- •Варианты заданий
- •Конструкция скважины
- •Условные схемы соединительных элементов
- •Расчетная схема циркуляции воздушного потока
- •Длина вертикальной проекции колонковой трубы
- •Геометрические характеристики участков движения воздушного потока
- •Геометрические характеристики поперечных сечений участков
- •XX. Коэффициент местных сопротивлений движению воздуха снаружи и внутри соединительных элементов на всех участках
- •Основные технические характеристики компрессора
- •Литература
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе» (МГРИ-РГГРУ)
_________________________________________________________________________
КАФЕДРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
РАСЧЁТНАЯ РАБОТА ПО ПРИКЛАДНОЙ ТЕПЛОФИЗИКЕ
Продувка скважины колонкового бурения воздухом и теплофизический расчёт компрессора
Выполнил: ст. группы
Проверил: проф. Куликов В.В.
МОСКВА, 2017 г.
Задание
Рассчитать параметры режима работы многоступенчатого поршневого компрессора с водяным охлаждением при прямой продувке скважины колонкового бурения. Произвести теплофизический расчёт компрессора.
Параметрами режима работы компрессора являются подача (расход) воздуха, развиваемое давление и развиваемая мощность.
В соответствии с № варианта задания и результатами последующих расчётов заполнить таблицу исходных данных.
Таблица исходных данных
№ |
Обозначение величины и её размерность; вид агента |
Значение величины; реологическая модель агента |
Наименование величины; назначение агента |
1 |
hc, м |
|
Глубина скважины |
2 |
Hc, м |
|
Длина ствола скважины |
3 |
hок, м |
|
Глубина спуска обсадной колонны (ОК) |
4 |
Hок, м |
|
Длина ОК |
5 |
Dок, мм |
|
Наружный диаметр ОК |
6 |
dок, мм |
|
Внутренний диаметр ОК |
7 |
DБК, мм |
|
Наружный диаметр буровой коронки (БК) |
8 |
dБК, мм |
|
Внутренний диаметр БК |
9 |
DКТ, мм |
|
Наружный диаметр колонковой трубы (КТ) |
10 |
dКТ, мм |
|
Внутренний диаметр КТ |
11 |
HКТ, м |
|
Длина КТ |
12 |
hКТ, м |
|
Длина вертикальной проекции КТ |
13 |
DБТ, мм |
|
Наружный диаметр бурильных труб (БТ) |
14 |
dБТ, мм |
|
Внутренний диаметр БТ |
15 |
HБТ, м |
|
Длина одной БТ |
16 |
DСЭ, мм |
|
Наружный диаметр соединительного элемента (СЭ) |
17 |
dСЭ, мм |
|
Внутренний диаметр СЭ |
18 |
HП, м |
|
Длина подводящей линии (от компрессора до колонны БТ) |
19 |
dП, мм |
|
Внутренний диаметр подводящей линии |
20 |
КЭ, мм |
|
Эквивалентная шероховатость поверхности магистрали |
21 |
δ, мм |
|
Приращение диаметров скважины и керна |
22 |
Dс, мм |
|
Диаметр скважины |
23 |
dК, мм |
|
Диаметр керна |
24 |
υмех, м/ч |
|
Механическая скорость бурения |
25 |
ρш, кг/м3 |
|
Плотность частиц шлама |
26 |
dш, мм |
|
Эквивалентный диаметр частиц шлама |
27 |
Воздух |
Ньютоновская жидкость (НЖ) |
Очистной агент (ОА) |
28 |
t0, ºС |
|
Средняя температура воздушного потока в скважине |
T, К |
|
||
29 |
P0, ат |
|
Атмосферное давление |
30 |
|
|
Средняя молярная масса воздуха |
31 |
|
|
Универсальная газовая постоянная |
32 |
R, |
|
Удельная газовая постоянная воздуха |
33 |
|
|
Плотность атмосферного воздуха |
34 |
|
|
Абсолютная вязкость воздуха |
35 |
к |
|
Показатель адиабаты (изоэнтропы) для воздуха |
36 |
n |
|
Показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре |
37 |
|
|
Удельная изобарная теплоемкость воздуха |
38 |
|
|
Удельная изохорная теплоемкость воздуха |
39 |
|
|
Удельная политропная теплоемкость воздуха |
40 |
|
|
Удельная изохорная теплоемкость охлаждающей воды (хладагента) |
41 |
|
|
Приращение температуры охлаждающей воды в ступени и охладителе |
42 |
|
|
Плотность охлаждающей воды |
43 |
|
|
Максимальная степень повышения абсолютного давления в ступени компрессора |
44 |
РБК, ат |
|
Потеря давления в БК |
45 |
𝜂 |
|
Полный КПД компрессора |
46 |
|
|
КПД передачи от двигателя до компрессора |
47 |
g, Н/кг |
|
Ускорение силы тяжести |
Примечания
1. При соединении бурильных труб (БТ) «труба в трубу» DСЭ– наружный диаметр колонны в месте соединения,dСЭ – внутренний диаметр колонны БТ в месте соединения.
2.
Рекомендуемые значения величин: HКТ
= 1,5; 3или 6 м;HБТ
= 1,5; 3; 4,5 или 6 м;HП =
20 –100 м;dП = 32, 38 или
50 мм; КЭ= 0,1 мм; δ = 0,1 – 2 мм;υмех
= 10 – 30 м/ч; ρш = 3000 кг/м3; t0
= 20 ºС;P0 = 1 ат;
= 28,97
= 8314,51
;к
= 1,4; n = 1,25;
= 4180
;
в
ох = 40 ºC = 40 К;
= 1000 кг/м3;
= 10; PБК = 1 – 4 ат; η =
0,7;ηп = 0,9; g = 9,81 Н/кг.
3. Расчёты выполнять в СИ, ответы (где это необходимо) переводить в единицы, принятые в бурении – МПа и др.
4. Ответы округлять, указывая после запятой не более двух знаков, например: 3,86 105 Па; 0,88 МПа; 0,26 м3/с; 2,33 10-5 м3/с; 0,52 103 Вт; 9,57 105 Дж/кг и т.п.
Варианты заданий
№ вариант задания |
№ пункта таблицы исходных данных |
|||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
13 |
14 |
16 |
17 |
1 |
200 |
250 |
10 |
12 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
45 |
54 |
22 |
2 |
500 |
580 |
80 |
85 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
16 |
3 |
600 |
660 |
50 |
56 |
127 |
117 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
4 |
300 |
370 |
98 |
100 |
108 |
98 |
76 |
58 |
73 |
63 |
50 |
39 |
65 |
28 |
5 |
100 |
140 |
30 |
38 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
6 |
700 |
720 |
20 |
22 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
50 |
22 |
7 |
800 |
830 |
70 |
71 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
22 |
8 |
1000 |
1100 |
150 |
160 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
44 |
28 |
44 |
28 |
9 |
1200 |
1280 |
300 |
330 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
28 |
10 |
1500 |
1600 |
80 |
89 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
50 |
39 |
65 |
28 |
11 |
300 |
340 |
90 |
95 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
12 |
400 |
400 |
40 |
40 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
13 |
700 |
790 |
50 |
60 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
14 |
900 |
960 |
90 |
92 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
39 |
54 |
39 |
15 |
800 |
870 |
120 |
132 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
16 |
100 |
150 |
80 |
88 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
36 |
54 |
22 |
17 |
2000 |
2090 |
160 |
164 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
22 |
18 |
1000 |
1080 |
220 |
226 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
19 |
1400 |
1470 |
110 |
120 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
42 |
16 |
20 |
600 |
610 |
19 |
20 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
21 |
200 |
230 |
70 |
77 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
22 |
1100 |
1120 |
80 |
81 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
22 |
23 |
1900 |
1970 |
180 |
190 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
24 |
300 |
390 |
50 |
60 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
34 |
21 |
34 |
12 |
25 |
1300 |
1350 |
200 |
215 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
22 |
26 |
800 |
850 |
50 |
56 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
27 |
2000 |
2100 |
190 |
192 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
36 |
28 |
1800 |
1880 |
120 |
129 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
29 |
500 |
550 |
240 |
248 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
36 |
54 |
22 |
30 |
400 |
460 |
10 |
11 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
31 |
300 |
340 |
90 |
95 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
32 |
400 |
400 |
40 |
40 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
33 |
700 |
790 |
50 |
60 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
34 |
900 |
960 |
90 |
92 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
39 |
54 |
39 |
35 |
800 |
870 |
120 |
132 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
36 |
100 |
150 |
80 |
88 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
36 |
54 |
22 |
37 |
2000 |
2090 |
160 |
164 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
22 |
38 |
1000 |
1080 |
220 |
226 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
39 |
1400 |
1470 |
110 |
120 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
42 |
16 |
40 |
600 |
610 |
19 |
20 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
41 |
200 |
230 |
70 |
77 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
42 |
1100 |
1120 |
80 |
81 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
22 |
43 |
1900 |
1970 |
180 |
190 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
44 |
300 |
390 |
50 |
60 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
34 |
21 |
34 |
12 |
45 |
1300 |
1350 |
200 |
215 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
22 |
46 |
800 |
850 |
50 |
56 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
47 |
2000 |
2100 |
190 |
192 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
36 |
48 |
1800 |
1880 |
120 |
129 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
49 |
500 |
550 |
240 |
248 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
36 |
54 |
22 |
50 |
400 |
460 |
10 |
11 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
51 |
200 |
230 |
70 |
77 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
52 |
1100 |
1120 |
80 |
81 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
22 |
53 |
1900 |
1970 |
180 |
190 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
54 |
300 |
390 |
50 |
60 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
34 |
21 |
34 |
12 |
55 |
1300 |
1350 |
200 |
215 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
22 |
56 |
800 |
850 |
50 |
56 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
57 |
2000 |
2100 |
190 |
192 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
36 |
58 |
1800 |
1880 |
120 |
129 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
59 |
500 |
550 |
240 |
248 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
36 |
54 |
22 |
60 |
400 |
460 |
10 |
11 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
61 |
300 |
340 |
90 |
95 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
62 |
400 |
400 |
40 |
40 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
63 |
700 |
790 |
50 |
60 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
64 |
900 |
960 |
90 |
92 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
39 |
54 |
39 |
65 |
800 |
870 |
120 |
132 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
66 |
100 |
150 |
80 |
88 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
36 |
54 |
22 |
67 |
2000 |
2090 |
160 |
164 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
22 |
68 |
1000 |
1080 |
220 |
226 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
57 |
22 |
69 |
1400 |
1470 |
110 |
120 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
33 |
42 |
16 |
70 |
600 |
610 |
19 |
20 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
71 |
200 |
230 |
70 |
77 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
72 |
1100 |
1120 |
80 |
81 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
50 |
39 |
50 |
22 |
73 |
1900 |
1970 |
180 |
190 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
68 |
50 |
68 |
28 |
74 |
300 |
390 |
50 |
60 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
34 |
21 |
34 |
12 |
75 |
1300 |
1350 |
200 |
215 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
22 |
76 |
800 |
850 |
50 |
56 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |
77 |
2000 |
2100 |
190 |
192 |
89 |
79 |
76 |
58 |
73 |
63 |
54 |
36 |
54 |
36 |
78 |
1800 |
1880 |
120 |
129 |
108 |
98 |
93 |
73 |
89 |
79 |
50 |
39 |
65 |
28 |
79 |
500 |
550 |
240 |
248 |
73 |
63 |
59 |
42 |
57 |
48 |
54 |
36 |
54 |
22 |
80 |
400 |
460 |
10 |
11 |
89 |
79 |
59 |
42 |
57 |
48 |
42 |
28 |
42 |
14 |

,
,
,
кг/м3
,
,
,
,
,
в
ох, ºC
,
кг/м3