Скорость потока в затрубном пространства

 

Скорость потока в затрубном пространстве (обозначаемая как AV) – это средняя скорость, с которой жидкость течет в затрубном пространстве. Для качественной очистки скважины поток бурового раствора должен двигаться с некоторой минимальной скоростью. Эта минимально необходимая скорость потока в затрубном пространстве зависит от ряда факторов, в том числе: скорости проходки, размера частиц шлама, угла скважины, плотности бурового раствора и его реологических параметров. Эти вопросы освещены в главе по очистке скважины.

 

Следующее уравнение позволяет вычислить скорость потока в затрубном пространстве исходя из производительности насоса и объема затрубного пространства:

 

 

 

 

Где:

AV = Скорость потока в затрубном пространстве

VPump Output = производительность насоса

VAnn = Объем затрубного пространства

 

Когда производительность насоса дана в баррелях/мин. (bbl/min), а внутренний диаметр скважины и внешний диаметр трубы – в дюймах, то скорость затрубного пространства в фут/мин. (ft/min) составляет:

 

или

Где:

IDWell = Внутренний диаметр необсаженной скважины или обсадной колонны (дюймы)

ODPipe = Внешний диаметр бурильной трубы или УБТ (дюймы)

В десятичных единицах

или

Время Циркуляции

Общее время циркуляции – это время (или количество ходов) необходимое для того чтобы раствора прошел из приема насоса в бурильную колонну, через насадки долота в затрубное пространство и далее на поверхность, через растворные амбары и вновь на прием насоса.

 

Это время также называется «время полного цикла бурового раствора» и вычисляется с помощью формулы:

 

Где:

V_System = объём всей системы (активный) (bbl или m³)

V _{Pump Output} = производительнойть насоса (bbl/min или m³/min)

Общее количество ходов при циркуляции = Общее время циркуляции (min) x скорость насоса (ход/мин.) (stks/min)

 

Время циркуляции с забоя (выхода забойной пачки) – это время (или число ходов), необходимое для того, чтобы буровой раствор прошел от долота на забое скважины и поднялся по затрубному пространству к поверхности. Забойное время вычисляется с помощью формулы:

 

Где:

VAnnulus = Объем затрубного пространства (bbl или m³)

V _{Pump Output} = производительность насоса (bbl/min или m³/min)

Количество ходов при циркуляции с забоя = Время циркуляции с забоя (min) x скорость насоса (ходов/мин.) (stk/min).

 

Длительность циркуляции в скважине (промывочный цикл) – это время (или количество ходов насоса) необходимое для того, чтобы буровой раствор прошел от приема насоса вниз по бурильной колонне, вышел из насадок долота, затем снова поднялся вверх по затрубному пространству к поверхности. Оно высчитывается с помощью формулы:

 

Длительность циркуляции в скважине (мин):

 

 

Где:

VHole = Общий объем скважины (bbl или m³)

VDS Displ = вытесненный объём бурильной колонны (bbl или m³)

V _{Pump Output} = производительность насоса (bbl/min или m³/min)

 

Количество ходов = длительность цикла циркуляции (min) x скорость насоса (ходов/мин.) (stk/min)

 

ПРИМЕЧАНИЕ: Количество ходов можно рассчитать путем деления данного объема на объемную производительность насоса в баррелях/ход или m³/ход.

Гидростатическое Давление

 

Гидростатическое давление (P_HYD) – это давление, оказываемое весом жидкости на стенки сосуда или «резервуара» на данной глубине. Как показано в нижеприведенном уравнении, оно зависит от плотности жидкости и глубины скважины по вертикали (TVD). В скважине это давление воздействует на обсадную колонну и участки ствола скважины, это – сила, которая контролирует пластовые флюиды и предохраняет ствол скважины от обрушения.

Гидростатическое Давление = плотность бурового раствора × фактическая глубина скважины по вертикали × коэффициент пересчета

 

P_HYD (lb/in.²) = плотность бурового раствора (lb/gal) × фактическая глубина скважины по вертикали TVD (ft) × 0,052

 

Метрическая система:

 

Гидростатическое давление и гидравлика бурения подробно обсуждаются в главах по Расчету давления, Регулированию давления, Устойчивости ствола скважины.

 

ПРИМЕЧАНИЕ: следует помнить, что плотность бурового раствора (удельный вес бурового раствора) меняется с изменением температуры и давления. Это особенно заметно в глубоких высокотемпературных скважинах при использовании прозрачных солевых растворов, а также буровых растворов на углеводородной и синтетической основе.

Примеры задач