2). Определить возможные гидравлические потери на каждые 1000 м кольцевого пространства скважины.

Из условия Re^*_К > 1600 находится неравенство относительно средней скорости

и после подстановки исходных данных имеем:

V²_СР – 0.756 V_СР – 0.9 > 0.

Отсюда находим V_СР > 1.4 м/с. Если принять среднюю скорость равной 1.5 м/с, то последовательно вычисляя

;

найдём гидравлические потери на каждые 1000 м затрубного пространства:

МПа.

Задача № 4.

Определить максимальную скорость спуска обсадной колонны, при которой буровой раствор вытеснялся бы при структурном режиме.

Осуществлялся спуск обсадной колонны с обратным клапаном в скважину, заполненную буровым раствором.

Параметры бурового раствора:

• (плотность)  = 1600 кг/м³;

• предельное (динамическое) напряжение сдвига ₀ = 7.3 Па;

• коэффициент внутреннего трения (динамическая вязкость)  = 0.035 Пас;

Параметры установки:

• длина колонны L = 3048 м;

• диаметр обсадной колонны d_н = 0.177 м.

• диаметр скважины D = 0.222 м;

Решение:

1). Вычислить параметр Хедстрема по формуле

2). Вычислить критическую скорость по формуле:

;

Если принять V = 0.75 м/с, по формуле

получим, что при спуске (подъёме) колонны увеличение (уменьшение) забойного давления составит _З = 8.2 МПа. Если при той же скорости осуществить спуск той же колонны без обратного клапана, то при d_В = = 0.156 по формуле

;

Ниже приведены коэффициенты а и b при ₀ = 0 (верхние строчки) и ₀   -0.1 нижние строчки)

	0.45	0.55	0.65	0.75	0.80	0.85
а	3.07	6.16	14.17	41.60	83.90	205.00
	2.81	4.3	4.83	3.86	3.23	2.66
b	2.37	2.91	3.74	5.25	6.56	8.75
	2.3	2.7	2.47	1.88	1.63	1.43

получим _З = 1.2 МПа. Т.о. более существенное изменение забойного давления возникает при спуске и подъёме труб с ЗАКРЫТЫМ НИЗОМ.

Вывод 1: Если максимальная скорость спуска обсадной колонны не превысит 0.1 м/с, то буровой раствор будет вытесняться при структурном режиме.

Принимая V = 0.75 м/с, рассчитаем по формуле увеличение (уменьшение) забойного давления:

= 8.2 МПа.

где: D = 2R и d_н = 2R - диаметр скважины и колонны соответственно,  - параметр, определяемый неравенством 0   . 1.

Если при тех же условиях спуск колонны будет осуществляться без обратного клапана, то изменение забойного давления, подсчитанное по формуле

,

где:

.

Получим Р_з =1.2 МПа (d_в = 0.156 м).

Задача № 5. (Гидравлический удар).

В конце продавки тампонажного раствора при производительности насосов Q = 0.01 м³/с произошла внезапная посадка цементировочной пробки на упорное кольцо. Требуется оценить величину гидроудара над пробкой и под ней, если заданы:

• глубина скважины L = 300 м;

• диаметр скважины Д = 0.190 м;

• наружный диаметр обсадной колонны d_Н = 0.146 м;

• внутренний диаметр обсадной колонны d_В = 0.136 м; ( = 0.01 м);

• параметры продавочной жидкости:

• плотность ₁ = 1400 кг/м³ ;

• касательное напряжение ₀₁ = 4 Па;

• вязкость ₁ = 0.03 Пас;

• модуль объёмного сжатия К₁ = 310³ МПа;

• параметры тампонажного раствора:

• плотность ₂ = 1700 кг/м³;

• касательное напряжение ₀₂ = 6 Па;

• вязкость ₂ = 0.03 Пас;

• модуль объёмного сжатия К₂= 410³ МПа;

• модуль сжатия материала труб Е = 210⁵ МПа;

• средние значения модуля объёмного сжатия и коэффициента Пуассона для горных пород Е = 210⁴ МПа;  = 0.3.

Решение:

Путём последовательного расчёта определяем гидравлические потери в колонне и кольцевом пространстве скважины:

;

;

;