РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
КАФЕДРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ И ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ
Продувка скважины роторного бурения воздухом и теплотехнический расчёт компрессора
Выполнил: ст. группы
Проверил: проф. Куликов В.В.
Москва, 2013г. Задание
Рассчитать параметры режима работы многоступенчатого поршневого компрессора с водяным охлаждением при прямой продувке скважины роторного бурения. Произвести теплотехнический расчёт компрессора.
Параметрами режима работы компрессора являются подача (расход) воздуха, развиваемое давление и развиваемая мощность.
В соответствии с № варианта задания и результатами последующих расчётов заполнить таблицу исходных данных.
Таблица исходных данных
№ |
Обозначение величины и её размерность; вид агента |
Значение величины; реологическая модель агента |
Наименование величины; назначение агента |
1 |
hc, м |
|
Глубина скважины |
2 |
Hc, м |
|
Длина ствола скважины |
3 |
hок, м |
|
Глубина спуска обсадной колонны (ОК) |
4 |
Hок, м |
|
Длина ОК |
5 |
Dок, мм |
|
Наружный диаметр ОК |
6 |
dок, мм |
|
Внутренний диаметр ОК |
7 |
DД, мм |
|
Диаметр долота |
8 |
DУБТ, мм |
|
Наружный диаметр утяжелённых бурильных труб (УБТ) |
9 |
dУБТ, мм |
|
Внутренний диаметр УБТ |
10 |
HУБТ, м |
|
Длина УБТ |
11 |
hУБТ, м |
|
Длина вертикальной проекции УБТ |
12 |
DБТ, мм |
|
Наружный диаметр бурильных труб (БТ) |
13 |
dБТ, мм |
|
Внутренний диаметр БТ |
14 |
HБТ, м |
|
Длина одной БТ |
15 |
DСЭ, мм |
|
Наружный диаметр соединительного элемента (СЭ) |
16 |
dСЭ, мм |
|
Внутренний диаметр СЭ |
17 |
HП, м |
|
Длина подводящей линии (от компрессора до колонны БТ) |
18 |
dП, мм |
|
Внутренний диаметр подводящей линии |
19 |
КЭ, мм |
|
Эквивалентная шероховатость поверхности магистрали |
20 |
Dс, мм |
|
Диаметр скважины |
21 |
υмех, м/ч |
|
Механическая скорость бурения |
22 |
ρш, кг/м3 |
|
Плотность частиц шлама |
23 |
Воздух |
Ньютоновская жидкость (НЖ) |
Очистной агент (ОА) |
24 |
t0, ºС |
|
Средняя температура воздушного потока в скважине |
T, К |
|
||
25 |
P0, ат |
|
Атмосферное давление |
26 |
|
|
Средняя молярная масса воздуха |
27 |
|
|
Универсальная газовая постоянная |
28 |
R,
|
|
Удельная газовая постоянная воздуха |
29 |
|
|
Плотность атмосферного воздуха |
30 |
|
|
Абсолютная вязкость воздуха |
31 |
к |
|
Показатель адиабаты для воздуха |
32 |
n |
|
Показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре |
33 |
|
|
Удельная изобарная теплоемкость воздуха |
34 |
|
|
Удельная изохорная теплоемкость воздуха |
35 |
|
|
Удельная политропная теплоемкость воздуха |
36 |
|
|
Удельная изохорная теплоемкость охлаждающей воды (хладагента) |
37 |
|
|
Приращение температуры охлаждающей воды в ступени и охладителе |
38 |
|
|
Плотность охлаждающей воды |
39 |
|
|
Максимальная степень повышения абсолютного давления в ступени компрессора |
40 |
Рд, ат |
|
Потеря давления в буровом долоте |
41 |
𝜂 |
|
Полный КПД компрессора |
42 |
|
|
КПД передачи от двигателя до компрессора |
43 |
g, Н/кг |
|
Ускорение силы тяжести |
,
,
,
кг/м3
,
,
,
,
,
в
ох, ºC
,
кг/м3
Примечания
1. При соединении бурильных труб (БТ) «труба в трубу» DСЭ – наружный диаметр колонны в месте соединения, dСЭ – внутренний диаметр колонны БТ в месте соединения.
2.
Рекомендуемые значения величин: HП
= 20 –100 м; dП = 100 мм;
КЭ = 0,1 мм; υмех
= 20 – 50 м/ч; ρш = 2600 кг/м3; t0
= 20 ºС; P0 = 1 ат;
= 28,97
= 8314,51
;
к = 1,4; n = 1,25;
= 4180
;
в
ох = 40 ºC = 40 К;
= 1000 кг/м3;
= 10; Pд = 1 – 6 ат; η =
0,7; ηп = 0,9; g = 9,81 Н/кг.
Диаметр скважины Dс
можно условно принять равным диаметру
долота DД.
3. Расчёты выполнять в СИ, ответы (где это необходимо) переводить в единицы, принятые в бурении – МПа и др.
4. Ответы округлять, указывая после запятой не более двух знаков, например: 3,86 105 Па; 0,88 МПа; 0,26 м3/с; 2,33 10-5 м3/с; 0,52 103 Вт; 9,57 105 Дж/кг и т.п.