Практическая работа №3 определение потерь давления при течении промывочной жидкости в бурильной коллонне

Основной задачей при течении жидкости в бурильной колонне является определение потерь давления при известном ее расходе , плотности потока и его реологических характеристиках и , величине внутреннего диаметра бурильных и утяжеленных бурильных труб, длины бурильной колонны и УБТ.

Исходные данные для решения задачи.

• расход промывочной жидкости , м³/с;

• плотность промывочной жидкости ;

• предельное напряжение сдвига раствора ;

• пластическая вязкость раствора ;

• общая длина бурильных труб ;

• общая длина УБТ, ;

• внутренний диаметр бурильных труб ;

• внутренний диаметр УБТ .

Методика выполнения работы

Общие потери давления при прокачивании жидкости по бурильным трубам и УБТ определяются (исключая местные сопротивления) по формуле:

(3.1)

где -потери давления при течении жидкости в бурильных трубах, Па;

-потери давления при течении жидкости внутри УБТ, Па.

Для расчета указанных потерь давления необходимо определить режим течения в трубах, в зависимости от которого выбираются те или иные расчетные формулы. С этой целью вычисляются критические числа Рейнольдса течения промывочной жидкости , при которых происходит переход от структурного (ламинарного) режима к турбулентному. Эти числа определяются из соотношения:

(3.2 )

где -число Хедстрема, определяемое по формуле:

, (3.3 )

где - плотность промывочной жидкости, кг/м³;

- гидравлический радиус, равной внутреннему диаметру бурильных труб или УБТ, м;

- предельное напряжение сдвига раствора, Па;

- пластическая вязкость раствора,

Затем определяются действительные числа Рейнольдса , при течении раствора в бурильных трубах и УБТ, которые определяются из соотношений:

(3.4 )

(3.5 )

Если действительные числа , больше критических значений , то режим течения раствора турбулентный; в противном случае течение происходит в ламинарном режиме.

При турбулентном режиме потери давления при течении жидкости в трубах определяются по формуле Дарси-Вейбаха:

; (3.6 )

. (3.7 )

где - коэффициенты гидравлических сопротивлений при течении раствора в бурильных трубах и УБТ. Их значения определяются по формулам:

(3.8 )

(3.9 )

где - внутренняя шероховатость труб;

При ламинарном течении для определения коэффициентов гидравлических сопротивлений первоначально устанавливается критерии Бингама при течении жидкости в бурильных трубах и УБТ

R_e= vD_p/η_p

Рисунок 3.1– Коэффициент гидравлического сопротивление при течении

бингамовской жидкости в круглых трубах

; (3.10 )

. (3.11 )

По вычисленным действительным числам Рейнольдса , и критериям Бингама по графику (рисунок.3.1 )

Определяем коэффициенты гидравлических сопротивлений . Методика определения последних заключается в следующем: по оси абсцисс графика определяем точку, соответствующую величине (или ); из точки восставляем перпендикуляр до пересечения с наклонной линией, соответствующей вычисленному значению (или ). Из полученной при пересечении точки опускаем перпендикуляр на ось ординат. Пересечение последней с перпендикуляром укажет величину коэффициента гидравлического сопротивления (или ). Затем по формулам (3.6 ), (3.7 ) вычисляются перепады давления и , а по формуле (3.1 ) – общий перепад давлении .