Введение. Оптимизация гидравлики

Содержание

Система циркуляции
Потери давления в системе
Буровые растворы
Режимы течения
Гидравлические дизайны долот
Рассмотрение гидравлики для

Система циркуляции

Функции бурового раствора
Создавание противодавления на пласт
Транспортировка шлама на поверхность
Передача

Потери давления в циркуляционной системе

Поверхностное оборудование (ПО)
Стояк
Манифольд
Вертлюг
Квадрат/Верхний привод
Инструмент (инст)
Буровые трубы
Толстостенные БТ
КНБК
MWD/ОЗД/Турбобур
Долото
Затрубное

Пример потери давления

Диаметр скважины = 8 1/2"
Глубина подъема = 15,000 футов
Макс.

Потери давления - раствор

Геометрия скважины
Внутренний диаметр
Площадь течения
Длина
Места ссужений
Расход
Параметры бур р-ра
Тип

Потери давления – Поверхностное оборудование

Потери давления – буровой инструмент

Буровая труба

Толстостенные бурильные трубы

Потери давления – буровой инструмент

Толстостенная БТ

УБТ

Потери давления – буровой инструмент

Телесистема
ВЗД
Турбобур
УРК

Потери давления – телесистемы и системы привода

Расход
Вес раствора
Насадки (Общая площадь)

Потери давления - Долото

Потери давления - Затруб

Расход
Вес раствора
Двнутр ОК
Днар бур инструмента
Длина

Буровые промывочные жидкости

Определение

“...Буровой промывочной жидкостью называется любая циркулирующая в скважине жидкость, выносящая шлам

Параметры буровых растворов

Плотность
СНС
Скорость сдвига
Пластическая вязкость
ДНС

Режимы течения

Режимы течения

Нет течения
Пробковый режим
(идеальный ламинарный)
Ламинарный
Переходный
Турбулентный

Диаграмма течения

Пробковый режим течения

Приложена сила выше СНС
Низкая скорость потока
Профиль течения жидкости

Ламинарный режим течения

Диаграмма течения напоминает пулю
Наибольшая скорость в центре
Скорость вблизи стенок

Переходный режим течения

Скорость вблизи стенок примерно равна скорости в центре

Турбулентный режим течения

Окончательная турбулентность
Плоский профиль
Потери давления из-за повышенного трения
Эрозия стенок скважины

Режимы течения - Критические значения

Число Рейнольдса – показывает переход режима течения

Число Рейнольдса – критическая скорость

< 2100 Ламинарный режим
2100 – 4100 Переходный

Гидравлический дизайны в буровых долотах

Оптимизация гидравлики долот

Цель: Определение диаметра насадок и расхода бурового раствора для

Параметры гидравлики для долот

Расход (Q) = (Кол-во ходов насоса x производительность

Расход

Ограничения расхода промывочной жидкости
Достаточно высоким для выноса шлама на поверхность
Проработки, образование

Расход

Рекомендуется от 25 до 80 GPM на дюйм от диаметра долота
Слишком

Перепад давления на долоте

Гидравлика долота проектируется таким образом, чтобы перепад давления

Гидравлическая мощность (HSI)

Рекомендуется между 2.5 и 8.0+
Возможно увеличение при запасе

Гидромониторный эффект (JIF)

Оптимален, когда перепад давления на долоте ~ 50% от

Скорость истечения

Рекомендуется скорость истечения между 350 и 450 фут/сек (100 –

Скорость истечения и глушение насадки

230 ft/sec

К чему следует стремиться?

Цель: Оптимальная очистка скважины против гидромониторного эффекта
Оптимизация расхода

Выбор расхода

Q минимальный
Q максимальный
Q оптимальный

Q Минимальный

Определение Q минимум

Очистка затрубного пространства
Основные правила
Исследования
Расчет скорости потока
Очистка долота и забоя
Цели

Выбор Q Максимального

Турбуленция/Крит ск-ть:
Расчет
ЭППЖ и коэф гидроразрыва
Расчет
Забойные исследования
Возможности насоса
Спецификации
Забойные инструменты
Спецификации
Контроль

Оптимизация гидравлики

3000 psi Standpipe Pressure

Руководство: рекомендуемый расход для очистки скважины

Source: Smith Bits

Параметры раствора против МСП

Анализ гидравлики для долот PDC и шарошечных долот

Руководство для PDC

При использовании и сменных насадок и фиксированных портов, размер

Руководство для шарошечных долот

20% либо меньше от общего расхода пускается через

Таблица площади истечения для насадок разного диаметра

Цель: Определение оптимальных размеров насадок и расхода для достижения максимальной гидравлической