Задачи. Задачи_МСС.docx_70c68ca459cbd7cdd273035cd64f8387 (1). Практическая работа 1. Расчет гидравлических потерь при движении бурового раствора
![]()
|
МЕХАНИКА СПЛОШНЫХ СРЕд Методические указания по выполнению практической работы по курсу “Механика сплошных сред” для студентов направления 131000.62 Нефтегазовое дело Практическая работа №1. Расчет гидравлических потерь при движении бурового раствора В процессах промывки и цементирования скважин при движении бурового раствора по трубам и в затрубном пространстве (см. рисунок 1) возникают местные и путевые гидравлические потери давления. Местные гидравлические потери возникают на клапанах, в местах разворота потока, в сужениях труб и в др. случаях. Путевые гидравлические потери - это потери на трение при течение бурового раствора по длине канала. На основании значений суммарных гидравлических потерь рассчитывается необходимое давление на входе в бурильную колонну и осуществляется подбор насосного оборудования для промывки скважины Задание Найти величину суммарных гидравлических потерь при установившейся циркуляции бурового раствора по трубам и в затрубном пространстве скважины. Компоновка бурильной колонны состоит из утяжеленных бурильных труб (УБТ) и бурильных труб (БТ). Варианты заданий приведены в таблице 1. Рекомендация к решению работы Последовательно вычисляются параметры в трубах 1. Определяется средняя скорость потока ![]() ![]() Рисунок 1 – Схема движения бурового раствора в скважине ![]() 2. Вычисляется параметр Сен-Венана для трубы отношние сил пластичности к силам вязкости ![]() 3. Вычисляется обобщенный параметр Рейнольдса: ![]() 4. В зависимости от режима течения определяется коэффициент сопротивления: ![]() 5. Рассчитываются потери давления в трубе: ![]() Вычисляются параметры в затрубном пространстве 6. Определяется средняя скорость потока: ![]() 7. Вычисляется параметр Сен-Венана для кольцевого канала: ![]() 8. Вычисляется обобщенный параметр Рейнольдса: ![]() Таблица 1 – Варианты заданий к практической работе №1
9. В зависимости от режима течения определяется коэффициент сопротивления: ![]() 10. Потери давления в затрубном пространстве: ![]() 11. Определяются суммарные гидравлические потери: ![]() 12. Провести сравнительный анализ движения бурового раствора и воды по потерям давления, если параметры воды: 1000 кг/м3, динамическая вязкость η =10-3 Па∙с, Sen*m 0, ![]() ![]() 13. Построить график потерь давления при движении бурового раствора и воды по участкам (см. рисунок 2). ![]() Рисунок 2 – Потери давления при движении бурового раствора по участкам 14. Найти требуемые мощности на прокачку бурового раствора и воды, после сопоставить их: ![]() где 0.4 0.6 ![]() 15. Оценить на сколько воду легче качать чем буровой раствор: ![]() 16. Сформулировать вывод по работе. Вопросы для самоконтроля 1. Что такое обобщѐнный параметр Рейнольдса? 2. Что определяет параметр Сен-Венана? 3. Какие режимы течения вы знаете? Напишите их критериальные уравнения? 4. Какие существуют виды гидравлических потерь? 5. Какие параметры в большей степени оказывают влияние на значение потерь давления при движении бурового раствора? 6. Почему мощность на прокачку воды меньше чем на прокачку бурового раствора? Практическая работа №2. Определение забойного давления при спуске (подъеме) колонны труб Из практики замечено, что в сложных геолого-технических условиях неверный выбор скорости спуска или подъема колонны труб в скважине может быть причиной серьезных осложнений. От грамотного выбора скорости спуска (подъема) колонны труб зависит изменение величины забойного давления, а значит и соблюдение технологического процесса. Задание Произвести расчет забойного давления при равномерном спуске (подъеме) колонны труб в скважине с буровым раствором. Рассмотреть варианты спуска и подъема труб с открытым и закрытым низом. Определить силу сопротивления движению колонны. Варианты заданий приведены в таблице 2. Рекомендации к решению работы 1. Вычисляется параметр Хедстрема: ![]() 2. Определяется критическая (максимальная) скорость спуска (подъема) колоны: ![]() для дальнейших расчетов принимается . V< Vкр 3. Определяются безразмерные радиусы ядер потока: ![]() 4. Определяются значения коэффициентов aи b: ![]() ![]() Таблица 2 – Варианты заданий к практическим работам №2 и №3
5. Вычисляется величина изменения забойного давления для спуска (подъѐма) колонны труб: открытый низ ![]() закрытый низ ![]() 6. Сила сопротивления движению колонны определится как: ![]() 7. Сравниваются расчетные значения изменения забойного давления и сил сопротивления для открытого низа со значениями, полученными для закрытого низа. 8. Формулируется вывод по задаче. Практическая работа №3. Определение допустимой скорости спуска (подъема) колонны труб В процессе бурения скважины важно обеспечить минимальное изменение забойного давления, так как его значительное изменение может привести к внештатным ситуациям и поломке оборудования. Допускаемое изменение забойного давления для каждой скважины определяется на основании: глубины и диаметра, типа горных пород и возможностей оборудования. Обеспечить минимальное изменение забойного давления возможно при соблюдении определенной скорости спуска (подъема) колонны труб. Задание По условию задачи №2 определить допустимую скорость спуска и подъема колонны труб с закрытым низом в скважине при ламинарном и турбулентном режиме вытеснения бурового раствора. Варианты заданий приведены в таблице 2. Рекомендации к решению работы 1. Определяются параметры и в соответствие с пунктами 1, 3 задачи №2. 2. Критическое значение давления, характеризующее режим вытеснения определится: ![]() 3. Определяется число Рейнольдса: ![]() где – V скорость течения бурового раствора, принимается равной скорости спуска (подъѐма) колонны из задачи №2. 4. Определяются коэффициенты гидравлического сопротивления при турбулентном режиме течения для гладкого и шероховатого каналов: гладкий: ![]() шероховатый: ![]() где ![]() ![]() 5. Вытеснение бурового раствора может происходить при ламинарном режиме течения, если ![]() ![]() Если же ![]() ![]() ![]() 6. Если режим турбулентный, то сравниваются значения скоростей спуска колонны гладких и шероховатых труб. 7. Формулируется вывод по задаче. |