OPTIMIZAREA REGIMULUI HIDRAULIC

OPTIMIZAREA REGIMULUI HIDRAULIC

1 Optimizarea regimului hidraulic pe intervalul 0-200 m

Pentru stabilirea regimului hidraulic optim pe acest interval se aplica criteriul fortei de impact.

Acest criteriu isi propune sa creeze o forta de impact maxima pe talpa sondei, utilizand in intregime capacitatea pompelor disponibile. A optimiza acest criteriu inseamna a maximiza cantitatea de miscare ρQν_jet.

Domeniul de definitie al debitului

Q[Q_min,Q_max]

Debitul minim reprezinta debitul necesar evacuarii detritusului din gaura de sonda si este dat de relatia :

Q_min=ν_asA_si

in care : ν_as- viteza ascensionala minima (optima) ;

A_si- aria spatiului inelar.

ν_as=0,5 m/s dupa Fullerton, functie de densitatea noroiului (1.150 kg/m³) si diametrul sapei (311,2 mm).

A_si=

in care: D_s- diametrul sapei; D_s=311,2 mm;

D_p- diametrul exterior al prajinilor de foraj; D_p= 127 mm.

A_si=(0,3112² - 0,127²) = 0,063 m²

Q_min=0,5 0,063=0,0315 m³/s=31,5 l/s

Debitul maxim este cel realizabil al pompelor de noroi aflate in dotare. In dotare se afla doua pompe 2PN - 700 echipate cu trei tipodimensiuni de camasi (7 1/4 in, 7 in si 6 3/4 in). Se va lucra cu o singura pompa.

Debitul maxim pe care-l realizeaza pompa 2PN - 700 echipata cu camasi de 7 1/4 in la o frecventa de 65 cd/min este :

Q_max=36 l/s

Coeficientii caderilor de presiune la sfarsitul intervalului

Coeficientii caderilor de presiune s-au determinat in functie de diametrele prajinilor de foraj interioare si exterioare, a prajinilor grele interioare si exterioare, a racordurilor speciale interioare si exterioare, a diametrului sapei, a tipului instalatiei si a lungimilor prajinilor de foraj si a prajinilor grele.

α_is - coeficientul caderii de presiune in sistemul de circulatie de la exteriorul instalatiei de foraj

α_is=304266,28 m^-4

α_ip - coeficientul caderii de presiune in interiorul prajinilor de foraj

α_ip=1340,34 m^-5

α_ir - coeficientul caderii de presiune in interiorul racordurilor prajinilor de foraj

α_ir=516,62 m^-5

α_ig - coeficientul caderii de presiune in interiorul prajinilor grele

α_ig=10051,44 m^-5

α_eg - coeficientul caderii de presiune in exteriorul prajinilor grele

α_eg=340,49 m^-5

α_ep - coeficientul caderii de presiune in exteriorul prajinilor de foraj

α_ep=208,55 m^-5

α_er - coeficientul caderii de presiune in exteriorul racordurilor prajinilor de foraj

α_er=0,55 m^-5

α₁ - coeficientul caderilor de presiune in elementele ce depind de lungimea prajinilor de foraj (l_p)

α₁= α_ip + α_ep + α_ir + α_er

α₂ - coeficientul caderilor de presiune in elementele ce nu depind de lungimea prajinilor de foraj (l_p)

α₂= α_is + l_g(α_ig + α_eg)

α₂=1343459,65 m^-4

α - coeficientul total al caderilor de presiune

α=l_pα1 + α₂

α=17,6 10⁵ m^-4

Adancimea pana la care se va folosi debitul maxim

in care : l_g - lungimea prajinilor grele; l_g=100 m;

P_Qmax - presiunea maxima corespunzatoare celor mai mari camasi; P_Qmax=103bar.

Coeficientul caderilor de presiune la adancimea H

α₀= α₁ (H₁ - l_g)+ α₂

α₀=2066,06(120-100)+1343459,65=1384780,85 m^-4

Aria duzelor

in care: A_d - aria duzelor;

m - exponent dependent de regimul de curgere si de tipul reologic al fluidului; m=2;

φ - coeficient de corectie; φ=0,95.

Diametrul duzelor

Se alege urmatoarea combinatie de duze : 121213

Aria duzelor recalculata

Viteza jeturilor

Forta de impact

F_i=ρν_jetQ=1150 0,036=4152,42 N

Caderea de presiune in sapa

Caderea de presiune in sistemul de circulatie

Presiunea de pompare

p_p= p_s+ p_c= 81,54 bar

Adancimea pana la care se va folosi debitul intermediar

in care : P_i - presiunea maxima corespunzatoare debitului intermediar; P_i=112 bar;

Q_i - debit intermediar pe care poate sa-l realizeze pompa la o putere constanta Pp=372,3 kw; Q_i=33,32 l/s.

Aria duzelor

Diametrul duzelor

Se alege urmatoarea combinatie de duze : 111112

Aria duzelor recalculata

Viteza jeturilor

Forta de impact

F_i=ρν_jetQ_i=1150 0,03332=4214,98 N

Caderea de presiune in sapa

Caderea de presiune in sistemul de circulatie

Presiunea de pompare

p_p= p_s+ p_c= 95,71 bar

Rezultatele calculelor efectuate anterior sunt trecute in tabelul nr. 1.

Tabelul nr. 1

Regimul hidraulic optimizat pe intervalul 0 - 200 m

2 Optimizarea regimului hidraulic pe intervalul 200 - 1.664 m

Pentru stabilirea regimului hidraulic optim pe acest interval se aplica criteriul presiunii la pompe.

Pentru aceasta se va determina aria duzelor la inceputul si sfarsitul intervalului (300 m, respectiv 1.664 m) precum si la adancimile H₁ si H₂ daca acestea se afla in interiorul intervalului. Se va alege apoi toate combinatiile intermediare de duze.

Domeniul de definitie al debitului

Q[Q_min,Q_max]

Debitul minim reprezinta debitul necesar evacuarii detritusului din gaura de sonda si este dat de relatia :

Q_min=ν_asA_si

in care : ν_as - viteza ascensionala minima (optima) ;

A_si - aria spatiului inelar.

ν_as=0,74 m/s dupa Fullerton, functie de densitatea noroiului (1.100 kg/m³) si diametrul sapei (215,9 mm).

A_si=

in care: D_s- diametrul sapei; D_s=215,9 mm;

D_p- diametrul exterior al prajinilor de foraj; D_p= 127 mm.

A_si=(0,2159² - 0,127²) = 0,024 m²

Q_min=0,74 0,024=0,01776 m³/s=17,76 l/s

Debitul maxim este cel realizabil al pompelor de noroi aflate in dotare. In dotare se afla doua pompe 2PN - 700 echipate cu trei tipodimensiuni de camasi (7 1/4 in, 7 in si 6 3/4 in). Se va lucra cu o singura pompa.

Debitul maxim pe care-l realizeaza pompa 2PN - 700 echipata cu camasi de 7 1/4 in la o frecventa de 65 cd/min este :

Q_max=36 l/s

Coeficientii caderilor de presiune la inceputul intervalului (200 m)

Coeficientii caderilor de presiune s-au determinat in functie de diametrele prajinilor de foraj interioare si exterioare, a prajinilor grele interioare si exterioare, a racordurilor speciale interioare si exterioare, a diametrului sapei, a tipului instalatiei si a lungimilor prajinilor de foraj si a prajinilor grele.

α_is - coeficientul caderii de presiune in sistemul de circulatie de la exteriorul instalatiei de foraj

α_is=304266,28 m^-4

α_ip - coeficientul caderii de presiune in interiorul prajinilor de foraj

α_ip=1340,34 m^-5

α_ir - coeficientul caderii de presiune in interiorul racordurilor prajinilor de foraj

α_ir=516,62 m^-5

α_ig - coeficientul caderii de presiune in interiorul prajinilor grele

α_ig=10107,62 m^-5

α_eg - coeficientul caderii de presiune in exteriorul prajinilor grele

α_eg=459,17 m^-5

α_ep - coeficientul caderii de presiune in exteriorul prajinilor de foraj

α_ep=176,46 m^-5

α_er - coeficientul caderii de presiune in exteriorul racordurilor prajinilor de foraj

α_er=9,23 m^-5

α₁ - coeficientul caderilor de presiune in elementele ce depind de lungimea prajinilor de foraj (l_p)

α₁= α_ip + α_ep + α_ir + α_er

α₂ - coeficientul caderilor de presiune in elementele ce nu depind de lungimea prajinilor de foraj (l_p)

α₂= α_is + l_g(α_ig + α_eg)

α₂=1889284,9 m^-4

α - coeficientul total al caderilor de presiune

α=l_pα1 + α₂

α=22,98 10⁵ m^-4

Aria duzelor

in care: φ - coeficient de corectie; φ=0,95;

α - coeficientul total al caderilor de presiune.

Diametrul duzelor

Se alege urmatoarea combinatie de duze : 121212

Coeficientii caderilor de presiune la sfarsitul intervalului (1.664 m)

Coeficientii caderilor de presiune s-au determinat in functie de diametrele prajinilor de foraj interioare si exterioare, a prajinilor grele interioare si exterioare, a racordurilor speciale interioare si exterioare, a diametrului sapei, a tipului instalatiei si a lungimilor prajinilor de foraj si a prajinilor grele.

α_is - coeficientul caderii de presiune in sistemul de circulatie de la exteriorul instalatiei de foraj

α_is=304266,28 m^-4

α_ip - coeficientul caderii de presiune in interiorul prajinilor de foraj

α_ip=1340,34 m^-5

α_ir - coeficientul caderii de presiune in interiorul racordurilor prajinilor de foraj

α_ir=516,62 m^-5

α_ig - coeficientul caderii de presiune in interiorul prajinilor grele

α_ig=10107,62 m^-5

α_eg - coeficientul caderii de presiune in exteriorul prajinilor grele

α_eg=459,17 m^-5

α_ep - coeficientul caderii de presiune in exteriorul prajinilor de foraj

α_ep=176,46 m^-5

α_er - coeficientul caderii de presiune in exteriorul racordurilor prajinilor de foraj

α_er=9,23 m^-5

α₁ - coeficientul caderilor de presiune in elementele ce depind de lungimea prajinilor de foraj (l_p)

α₁= α_ip + α_ep + α_ir + α_er

α₂ - coeficientul caderilor de presiune in elementele ce nu depind de lungimea prajinilor de foraj (l_p)

α₂= α_is + l_g(α_ig + α_eg)

α₂=1889284,9 m^-4

α - coeficientul total al caderilor de presiune

α=l_pα1 + α₂

α=56,31 10⁵ m^-4

Aria duzelor

Diametrul duzelor

Se alege urmatoarea combinatie de duze : 101010

Pe intervalul 200 - 1.664 m avem urmatoarele combinatii de duze :

Pentru combinatia de duze 121212 se calculeaza urmatoarele marimi optime :

Aria duzelor optimizata

Adancimea pana la care combinatia de duze este optima

in care : l_g - lungimea prajinilor grele; l_g=150 m;

Coeficientul caderilor de presiune la adancimea H

α₀= α₁ (H₀ - l_g)+ α₂

10⁵ m^-4

Debitul fluidului de foraj la adancimea H

in care: P_hs - puterea hidraulica din sistem care se calculeaza cu formula:

P_hs=P_spA_t

in care: P_sp - puterea specific (functie de apasarea pe sapa, turatie si diametrul sapei); P_sp=0,26 kw/cm²;

A_t - aria gaurii de sonda

P_hs=0,26 366,096=95,185 kw

Viteza jetului de fluid la iesirea din duzele sapei

Caderea de presiune in duzele sapei

Caderea de presiune in sistemul de circulatie

Presiunea de pompare

p_p= p_s+ p_c= 53,44 bar

Calculele efectuate pentru celelalte combinatii de duze sunt prezentate in tabelul nr. 2.

Tabelul nr. 2

Regimul hidraulic optimizat pe intervalul 200 - 1.664 m