения ствола.
Таким образом, в стволе скважины под спускаемой колонной труб для расчетов принимают большее давление из ∆рх и ∆ру.
Приведенная методика для расчета гидродинамических давлений на удалении от торца движущейся колонны оказывается весьма полезной с позиций предупреждения поглощений и последующих возможных газоводонефтепроявлений.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1260;