vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Часть II. Раздел 14. Гидродинамические давления, возникающие при движении колонны труб в скважине

Динамическое напряжение сдвига, Па

Рис. 14.9. Изменение коэффициента Кск в зависимости от динамического напряжения сдвига бурового раствора: диаметр долота – 216 мм, диаметр труб - 127 мм, структурная вязкость буровых растворов 0,02 Па*с.

Величина r , как ранее отмечалось, определяется численным методом из уравнения (14.26).

На рис. 14.9 приведен пример зависимости Кск от o для некоторого конкретного соотношения диаметров скважины и трубы.

Расчеты показали, что:

- при o 0 Кск приближается к значению, равному Кск для вязких жидкостей, рассчитанному по формуле (14.25);

-при малых o (ориентировочно до 3 Па), когда на стенке скважины не формируется “структурная” оболочка, расчет ведется для случая, когда R<ro ;

-при o >3 Па имеет место существенное уменьшения спутного (увлекаемого трубами) потока и величины

Кск ;

-применение буровых растворов, обладающих структурной прочностью, сопровождается значительным,

подчас кратным, уменьшением Qск , что обеспечивает уменьшение величины Qэкв .

14.2.4. Расчет коэффициента Кск для случая, когда в скважине псевдопластичная (степенная) жидкость.

В последние годы, в связи с широким применением полимер-глинистых растворов с малым содержанием твердой фазы, все большее применение находят псевдопластичные жидкости, тяготеющие к степенным

95

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Часть II. Раздел 14. Гидродинамические давления, возникающие при движении колонны труб в скважине

Если подставить эту функцию, как в предыдущих случаях с вязкопластичными жидкостями, в уравнение (14.10) и затем проинтегрировать последнее в пределах от до R , то, с учетом соотношения R= rr/R, получим:

Заменяя в (14.30) отношения напряжений на отношения радиусов, приходим к результату:

Чтобы найти Qск , нужно просуммировать расходы dQск элементарных струек толщиной dy на радиусе y

видоизменяется не столь сильно, как при вязкопластичных жидкостях с явно выраженной прочностью структуры.

96

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Часть II. Раздел 14. Гидродинамические давления, возникающие при движении колонны труб в скважине

Рис. 14.11 иллюстрирует зависимость Кск(n) для тех же расчетных условий, причем n=0,99 имитирует вязкую жидкость. Из анализа приведенной зависимости можно заключить, что влияние n на Кск весьма существенно, и им пренебрегать не допустимо.

Итак, мы рассмотрели три случая, отличающиеся реологическими моделями жидкостей, которыми заполнена скважина. Установили, что при вязкой жидкости эпюра скоростей в заколонном пространстве (и, как следствие, величина Кск,) зависят только от соотношения диаметров скважины и труб.

Наиболее сложным является вариант применения вязкопластичной (бингамовской) жидкости, состоящий из двух подвариантов в зависимости от соотношения ro и R, когда вначале нужно определить ro, чтобы идентифицировать конкретный подвариант решения, затем вычислить r на стенке трубы и, наконец, определить искомую величину Кск . Установили также, что при использовании степенной жидкости Кск зависит от реологических параметров, но только от показателя реологического поведения n.

Рис. 14.10. Распределение скоростей жидкости в заколонном пространстве при степенной жидкости: диаметр скважины 215,9 мм,

диаметр труб - 127 мм.

97