29. Гидравлические потери в элементах циркуляционной системы.

При течении промывочной жидкости в циркуляционной системе возникают значительные гидравлические потери. Они обусловлены трением жидкости о стенки трубопровода (колонна труб, кольцевое пространство) и слоев жидкости друг о друга, а также сопротивлениями в местах резкого изменения скорости течения (в суженных проходных каналах бурильных замков, долотных насадках, сужениях кольцевого пространства бурильными замками и другими элементами, в кранах, задвижках и т. д.).

Гидравлические потери при ламинарном течении вязкой жидкости в трубопроводе постоянного сечения обычно вычисляют по формуле Дарси — Вейсбаха ; (10.2)

при ламинарном течении вязкопластичной жидкости удобнее пользоваться формулой , (10.3)

где Р - гидравлические потери, Па;  - коэффициент гидравлических сопротивлений трубопровода,

При ламинарном режиме гидравлические потери увеличиваются пропорционально средней скорости течения, а при турбулентном - пропорционально примерно квадрату средней скорости. В реальной скважине кольцевое пространство имеет сложную конфигурацию: поперечное сечение ствола не всегда круглое; колонна труб в нем расположена, как правило, эксцентрично; по длине кольцевого пространства имеются участки сужений и расширений. Расширения и эксцентричное расположение колонны труб уменьшают гидравлические потери; сужения, напротив, увеличивают их. Полностью учесть все факторы невозможно. Поэтому при расчетах обычно принимают, что кольцевое пространство скважины образовано соосными цилиндрами. Гидравлические потери, рассчитанные при таком допущении, обычно несколько больше действительных.

30. Принцип гидравлического расчета промывки при бурении скважины.

Если скважина заполнена неподвижной жидкостью, последняя создает на стенки ствола (и на колонну труб, погруженную в нее) давление, которое обычно называют гидростатическим. Если жидкость выводится из состояния покоя, давление, передаваемое ею на стенки скважины и на колонну труб, изменяется: возрастает или уменьшается в зависимости от направления движения жидкости и колонны труб. Дополнительное давление, которое передается жидкостью при движении, называют гидродинамическим.

Всякое движение колонны труб в скважине, заполненной жидкостью, связано с перемещением жидкости и возникновением гидродинамического давления. Высокие гидродинамические давления могут возникать при восстановлении циркуляции тиксотропной жидкости, осевом перемещении колонны труб, поддержании высокой скорости потока в кольцевом пространстве во время промывки скважины.

В момент трогания колонны (начало разгона) гидродинамическое давление есть сумма двух компонентов: давления, необходимого для разрушения тиксотропной структуры промывочной жидкости, и давления необходимого для преодоления инерции жидкости в кольцевом пространстве и сообщения ей ускорения.

Если нижний конец колонны труб закрыт, то вся вытесняемая ею жидкость направляется в кольцевое пространство скважины и инерционную составляющую можно оценить по эмпирической формуле

После разрушения тиксотропной структуры первый компонент исчезает, но появляется новый компонент , зависящий от скорости перемещения колонны. Наивысшего значения гидродинамическое давление, как правило, достигает к концу этапа разгона, когда суммируются значительный по величине инерционный компонент и приближающийся к максимуму компонент ^’.При перемещении колонны вместе с ней движется некоторый слой жидкости, прилипший к наружной поверхности труб.