31. Бурящаяся скважина как сложный трубопровод. Формулы для определения забойного и устьевого давлений.

Из схемы видно, что бурящаяся скважина представляет собой сложный последовательный трубопровод (БТ – долото – КП)

Методика расчета забойного и устьевого давлений:

Определить потери давления в каждом элементе циркуляционной системы скважины (по сечениям, как обычно делали).

Скоростными напорами обычно пренебрегают (если оба сечения имеют одинаковые диаметры)

Приравняем

Pкп = 0, так как в уравнении все давления считаем избыточными

Получим:

P_заб= ρgH+ ΔP_кп (3)

Общие потери по всей длине скважины:

P_БТ=ΣΔP_i=ΔP_скв

Давление на стояке ( ) определяется последовательно через вычисленные давления в других точках с учетом потерь в обвязке (как в РГР)

32. Местные сопротивления. Примеры местных сопротивлений. Внезапное расширение.

Потери напора в местных сопротивлениях h_m возникают за счёт работы сил трения в местах изменения направления движения или живого сечения потока, а также одновременно и того и другого.

Местными сопротивлениями являются, например, все виды арматуры трубопроводов (соединительные колена и муфты, вентили и задвижки, расходометры и т.д.)

Внезапное расширение

Формула Бордá для потерь давления при внезапном расширении

Преобразовав формулу Вейсбаха(ниже формула):

( это буква «кси» - коэф местных сопротивлений)

можно получить формулу, которую используют в бурении для вычисления потерь давления в замках:

33. Переход к турбулентному течению впж. Формула Соловьева е.М.

Для ВПЖ нет универсального числа Re_KP. Его рассчитывают по формуле Соловьева:

- формула для нахождения числа Хедстрема,

где τ₀ - динамическое напряжение сдвига.

= (если течение жидкости происходит внутри БК)

= (если течение жидкости происходит в затрубном пространстве)

- гидравлический диаметр; d_с – диаметр стенок скважины (долота); d_н – наружный диаметр БТ; d_T – внутренний диаметр трубы

Где μ, ν – динамический и кинематический коэффициенты вязкости, d – поперечный диаметр трубы, v – скорость потока, ρ – плотность жидкости

34. Гидравлический удар. Формула Жуковского н.Е.

Гидравлическим ударом называется явление резкого повышения давления в трубопроводе, возникающее при внезапном изменении скорости движения жидкости. На практике гидравлический удар может возникнуть в результате быстрого закрытия задвижки, внезапной остановки насоса и т.д. Повышение давления при гидравлическом ударе может вызвать разрушение трубопровода.

Величина ударного повышения давления Δр при мгновенной остановке потока жидкости прямо пропорциональна плотности жидкости ρ, скорости распространения ударной волны С, скорости движения жидкости υ и определяется формулой Н.Е. Жуковского

Эта формула справедлива для случая прямого гидравлического удара, когда время закрытия задвижки t₃ меньше времени двойного пробега ударной волной расстояния L от задвижки до начала трубопровода – фазы удара T_ф, то есть при

Величина скорости распространения ударной волны вычисляется по формуле

Где: К – модуль упругости жидкости (для воды К_в = 2*10⁹ Па); d – диаметр трубы; δ – толщина стенки трубы; E – модуль упругости материала трубы (для стали Е_с = 2*10¹¹ Па, для меди Е_м = 1,2*10¹¹ Па).

Скорость распространения ударной волны практически не зависит от величины повышения давления при гидравлическом ударе и равна скорости распространения бесконечно малых изменений давлений, т.е. равна скорости звука в рассматриваемой среде.

Диаграмма изменения давления возле задвижки при гидравлическом ударе для разных условий (жидкости):

Способы борьбы с гидравлическим ударом (это важно):

1. Уход от прямого удара (увеличение времени регулирования, снижение длины трубопровода), т.е: t_рег >> 2L/c

2. Уменьшение скорости течения жидкости в трубопроводе;

3. Упрочнение трубопровода;

4. Установка в системе гасителя - гидроаккумулятора.