29. Понятие о структуре потока бр в призабойной зоне при гидромониторной промывке, их влияние на процесс и показатели бурения

Структура потока – распределение скорости по величине и направлению, а также изменению величины давления в каждой точке пространства.

Механическая скорость проходки зависит от режима течения бурового раствора у поверхности забоя. Режим течения характеризуется числом Рейнольдса. При Rе 100-1000 механическая скорость не зависит от этого числа. При дальнейшем увеличении Re механическая скорость существенно возрастает, а при повышении числа Re более 100000 темп роста механической скорости начинает снижаться. При Rе = 1000000 достигается совершенная очистка забоя, и при дальнейшем его увеличении механическая скорость проходки практически не изменяется.

30. Гидромониторные насадки, их форма и параметры. Новые типы насадок. Понятие о пульсационных, волновых и вихревых насадках и создаваемых ими полях давлений и скоростей на забое и призабойной зоне скважины

Назначение гидромониторных насадок – создание высокоскростной струи, которая может разрушать горную проду.

∆Р=ρv²/2

Гидромониторная система промывки выполняется в долотах, предназначенных для разбуривания мягких и средней твердости горных пород, а также в долотах всех типов для низких и средних частот вращения, т.е. в долотах с опорами АУ, НУ и Н. При бурении скорость истечения жидкости из промывочных отверстий составляет 80—120 м/с. Для предупреждения эрозионного износа долота промывочные отверстия оборудуются гидромониторными узлами (ГМУ), а струи жидкости направляются непосредственно на забой. Очистка шарошек от шлама осуществляется отраженными от забоя потоками жидкости.

Долото с гидромониторной системой промывки и схема движения жидкости в призабойной зоне приведены на рис. 4.26, а. Гидромониторные струи жидкости направляются на периферийную часть забоя между периферийными конусами шарошек. Чтобы исключить воздействие струй непосредственно на шарошки, в лапах проштампован глубокий карман 1, из которого начинается подводящий канал 2. В нижней части подводящего канала выполнено гнездо для ГМУ. Основным элементом ГМУ является насадка 3, выполненная или из твердого сплава, или из минералокерамики. Преимущество гидромониторной системы - высокая энергия струи, позволяющая реализовать отрыв шлама на периферийной части забоя по первой схеме. В средней части забоя шлам отрывается под действием радиальных потоков жидкости.

Из схемы на рис. 4.26, а видно, что струя жидкости из насадки после воздействия на забой образует радиальный поток, который движется к центру забоя, очищая его от шлама. Там он встречается с радиальными потоками, создаваемыми двумя другими насадками, что заставляет жидкость двигаться вверх. Но движение вверх ограничено корпусом долота, а поэтому поток жидкости отклоняется к периферии и выходит в кольцевой зазор между корпусом долота и стенкой скважины рядом с движущейся вниз гидромониторной струей жидкости. Струя увлекает часть жидкости со шламом вниз к забою, который попадает под вооружение долота и вновь измельчается. Это свидетельствует о том, что движение жидкости в призабойной зоне гидромониторного долота организовано значительно хуже, чем у долота с обычной системой промывки. Улучшению организации потока способствуют приближение насадок к забою, а также выполнение системы промывки асимметричной.

Гидромониторный узел с креплением пружинным кольцом показан также на рис. 4.26, а. Он включает насадку 3, уплот¬нение насадки относительно корпуса 4 (резиновое кольцо) и крепление 5. Конструкция простая, но неудобная для смены насадок в условиях буровой.

На рис. 4.26, б показан гидромониторный узел конструк¬ции ОАО «Волгабурмаш», в котором крепление насадки 3 выполнено в виде резьбовой втулки 5, имеющей шлиц для ввинчивания и вывинчивания. Уплотнение ГМУ осуществлено прокладкой 4, размещенной между торцами втулки и гнезда. Нетрудно видеть, что такая конструкция ГМУ обеспечивает приближение насадки к забою и несколько улучшает органи¬зацию потоков жидкости в призабойной зоне.

Рис. 4.26. Гидромониторное долото и конструкции гидромониторных узлов