animateMainmenucolor
 
Малогабаритные буровые установки
 
 
Вездеходы Арго
 
 
Каталог предприятий
 
 
Сделай заказ
 
 
Наличие на складе
 
 
Буровые установки
 
 
Буровое оборудование
 
 
Буровой инструмент
 
 
Запчасти к буровым установкам
 
 
Технология бурения скважин
 
 
Расчеты в бурении
 
 
Горные породы
 
 
Природные ресурсы
 
 
Техника для содержания скважин
 
 
Бурильно-крановые машины
 
 
Буровые вышки
 
 
Насосное оборудование
 
 
Оборудование водопонижения
 
 
Нефтегазопромысловое оборудование
 
 
Нефтегазопромысловая спецтехника
 
 
Горнодобывающее оборудование
 
 
Геофизическое оборудование
 
 
Геологоразведка
 
 
Добыча золота
 
 
Словарь
 
 
Реклама
 
 
Инженерно-геологические изыскания
 
 
Инженерно-геодезические изыскания
 
 
Учебные заведения
 
 
Дополнительное оборудование
 
 
Фотографии
 
 
Заказать буровое оборудование, станок СКБ 4
 
 
Карта сайта
 
 
{продукция}
{компания}
Главная / Расчеты в бурении / Расчет необходимого расхода бурового раствора

Расчет необходимого расхода бурового раствора

Для полной очистки забоя от разрушенной породы и выноса ее на поверхность расхода бурового раствора (подача насосов) Q должен обеспечивать такую скорость восходящего потока υв (в м/с), которая превышает скорость падения твердых частиц u (в м/с) при отсутствии движения жидкости под влиянием силы тяжести на величину желаемой скорости подъема w, т.е.

υв=u+w.              (14.1)

В переходном и турбулентном режимах обтекания частицы (в м/с) вычисляется по формуле Риттингера.

                     (14.2)

где k=√4g / 3kс - постоянная Риттингера; kс - коэффициент сопротивления движению, зависящий от конфигурации частицы, скорости ее обтекания и других факторов, для шара в среднем kc≈0,4); dч - диаметр самой крупной частицы, остающейся во взвешенном состоянии, определяемый по формуле

                  (14.3)

где τ0 - динамическое напряжение сдвига, Па; kd - экспериментальный коэффициент, значения которого зависят от диаметра (рис. 14.1).

 

Рис.14.1. Значения коэффициента формы kd, введенного Р.И.Шищенко

На практике в формулу (14.3.) вместо τ0 часто подставляют СНС (θ), так как многие буровые растворы не подчиняются модели вязкопластичной жидкости во всей области и изменения градиентов скоростей.

Для частиц неправильной формы используется эквивалентный диаметр сферы.

            (14.4)

где Vч = πd3ч/6.

Для определения расчетного диаметра частиц породы, выбуриваемых шарошечным долотом можно воспользоваться выражением

dч=0,56√(l-b)h              (14.5)

где l - максимальный шаг зубьев в плоскости забоя; b - ширина зубьев в плоскости забоя; h - высота зубьев.

При наличии обломков породы со стенок скважины в качестве расчетного диаметра dч можно принять величину кольцевого зазора между стенкой скважины и муфтой бурильных труб.

При использовании алмазных долот частицы выбуренной породы сравнительно мелкие и их вынос на поверхность не вызывает затруднении.

 

Значение k = √4g/3кс можно определить из графика (рис. 14.2) в зависимости от параметра

a=dч/d0.         (14.6)

где d0 - диаметр наибольшей частицы, оставшейся во взвешенном состоянии.

Рис. 14.2. Изменение коэффициента k в формуле Риттингера, по Р.И.Шищенко: 1 - сфера; 2 - плоская частица.

При а<3 режим обтекания частицы ламинарный; при 3≤а≤7 - переходный и при а>1 - турбулентный. Для частиц бурового шлама скорость проскальзывания принимается равной 0,3-0,4 аналогичной скорости для сферы.

При ламинарном режиме

                  (14.7)

где n - пластическая вязкость. Па·с; ψ(a) - экспериментальная функция, график которой приведен на рис. 14.3.

Рис.14.3. Изменение фукции ψ(a), введенной Р.И.Шищенко: 1, 2 - теоретические и экспериментальные данные соответственно

Требуемую скорость подъема частиц шлама w можно определить из выражения

              (14.8)

где Dc - диаметр скважины; d - наружный диаметр бурильных труб; υм - скорость проходки; Vт.ч - объемная доля твердых частиц.

Допускаемая максимальная доля объема шлама, при превышении которой возникает опасность образования сальников и прихватов, в практических расчетах принимается Vт.ч=5% (уменьшается до 2 %, если буровым раствором служит вода или другие легкие жидкости пониженной вязкости).

Для практических расчетов скорость выноса частицы w принимается равной (0,1÷0,3)u и тем больше, чем глубже скважина и выше vм.
Определив скорость vв необходимую для транспортирования шлама к устью скважины, можно вычислить требуемый расход бурового раствора (в м3/с), обеспечивающий вынос частиц разбуриваемой породы

      (14.8, a)

где Sк.п - площадь сечения кольцевого пространства между стенками скважины и бурильных труб, м2.

Полученное по формуле (14.8,а) значение Q уточняется проверкой условия, обеспечивающего очистку забоя скважины от шлама

              (14.8,б),

где а=0,35÷0,5 м/с при роторном способе и бурении электробурами; а=0,5÷0,7 м/с при бурении гидравлическими забойными двигателями.

Если форма частиц шлама близка к правильному многограннику, то минимально необходимое значение расхода Qmin (в м3/с) при ламинарном режиме течения бурового раствора, обеспечивающее качественную очистку ствола скважины, можно определить из выражения

          (14.10)

где η - пластическая (или структурная) вязкость, Па·с; lч - характерный размер частицы шлама, м; ч - число (параметр) Рейнольдса, характеризующее режим обтекания частицы средой.

Reч = Ar*/(18 /а1 + 0.61√Ar*2);                     (14.11)

Нек - число Хедстрема для кольцевого сечения,

Нек0ρб.р (Dc-d)22                   (14.12)

Ar*=Ar-6Heч                 (14.13)

               (14.14)

                  (14.15)

Ar - параметр Архимеда; Неч - параметры Хедстрема для частицы; а1 - коэффициент влияния формы частицы и стенок канала при ламинарном обтекании; а2 — коэффициент влияния формы и стенок канала при турбулентном обтекании; δ, dч - соответственно высота и диаметр частицы (если форма частиц близка к правильному многограннику, то δ,dч=l).

Параметр Архимеда

Ar=qρб.рl3ч(ρч-ρб.р )/η2                (14.16)

Нек0ρб.р l2ч /η2                   (14.17)

Параметр Reч, вычисленный по формуле (14.11), сравнивается с критическим параметром

             (14.18)

где Reкр - критическое значение параметра Рейнольдса, которое при Re*кp =1600 вычисляется по формуле

            (14.19)

Если Reч<NRe, то качественная очистка ствола скважины возможна при ламинарном режиме течения бурвого раствора в затрубном пространстве скважины.

Пример 14.4. Определить минимальный расход бурового раствора при следующих исходных данных: Dc=190 мм; d=114 мм; параметры раствора: ρб.р=1300 кг/м3; τ0=4 Па; η=0,02 Па·с; характерный размер частиц шлама lч=0,01; форма частиц близка к правильному многограннику (т.е. δ/dч= 1); плотность частицы ρч=2300 кг/м3.

Решение. Параметры Аr и Неч, по формулам (14.16) и (14.17)

Определяются величины, входящие в выражение (14.11) [см.формулы (14.13), (14.14) и (14.15)]:

Аr* = 3,2·104-7800 = 2.4·104

Параметр Хедстрема для кольцевого сечения по формуле (14.12)

Критическое значение параметра Рейнольдса и критический параметр NRe :

По формуле (14.10)

Скорость течения бурового раствора в затрубном пространстве составит

υ=0,01/0,018=0,55 м/с.

Торговый дом АУМАС