Общие потери давления Ар (в Па) при движении промывочной жидко­сти в элементах циркуляционной системы определяются из выражения

∆ð = ∑(∆ði) = ∑(∆ðòð) + ∑(∆ðêï) + ∆ðìò +

+ ∆ðìê + ∆ðî + ∆ðò
+ ∆ðä + ∆ðã,                                                                (9.37)

где Z(ApTp), ^(Аркп) — потери давления на трение соответственно в трубах и кольцевом пространстве; Армт, Ар^ — потери давления в местных сопро­тивлениях соответственно в трубах и кольцевом пространстве; Аро — поте­ри давления в наземной обвязке; Арт
— перепад давления в турбобуре; Ард — потери давления в долоте; Арг — разность между гидростатическими давлениями столбов жидкости в кольцевом пространстве и трубах.

Для расчета потерь давления на трение при движении промывочной жидкости без шлама в трубах и кольцевом канале необходимо определить режим течения, в зависимости от которого выбираются те или иные рас­четные формулы. Для этого вычисляется значение критического числа Рейнольдса ReKp течения промывочной жидкости, при котором происходит переход от структурного режима к турбулентному. Это число для вязко-пластических жидкостей определяется из соотношения

Reêð = 2100 + 7,3He0,58.                                                                               (9.38)

Если число Рейнольдса Re движения жидкости в трубах ReT или коль­цевом пространстве Re^ больше вычисленного значения ReKp, то режим течения турбулентный. В противном случае движение происходит при структурном режиме.

Значения ReT и Re^ определяются по формулам:

Reò = ρvòdò/η = 4ρQ/πdòη;                                                                           (9.39)

Re    _Р"шК-4)_

где vT =   AQ/(ndl),   vKn =——— —  — средняя скорость жидкости соответст­
вие -<*н)

венно в трубах и кольцевом канале; dT, dH — соответственно внутренний и наружный диаметры секций бурильной колонны, состоящей из труб одного размера, м.

При турбулентном режиме течения потери давления по длине канала определяются по формуле Дарси — Вейсбаха:

внутри труб

Арт=^/ = ^т^;                                                                                                                                   (9.41)

в кольцевом пространстве

∆=λpêïêï   pv™ /,                                    (9.42)

2(<*с -<4)

где / — длина секции бурильных труб одинакового диаметра dT или dH, м;

К, ^кп ~ коэффициенты гидравлического сопротивления трения в трубах и кольцевом пространстве. Их значения следует вычислять по формулам:

 (9.43)
 5.                                                                                                 (9.44)

dc—dH     Re

Шероховатость к для стенок трубного и обсаженных участков затруб-ного пространства принимают равной 310~4 м, а для необсаженных участ­ков затрубного пространства — 3-10~3 м. Формулы (9.43) и (9.44) получены для турбулентных течений в трубах и кольцевых каналах вязкой жидкости. Будем их использовать и для турбулентных течений неньютоновских жид­костей, поскольку для них нет полностью подтвержденных эксперимен­тально аналогичных формул. В случае структурного режима течений фор­мулы для определения потерь давления по длине канала имеют следующий упрощенный вид:

 (9.45)

АРкп=       ^      ,                                                                                                                          (9.46)

РкпК -<*н)

где рт, Ркп — коэффициенты, значения которых можно определить по гра­фику, предварительно вычислив число Сен-Венана для труб ST или кольце­вого пространства S^ по формулам:

т       r]vT         4r\Q ‘                                                                                                                          У         ‘

По формулам (9.42), (9.46) определяются потери давления в кольцевом канале между стенками скважины и турбобуром. При этом значениям dH и / в формулах будут соответствовать наружный диаметр корпуса турбобура dT и его длина /т. Местные потери давления от замков в кольцевом про­странстве определяются из выражения

(    2               2          \^

где /т — средняя длина трубы в данной секции бурильной колонны, м; dM — наружный диаметр замкового соединения, м; / — длина секции бурильных труб одинакового размера, м.

Для секции бурильной колонны, состоящей из труб, имеющих внут­реннюю высадку, вычисляются потери давления в местных сопротивлениях внутри труб по формуле

ξpìòρvêïl.                                                                                              (9.50)

Потери давления в наземной обвязке находят по формуле
∆ð0 = (αñ + αø + αâ + αê)ρQ2,                                                              (9.51)

где ас, осщ, ав, ак
— коэффициенты гидравлических сопротивлений различ­ных элементов обвязки (см. табл. 10.2).

Перепад давления в турбобуре вычисляют исходя из кинематического подобия по формуле

Арт=Арта^-,                                                                                            (9.52)

где Артн, Отн — справочные данные турбобура при номинальном режиме его работы на жидкости известной плотности рс.

Перепад Лрг вычисляется по формуле Лрг = (1 — (р)(рш — Р)<7^- При промывке без углубления, когда плотности раствора на входе и выходе скважины сравниваются, Лрг равно нулю.

Обратите внимание: