Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Перепад давления в местных сопротивлениях циркуляционной системы

Местные гидравлические сопротивления создают элементы циркуляционной системы с переменной формой и размерами каналов, в которых изменяются скорости потока, образуются крупные вихри и возвратные течения. Такими элементами являются: ведущая труба, вертлюг, буровой рукав, стояк, замковые соединения, муфты, переводники, долота, центраторы, расширители и т.д.

Как показывают опыты, перепад давления Ар в этих элементах можно определять независимо от его относительной длины по формуле

Ар = aрQ2,(1.39)

где а - коэффициент гидравлических сопротивлений, который для каждого элемента в первом приближении можно принять постоянным. Наибольшее значение коэффициент а имеет в забойных гидравлических двигателях, гидромониторных долотах и замковых соединениях типа ЗН. Лишь для немногих простейших моделей местных сопротивлений, например внезапного расширения трубы, коэффициент а можно определить теоретически. Обычно его находят экспериментальным путем.

Коэффициент а наземной обвязки циркуляционной системы находится по формуле

а = ас + аш + ав + ак,(1.40)

где ас, аш, ав, ак - коэффициенты сопротивлений элементов обвязки, определяемые по данным ВНИИБТ (табл. 1.1).

Т а б л и ц а 1.1

Ввиду переменной геометрии каналов турбобуры можно считать одним из местных сопротивлений и перепад давления в них также вычислять по формуле (1.39) при

а = Ртн-,(1.41)

рсQт2н

где Артн - перепад давления в турбобуре при номинальном режиме его работы на жидкости с известной подачей Qтн и плотностью (по паспортным данным конкретного турбобура)

Для геометрически подобных сопротивлений, в частности отверстий долот, каналов замковых соединений и муфт одинаковых типов, при расчетах формулу (1.39) удобнее представить в традиционном виде:

А р = ?р2!,(1.42)

где = 2aF 2 - коэффициент сопротивления; F, v - характерная площадь сечения канала и средняя скорость в нем соответственно.

В каналах замковых соединений в качестве характерной величины принимают площадь поперечного сечения канала труб

F = пdв2/4, (1.43)

где dв - внутренний диаметр бурильных труб.

Опытные данные показывают, что среднее значение для каналов замков типа ЗН можно принять равным 7,66, а для замков типа ЗШ = 1,52.

Диаметр каналов замков типа ЗУ и приваренных замков мало отличается от внутреннего диаметра бурильных труб, поэтому потери давления в них незначительны и в расчетах обычно не учитываются.

Для определения перепада давления от местных сопротивлений (муфт, замков и т.п.) в кольцевом пространстве также применяется формула (1.39), в которой в качестве характерной берется площадь поперечного сечения кольцевого канала между трубами и стенкой скважины

F = п(dс2 - dH)/4, (1.44)

где dс - диаметр скважины; dн - наружный диаметр труб. При этом коэффициент вычисляют по формуле

= 2$didi- 1,(1.45)

$d2 - dM

где dм - максимальный наружный диаметр муфты или замкового соединения.

Для расчета суммарных потерь давления от всех замков или муфт данного типоразмера в колонне нужно перепад давления, выраженный формулой (1.39), умножить на число замков или муфт.

Для расчета перепада давлений в долоте также пользуются формулой (1.39), в которой в качестве характерной площади берется суммарная площадь поперечного сечения насадок или промывочных отверстий долота; = 1/ц2 (ц - опытный коэффициент расхода, зависящий от формы отверстия, физических свойств жидкости и давления, при котором происходит истечение).

На основании многочисленных экспериментов установлено, что коэффициент расхода примерно равен 0,62 для отверстия в тонкой стенке; 0,82 для цилиндрической насадки; 0,945 для конической сходящейся насадки (с углом конусности 13°); 0,98 для коноидальной насадки. Ниже приведены коэффициенты расхода для характерных форм насадок буровых долот, по данным Б.С. Филатова:

Цилиндрические сверления с остроугольными кромками........................................................................................................ 0,64-0,66

Сверления с коническим входом............................................. 0,8 - 0,9

У-образная щель............................................................................. 0,7 - 0,75

Насадки с округлым входом и конусностью (гидромониторные)......................................................................................... 0,9-0,95

С помощью показателя, подобного коэффициенту ц, можно охарактеризовать полное гидравлическое сопротивление всего долота любого типоразмера. Для этого при экспериментальном определении коэффициента ц следует измерять потери давления не в одних лишь насадках, а во всем долоте, т.е. в канале, составленном из насадок и внутренней полости долота.

Гидравлический расчет циркуляционной системы при бурении с промывкой несжимаемыми жидкостями

Точность гидравлического расчета процесса промывки скважины зависит в первую очередь от достоверности исходной информации.