Буровой насос для промывки скважины в конкретных геологических

условиях выбирается по технологически необходимому количеству промывочной жидкости и развиваемому при этом давлению для преодоления потерь напора в элементах циркуляционной системы буровой.

Количество необходимой промывочной жидкости при бурении под эксплуатационную колонну составляет 12 л/с. Определим теперь потери давления в циркуляционной системе, зная которые можно выбрать наиболее рациональную компоновку бурильного инструмента, обоснованно подобрать буровые насосы и полнее использовать их потенциальные возможности.

Потери напора, кГс/см2, в циркуляционной системе буровой при роторном бурении определяются по формуле:

Р∑ = Рм+Рб.т+Ркп+Рд ( 2.3.11.)

где Рм - потери напора при движении бурового раствора в наземных трубопроводах от насосной части до колонны бурильных труб, включая стояк в буровой, буровой шланг, а также вертлюг и ведущую трубу (потери шпора в наружной обвязке буровой - манифольде);

Рб.т — потери напора при движении бурового раствора в бурильных трубах и замковых соединениях (потери давления зависят от глубины скважины);

Ркп. - потери напора при движении бурового раствора в затрубном кольцевом пространстве скважины (потери давления зависят от глубины скважины);

Рд - потери напора при движении бурового раствора через промывочные отверстия бурового долота;

Рм, Рд - не зависят от глубины скважины, а Рбт и Ркп. увеличиваются с глубиной скважины.

При циркуляции очистного агента потери напора, кГс/см2, различны при прокачке воды и глинистого раствора и зависят от их свойств и расхода.

Рм = 82,6*λ*Lэ*γ*Q2/d5, (2.3.12.)

где λ - безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений при движении в трубах;

Q - расход бурового раствора, л/с;

γ - удельный вес раствора, г/см3;

d - внутренний диаметр бурильных труб, см;

Lэ - эквивалентная длина наземных трубопроводов, которая определяется по формуле:

Lэ = Lн *(d/dн)5 +Lс*(d/dс)5 +Lш *(d/dш)5 +Lв*(d/dв)5+

+Lв.тр*(d/dв.тр) 5+Lэ.ф*(d/dэ.ф) 5 (2.3.13.)

где dн, Lн - внутренний диаметр и длина нагнетательной линии, идущей от буровых насосов к стояку;

dс, Lс - внутренний диаметр и длина стояка в буровой;

dш, Lш - внутренний диаметр и длина бурового шланга;

dв, Lв - внутренний диаметр ствола вертлюга и его длина;

dэ.ф, Lэ.ф - диаметр и эквивалентная длина фильтра, устанавливаемого под ведущей трубой;

dв.тр , Lв.тр - внутренний диаметр и длина ведущей трубы.

Lэ=30*(0,107/0,114)5+15*(0,107/0,114)5+15*(0,107/0,09)5+2,5*(0,107/0,09)5+ +16*(0,107/0,1)5+2*(0,107/0,114)5 = 96,85 м.

Рм = 82,6*0,026*96,85*2,13*(12)2/(10,7)5 = 0.5 кГс/см2.

Рбт. = 82,6*λ*γ*Q2*(1+lэ/l)*Lб/d5,

где Lб - длина бурильной колонны, м;

lЭ - эквивалентная длина замковых соединений, м;

l - расстояние между замковыми соединениями, м.

Рбт. = 82,6*0,026* 2,13*(12)2*(1+3,5/11)*3025/(10,7)5 = 18.5 кГс/см2.

Ркп = 82,6* λ1*γ*Q2*L/[(ДС – dн)3*(Дс + dн)2],

где λ1, - коэффициент гидравлических сопротивлений при движении бурового раствора в кольцевом (затрубном) пространстве;

Дс - диаметр скважины (долота), см;

dн - наружный диаметр бурильных труб, см.

Потери давления от замковых соединений в кольцевом пространстве составляют небольшую величину, поэтому ею обычно пренебрегают.

Ркп= 82,6*0,027* 2,13*122*3025/[(19.05-12,7)3*(19.05+12,7)2]= 8 кГс/см2.

Потери напора, кГс/см2, в долоте зависят от конфигурации промывочных отверстий, от количества и площади их сечения, расхода очистного агента (бурового раствора).

Рд = С*γ*Q2, ( 2.3.14.)

где С — коэффициент, характеризующий потери напора в промывочных отверстиях долота, который можно вычислить по формуле:

С = 0,51/(μ2 *f02) (2.3.15.)

где μ - коэффициент расхода,

f0 - суммарная площадь сечений промывочных отверстий, см2.

С = 0,51/(0,652*13,052) = 7*10-3

Рд = 7*10-3*2,13*122 = 2,15 кГс/см2.

Вычислим суммарные потери напора при бурении

Р∑ = Рм+Рб.т+Ркп+Рд

под эксплуатационную колонну:

Р∑ = 0.5+18.5+8+2,15 = 29.15 кГс/см2.

под техническую колонну:

Р∑ = 127.7 кГс/см2.

под кондуктор:

Р∑ = 120.4 кГс/см2.

Таким образом, технологически необходимое количество (расход) промывочной жидкости для обеспечения своевременного и бесперебойного выноса шлама из забоя по затрубному пространству и очистки ствола скважины с учетом потерь давления, обеспечит нам насос УНБ-600А.

2.3.2.3 Выбор силовой установки

Под силовым приводом понимается комплексное устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии или энергии топлива в механическую и обеспечивающее управление преобразованной механической энергии:

Основными элементами силового привода являются двигатель, передаточные устройства (механизмы) от него к исполнительному механизму и устройства системы управления.

Привод основных исполнительных механизмов буровой установки (лебедки, буровых насосов, ротора) называется главным приводом. В зависимости от вида двигателя и типа передачи он может быть электрическим, дизельным, дизель-гидравлическим, дизель-электрическим и газотурбинным. Наиболее широко применяют в современных буровых установках электрический, дизельный, дизель-гидравлический, дизель-электрический приводы.

Основными преимуществами электрического привода переменного тока являются его относительная простота в монтаже и эксплуатации, высокая надежность, экономичность. В то же время буровые установки с этим типом привода можно использовать лишь в электрифицированных районах.

Дизельный привод применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности. Важными преимуществами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при использовании их в качестве привода являются: высокий к. п. д., небольшой расход топлива и воды и небольшая масса на 1 кВт мощности. Основной недостаток ДВС - отсутствие реверса, поэтому необходимо специальное устройство для получения обратного хода. ДВС типа дизель допускают перегрузку не выше 20%. Для их обслуживания требуется квалифицированный обслуживающий персонал.

Дизель-гидравлический привод состоит из ДВС и турбопередачи. Турбопередача – это промежуточный механизм, встроенный обычно между дизелем и трансмиссией. Применение турбопередачи обеспечивает: плавный подъем груза на крюке; работу двигателя, если нагрузка на крюке больше той, которую сможет преодолеть ДВС, в этом случае двигатель будет работать при пониженных, но вполне устойчивых оборотах; большую долговечность передачи.