Задачи. Задачи_МСС.docx_70c68ca459cbd7cdd273035cd64f8387 (1). Практическая работа 1. Расчет гидравлических потерь при движении бурового раствора

• Название: Практическая работа 1. Расчет гидравлических потерь при движении бурового раствора
• Анкор: Задачи
• Дата: 04.02.2022
• Размер: 201.65 Kb.
• Имя файла: Задачи_МСС.docx_70c68ca459cbd7cdd273035cd64f8387 (1).docx
• Тип: Практическая работа; #351710
• страница: 2 из 4

Практическая работа №4.
Исследование влияния формы и условий движения частиц шлама на подачу насосов при промывке скважин
Одной из основных функций бурового раствора при бурении скважин является обеспечение выноса на поверхность разрушенной на забое и осыпающейся со стенок породы (шлама). При этом, качество очистки ствола скважины достигается надлежащим выбором режима промывки и свойств бурового раствора. Геометрия и условия движения частиц шлама непосредственно влияют на режим промывки скважины и на подачу насосов.

Цель работы: исследование процессов очистки скважины от шлама с применением ЭВМ и расчетных программ.
Задание

Исследовать влияние формы (правильный многогранник или цилиндр) и условий движения частиц (перпендикулярно или параллельно потоку раствора) шлама на подачу насосов при промывке скважин. Варианты заданий приведены в таблице 3.
Ход выполнения работы № 4

1. Производится расчет для правильного многогранника, после для цилиндра. Движение многогранника относительно потока всегда одинаково, а цилиндр может двигаться по разному, а именно его ось симметрии может быть параллельна или перпендикулярна потоку, поэтому необходимо рассмотреть 2 случая движения цилиндра.

2. По Таблице 4 рассчитывается длина ребра правильного многогранника (только для многогранника).

Согласно Таблице 5 определяется характерный l, м размер частиц – (как для многогранника, так и для цилиндра).

Таблица №3 – Варианты заданий к работе №4

	1	2	3		4	5	6	7		8	9	10
диаметр скважины D, м	0,19	0,226	0,22		0,2	0,224	0,219	0,226		0,218	0,22	0,228
наружный диаметр бурильных труб dн, м	0,15	0,186	0,17		0,16	0,18	0,182	0,186		0,176	0,185	0,175
плотность бурового раствора ρ, кг/м3	1300	1550	1250		1350	1500	1300	1320		1400	1380	1400
плотность частицы ρч, кг/м3	2300	2220	2450		2350	2370	2300	2400		2450	2350	2320
динамическое напряжение сдвига τ0, Па	4	4,1	4		3,9	4	3,9	3		3,2	2,6	4,8
пластическая вязкость η, Па*с	0,045	0,054	0,086		0,057	0,086	0,089	0,065		0,054	0,061	0,078
Тип частицы шлама	октаэдр			куб					тетраэдр
диаметр описанной окружности d, м	0,018	0,02	0,025		0,019	0,028	0,008	0,02		0,02	0,02	0,025
высота цилиндра δ, м	0,21	0,21	0,3		0,21	0,3	0,1	0,3		0,21	0,23	0,26

Таблица №4 – Длины ребер правильных многогранников

Многогранник	Октаэдр	Куб	Тетраэдр
Длина ребра а

Таблица №5 – Характерный размер частицы

Параметры формы частиц	Правильный многогранник с длиной ребра а			Цилиндр диаметром d и высотой δ
	Октаэдр	Куб	Тетраэдр		Ось симметрии и
l	0,89a	1,24a	0,61a

Таблица №6 – Параметр m, учитывающий влияние формы частиц и ее ориентацию

Условие	Ось симметрии
	m = 1
Условие	Ось симметрии
	m = 1

3. Рассчитать параметр m, учитывающий влияние формы частицы и ориентацию относительно направления осаждения по Таблице 6. Для правильного  многогранника высоту принять равной диаметру описанной окружности d.

4. Последовательно рассчитать параметры:

– параметр Архимеда: ;

– параметр Хедстрема для частицы: ;

– приведенный параметр Архимеда: ;

Считая, что 2h = (D-d_н)/2, то ширина щелевого канала h = (D-d_н)/4.

– коэффициент влияния формы частицы и стенок канала при
ламинарном обтекании падающей частицы в плоской трубе:



– коэффициент влияния формы частицы и стенок канала при турбулентном обтекании падающей частицы:



– параметр Рейнольдса для частицы:



– параметр Хедстрема при течении в кольцевом канале:



– критическое значение параметра Рейнольдса:



– критический параметр течения:



– полученное значение критического параметра течения N_Re сопоставляется со значением параметра Рейнольдса для частицы согласно условию:
если Re_ч < N_Re, то присутствует ламинарное обтекание частицы:



если Re_ч > N_Re, то присутствует турбулентное обтекание частицы:



коэффициент гидравлических потерь  принять 0.03.

– рассчитывается подача насосов, м³/c:



– скорость течения раствора в затрубном пространстве скважины, м/с:



– скорость осаждения частицы, м/с:

при ламинарном обтекании, если Re_ч < N_Re:



при турбулентном обтекании, если Re_ч > N_Re:



– минимальное время промывки скважины глубиной L, составит, с:



глубину скважины принять L = 800 м.

4. Оценить влияние формы частицы и ее ориентации в потоке (движущейся параллельно с направлением или перпендикулярно, где это возможно, направлению осаждения в канале) на подачу насосов и время промывки скважины. Сделать анализ для многогранника и двух вариантов ориентации цилиндра. Построить зависимость скорости осаждения частиц и времени промывки скважины от вида частиц и ориентации.

5. Сформулировать вывод по работе.

Практическая работа №5.
Исследование влияния притока (оттока) бурового раствора через стенку скважины на величину гидравлических потерь
Одна из особенностей гидравлического канала затрубного пространства необсаждѐнного участка скважины – его проницаемость. Отток жидкости из скважины в пласт или приток из пласта может существенно влиять на гидравлические потери. Установлено, что даже при весьма малой скорости фильтрации жидкости (порядка 5 мм/с) через глинистую корку, сформированную на поверхности проницаемого канала, гидравлические потери уменьшаются более чем в 1,5 раза при оттоке и увеличиваются в 2,3 раза при притоке жидкости. Поэтому, выбор насосного оборудования для промывки скважины необходимо производить не только с учѐтом основных расчѐтных суммарных гидравлически потерь при движении бурового раствора, но и с учѐтом его оттока (притока) в стенку скважины. Цель работы: исследование процессов движения жидкости по трубам и в затрубном с возможным оттоком и притоком бурового раствора с применением ЭВМ и расчѐтных программ.
Задание

Исследовать влияние оттока (протока) бурового раствора через стенку скважины на величину гидравлических потерь в затрубном пространстве. Варианты заданий приведены в таблице 7.