5.3.1 Выбор расхода
Расход воздуха (газа) должен обеспечивать вынос разбуриваемой породы – шлама.
Q > Uoc Sкг (5.22)
но при расчетах, связанных с газами, всегда оперируют расходом, приведеном к нормальным условиям
(5.23)
Подставляем (5.22) в (5.23), получим
Q0 > Uoc Sкп P T0 / Р0 Т
Поскольку в кольцевом пространстве газошламовая смесь движется в турбулентном режиме скорость оседания части шлама относительно газа Uoc можно найти по формуле Риттенгера
(5.24)
отсюда получаем необходимый расход воздуха (газа), приведенной к нормальным условиям
(5.25)
Величины в зависимостях (5.24) и (5.25) имеют размерности в СИ.
Из зависимости (5.25) следует что необходимый расход зависит от давления в скважине, увеличиваясь по мере углубления в скважине неудобством формулы (5.25) является то, что для вычисления расхода надо знать давление в скважине, которое зависит от расхода воздуха (газа), скорости проходки и других факторов.
Более удобной является методика Энжела (Angel R.R.) в которой используется зависимость:
Q0 = 15 Sкп aL (5.26)
где - 15 м/с скорость воздушного потока на устье, при которой обеспечивается вынос шлама размером до 5 мм;
L – глубина скважины;
а – коэффициент зависящий от механической скорости проходки и размеров скважин и бурильных труб.
Энжелом разработаны таблицы для определения «а» при различных соотношениях размеров скважин и бурильных труб и разных скоростях проходки.
Таблица 5.1
Дс, мм |
Дт, мм |
Рабочий агент |
|||||||||
воздух |
газ, ρ = 0,6 |
||||||||||
Q0, м3/мин |
Значения коэффициента «а» в м3/мин на 1000 м при механической скорости бурения, м/час |
Q0, м3/мин |
Значения коэффициента «а» в м3/мин на 1000 м при механической скорости бурения, м/час |
||||||||
0 |
9,15 |
18,3 |
27,4 |
0 |
9,15 |
18,3 |
27,4 |
||||
222 |
127 |
23,42 |
4,55 |
6,75 |
8,65 |
10,4 |
30,24 |
4,97 |
8,07 |
10,63 |
13,0 |
105 |
25,6 |
4,27 |
6,29 |
8,11 |
9,75 |
33,02 |
4,56 |
7,42 |
9,94 |
12,07 |
|
200 |
105 |
18,97 |
4,15 |
6,03 |
7,68 |
9,13 |
24,5 |
4,65 |
7,31 |
9,66 |
11,6 |
89 |
22,6 |
3,64 |
5,26 |
6,73 |
8,07 |
29,2 |
3,86 |
6,15 |
8,14 |
9,64 |
|
159 |
89 |
12,18 |
3,43 |
4,78 |
5,8 |
6,94 |
15,71 |
3,9 |
5,85 |
7,42 |
8,8 |
73 |
13,88 |
3,04 |
4,27 |
5,32 |
6,28 |
17,06 |
3,43 |
5,11 |
6,6 |
7,93 |
|
Из зависимостей (5.25) и (5.26) следует, что миниально необходимый для выноса шлама расход газа по мере углубления скважины увеличивается, в отличии от скважин, бурящихся с промывкой жидкостью.