Промывка скважины роторного бурения жидкостью и расчёт параметров режима работы бурового насоса

                                           ρ_{см i} = ρ ∙ (1 – Ψ ) + ρ_ш ∙ Ψ ,           кг/м³

      На участках i = 5–7:   Ψ=0.

14. Числа Сен-Венана, Рейнольдса и Хедстрёма для течения промывочной жидкости на участках i = 1–3, 5–7

Число Сен-Венана учитывает силы трения в трубопроводах.

Число Рейнольдса характеризует отношение  кинетической энергии потока жидкости (газа) и напряжения сдвига.

Число Хедстрёма характеризует  взаимосвязь касательной силы трения на поверхности трубопровода, вязкости и плотности жидкости (газа).

15. Режим течения промывочной жидкости на участках i = 1–3, 5–7

 –

эмпирическая формула Е.М. Соловьёва.

Для ТВ:

C = 2100 для круглых сечений;

C = 1600 для кольцевых сечений.

 

Для ГР:

C = 2100 для круглых и кольцевых сечений.

 

Если Re_i ≥ Re_крi , то режим течения жидкости на участке турбулентный.

Если Re_i < Re_крi , то режим течения жидкости на участке ламинарный (НЖ) или структурный (БЖ).

16. Коэффициент линейных сопротивлений на всех участках

Для участков i = 1–3, 5–7:

• Если режим течения промывочной жидкости на участке турбулентный, то

 

                                             –

полуэмпирическая формула А.Д. Альтшуля.

• Если режим течения промывочной жидкости на участке ламинарный или структурный, то

                                      λ_i = a ∙ (1 + Sen_i / 6) / Re_i ,

            где a = 64 для круглых сечений;

                   a = 96 для кольцевых сечений.

Для участка i = 4:

                                      λ_i = 0.

17. Линейная потеря давления на всех участках

                                      =  … ∙ 10⁵, Па –

формула Дарси - Вейсбаха.

 

18. Коэффициент местных сопротивлений движению ПЖ снаружи и внутри СЭ на всех участках

                                                      –

эмпирическая формула Б.С. Филатова.

Для участков i = 1, 2, 6:

- при D_СЭ = D_БТ, d_СЭ < d_БТ (ниппельное соединение БТ) b = 1,5;

- при D_СЭ > D_БТ, d_СЭ < d_БТ (муфтовое соединение БТ) b = 2;

- при D_СЭ = D_БТ, d_СЭ = d_БТ (соединение БТ «труба в трубу» или непрерывная колонна БТ без СЭ (колтюбинг)) ξ_i = 0.

Для участков i = 3, 4, 5, 7: ξ_i = 0.

 

19. Местная потеря давления в соединительном элементе на всех участках

                                            =  … ∙ 10⁵, Па –

формула Вейсбаха.

 

20. Потеря давления на трение в промывочной жидкости на всех участках

На участках i = 1–3; 5–7:

                                  =  … ∙ 10⁵, Па.

На участке  i = 4: потеря давления на трение ПЖ в буровом долоте P_Д

                                      P_трi = P_Д = ρ ∙ V_C²/ (2 ∙ μ_н²) = … ∙ 10⁵, Па,

где μ_н – коэффициент расхода при истечении ПЖ из долота (гидромониторных насадков долота),  μ_н = 0,7 – 0,95.

 

21. Механическое давление, расходуемое на подъем шлама на всех участках

                                     P_мехi = (ρ_смi – ρ) ∙ g ∙ h_i  = … ∙ 10⁵, Па.

 

22. Избыточное давление при входе на все участки

                          = … ∙ 10⁵ Па = … МПа;

                         = … ∙ 10⁵ Па = … МПа;

 

                        = … ∙ 10⁵ Па = … МПа;

 

                         P_и4 = P_и3 + P_тр4 =  … ∙ 10⁵ Па = … МПа;             

                         =  … ∙ 10⁵ Па = … МПа;             

                        =  … ∙ 10⁵ Па = … МПа;             

 

                          =  … ∙ 10⁵ Па = … МПа.        

 

23. Давление, развиваемое насосом

                                    = … ∙ 10⁵ Па = … МПа,            

     

 

 

24. Мощность потока жидкости

                                N  = P_Н ∙ Q = … ∙ 10³ Вт = … кВт.

 

25. Мощность насоса

                                      N_Н  = N / η = … ∙ 10³ Вт = … кВт.

 

26. Мощность двигателя насоса

           

                               N_ДВ  = N_Н / η_п = … ∙ 10³ Вт = … кВт.

 

 

 

 

 

По рассчитанным значениям  Q (л/c), Р_н (МПа) и N_дв (кВт) производится выбор насоса и сменных втулок насоса.

 

 

 

Литература

 

Общие вопросы гидравлики, гидромашин и гидропривода:

1. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика. - М.: Стройиздат, 1987.
2. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод. – М.: Недра, 1991.*
3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975.
4. Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учеб. для вузов. – Л.: Энергоиздат, 1982.
5. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учеб. для вузов. – в 2-х кн. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

 

Промывка скважин жидкостями:

1. Беликов В.Г., Булатов А.И., Уханов Р.Ф., Бондарев В.И. Промывка при бурении, креплении и цементировании скважин. – М.: Недра, 1974.
2. Булатов А.И., Просёлков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. – М.: Недра, 1981.
3. Бурение разведочных ск<span cla