Расчет потерь и перепадов давления.

Указанные потери (перепады) давления определяются по формуле

р_трб = АrQ². (11.1)

Стендовые испытания турбобуров показывают, что зависимость р от Q квадратичная практически на всем диапазоне изменения Q. Величина А зависит от типа турбинок в секции, числа секций турбобура, диаметра турбобура. Вычислить А легко, если воспользоваться имеющейся во многих справочниках таблицей, в которой приводятся результаты гидравлического испытания конкретного турбобура в виде измеренных перепадов давлений при различных расходах Q . Для этого достаточно выбрить какую-нибудь пару значений р_трб и Q_табл и найти А_трб из формулы (11.1):

. (11.2)

Величина ρ обычно специально оговаривается в таблице. Дело в том, что турбобуры испытываются в стендовых условиях либо при промывке водой, либо глинистым раствором известной плотности.

11.2. Определение коэффициента А обвязки буровых насосов (насосных агрегатов) в условиях буровой.

Характер зависимости между р и Q преимущественно тоже квадратичный в связи с тем, что обвязка насосов (манифольд) состоит из поворотов, тройников, задвижек, а также шланга, вертлюга и квадратной (ведущей) трубы, где режим движения почти всегда турбулентный.

Величину А_обв можно определить в условиях буровой экспериментально. Для этого нужно опустить ведущую трубу в ротор (без бурильных труб) и включить один или оба буровых насоса. По числу ходов в минуту определить расход. Зафиксировать показание манометра на насосе (насосах), измерить плотность бурового раствора r . Искомая величина А_обв определяется по формуле (11.2).

Аналогично можно определить в условиях буровой и А_трб, если предварительно проведен эксперимент по вычислению А_обв . Для этого необходимо навернуть на турбобур ведущую трубу и, включив насосы, прокачать через турбобур жидкость с известной подачей Q . Искомая величина определяется по формуле:

. (11.3)

где р_н - показание манометра на насосах.

В Приложении (Листы 1…10) приведены алгоритмы (блок-схемы) расчетов потерь и перепадов давления в циркуляционной системе скважины при промывке вязкими, вязкопластичными и псевдопластичными жидкостями.

12. Гидравлическая характеристика скважины и совмещение ее
с гидравлической характеристикой насосных агрегатов.

Гидравлическая характеристика скважины.

Под гидравлической характеристикой скважины обычнопонимают представленные графически три зависимости :

- изменение потерь давления р_к в заколонном пространстве от расхода Q;

- аналогичная зависимость потерь давления в циркуляционной системе в целом р_п (без учета перепадов давления на долоте и турбобуре, если последний имеется);

- зависимость давления на насосе р_н от расхода Q .

Нет нужды доказывать, что вторая зависимость включает в себя первую, а последняя – вторую.

При использовании ВПЖ (рис. 12.1) зависимость р_к =f(Q) до достижения Q_кр будет практически линейной (линия 1). При Q > Q_кр (хотя бы на одном из участков кольцевого пространства) начнется турбулентный режим, и потери давления начнут расти быстрее, чем Q . В связи с тем, что t_о>0 график р_к=f(Q) начинается не с нуля, а с p_о.к.

Сложнее обстоит дело с суммарными потерями давления в циркуляционной системе, включающими в себя потери в трубах, в кольцевом пространстве и манифольде (линия 2). Здесь невозможно говорить о типичности линии, отражающей зависимость р_п =f(Q) . Дело в том, что турбулентный режим внутри труб начинается, как правило, раньше, чем в затрубном пространстве; в УБТ – раньше, чем в бурильных трубах, а в манифольде, как уже отмечалось, режим движения всегда турбулентный. Для этой линии, которая всегда так же, как и предыдущая, начинается с р_о.п>0, характерна большая "квадратичность".

Если к потерям р_пдобавить перепады давления р_д и р_трб (если турбобур введен в состав колонны труб), то получится линия 3, являющаяся гидравлической характеристикой скважины в целом. Обычно р_д и р_трб превышают существенно р_п.

Совершенно очевидно, что гидравлическая характеристика скважины постоянно меняется по мере углубления скважины. Иначе говоря, для каждой конкретной глубины имеется свой набор зависимостей р_к =f(Q), р_п =f(Q), р_н=f(Q). Иными становятся функции при существенном изменении технологических (особенно реологических и плотности r) параметров. Внесение изменений в компоновку бурильной колонны или изменение диаметра скважины немедленно отразится на гидравлической характеристике.

Очень полезно периодически "снимать" гидравлическую характеристику скважины при не менее чем трех (или более) фиксированных подачах насоса (насосов). Советуем не забывать при этом записать "остаточное" давление на насосах (после остановки насосов, но до открытия пусковой задвижки). Величина р_о.п дает возможность оценить величину t_о в реальных условиях бурения.

Рис. 12.1. Общий вид зависимостей р(Q) при промывке скважины вязкопластичной жидкостью: 1 – потери давления в заколонном пространстве; 2 – суммарные потери давления (сумма потерь в трубах и в заколонном пространстве); 3 – давление на насосах.

Рис. 12.2. Общий вид зависимостей р(Q) при промывке скважины псевдопластичной жидкостью: 1 – потери давления в заколонном пространстве; 2 – суммарные потери давления (сумма потерь в трубах и в заколонном пространстве); 3 – давление на насосах.

Если жидкость при течении "подчиняется" псевдопластичной (степенной) модели (ППЖ), то гидравлическая характеристика будет заметно отличаться от таковой для ВПЖ (рис. 12.2). Как известно (об этом мы говорили в разделах 5 и 6), при ламинарном движении степенной жидкости, имеющей показатель нелинейности n < 1, зависимость р =f(Q) будет соответствовать линии 1 (заколонное пространство) на рис. 12.2. Все линии, в том числе линия давления на насосе, берут начало в точке 0, поскольку ППЖ – не имеет начальной прочности
(t_о = 0) .

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 543; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!