2. Взаимосвязь параметров режима бурения при турбинном способе бурения.

8.3. Взаимосвязь параметров режима бурения и технико-экономических показателей

При турбинном бурении с ростом осевой нагрузки

• происходит снижение частоты вращения долота,

• механическая скорость бурения и проходка на долото возрастают до своих максимальных значений:

V = V_max при F = F₁;

h = h_max при F = F₂, F₁ < F₂,

но с последующим ростом F они уменьшаются. Оптимальный режим бурения, обеспечивающий меньшие сроки бурения скважины, будет достигнут при осевой нагрузке F, удовлетворяющей условию

F₁ < F < F₂.

При турбинном способе бурения осевая нагрузка на долото F, создается так же, как и в роторном бурении, но основным режимным параметром становитсся интенсивность промывки Q (из-за того, что изменение расхода Q неизменно влечет за собой изменение параметров n и F). В самом деле, расход промывочной жидкости Q должен быть достаточен для того, чтобы гидравлический забойный двигатель мог развивать момент М_д, необходимый для вращения долота при заданном значении осевого усилия F . Рост осевого усилия вызывает повышение момента М_д , при этом величина n cнижается (рис. 43).

Рис. 43. Закономерности изменения показателей бурения при

турбинном способе бурения

Идеальное тело Ньютона: механическая модель, уравнение состояния, деформационная кривая.

Вязкая деформация. Тело Ньютона (N). Механической моделью тела Ньютона является перфорированный поршень, находящийся в цилиндрическом сосуде с жидкостью.

Вязкостью называют свойство тел оказывать сопротивление при перемещении молекул по отношению друг другу. Вязкое течение наступает при любой величине напряжения сдвига _i, большем нуля, и развивается с постоянной скоростью = d_i/dt = соnst, причем скорость деформации сдвига прямо пропорциональна напряжению сдвига. Деформация вязкого течения полностью необратима - течение. Жидкость, удовлетворяющая указанным условиям, называется идеально вязкой ньютоновской жидкостью.

Уравнения состояния для ньютоновской жидкости имеют вид:

_i = · d_i/dt, _ср = K· _ср , (8)

где  – коэффициент динамической вязкости.

Кривые течения носят линейный характер, т.е. изображаются на графике прямыми линиями, проходящими через начало координат. Величина вязкости определяется углом наклона  луча ОА к оси деформаций: tg  = .

Величина ньютоновской вязкости зависит от температуры, давления, но не зависит от величины скорости сдвига d_i/dt.

Крайними видами идеализированных тел являются абсолютно твердое (недеформируемое) евклидово тело, реологическое уравнение состояния которого имеет вид _i = 0, _ср = 0, и идеальная паскалевская жидкость с реологическим уравнением состояния _i = 0, _ср = 0.

Развитие вязкой деформации в теле Ньютона (реологическая диаграмма)

Механическая модель «идеально» вязкого тела. Такой моделью представляется вязкое тело Ньютона и изображается в виде цилиндра с жидкостью и поршня с отверстиями (демпфера), через отверстия которого может протекать жидкость (рис. 2.3). При перемещении поршня жидкость через отверстия протекает из одной части цилиндра в другую. При этом перемещение поршня не свободно, а зависит от сопротивления жидкости, т.е. ее вязкости.

Поведение модели характеризуется тем, что при приложении мгновенной нагрузки она ведет себя, как абсолютно твердое тело, так как жидкость не способна мгновенно перетечь через отверстия поршня. Если к модели приложить нагрузку и выдерживать под ней или нагрузку прикладывать постепенно, то поршень будет перемещаться в цилиндре в результате протекания жидкости через отверстия. При этом скорость его перемещения зависит от вязкости жидкости, которой он наполнен.

а б

Рис. 2.3 Механическая модель тела Ньютона

Ее поведение описывается законом Ньютона. Основным уравнением, описывающим поведение модели является уравнение вида:

• при продольном смещении: ,

• при сдвиге: . (2.12)

Графическая зависимость представлена на рис. 2.3 б.

Томский		Институт
политехнический		геологии и
университет		нефтегазового дела