Определение потерь давления при течении промывочной жидкости в бурильной коллонне

Основной задачей при течении жидкости в бурильной колонне является определение потерь давления при известном ее расходе , плотности потока и его реологических характеристиках и , величине внутреннего диаметра бурильных и утяжеленных бурильных труб, длины бурильной колонны и УБТ.

Исходные данные для решения задачи.

- расход промывочной жидкости , м³/с;

- плотность промывочной жидкости ;

- предельное напряжение сдвига раствора ;

- пластическая вязкость раствора ;

- общая длина бурильных труб ;

- общая длина УБТ, ;

- внутренний диаметр бурильных труб ;

- внутренний диаметр УБТ .

Методика выполнения работы

Общие потери давления при прокачивании жидкости по бурильным трубам и УБТ определяются (исключая местные сопротивления) по формуле:

(3.1)

где -потери давления при течении жидкости в бурильных трубах, Па;

-потери давления при течении жидкости внутри УБТ, Па.

Для расчета указанных потерь давления необходимо определить режим течения в трубах, в зависимости от которого выбираются те или иные расчетные формулы. С этой целью вычисляются критические числа Рейнольдса течения промывочной жидкости , при которых происходит переход от структурного (ламинарного) режима к турбулентному. Эти числа определяются из соотношения:

(3.2)

где -число Хедстрема, определяемое по формуле:

, (3.3)

где - плотность промывочной жидкости, кг/м³;

- гидравлический радиус, равной внутреннему диаметру бурильных труб или УБТ, м;

- предельное напряжение сдвига раствора, Па;

- пластическая вязкость раствора,

Затем определяются действительные числа Рейнольдса , при течении раствора в бурильных трубах и УБТ, которые определяются из соотношений:

(3.4)

(3.5)

Если действительные числа , больше критических значений , то режим течения раствора турбулентный; в противном случае течение происходит в ламинарном режиме.

При турбулентном режиме потери давления при течении жидкости в трубах определяются по формуле Дарси-Вейбаха:

; (3.6)

. (3.7)

где - коэффициенты гидравлических сопротивлений при течении раствора в бурильных трубах и УБТ. Их значения определяются по формулам:

(3.8)

(3.9)

где - внутренняя шероховатость труб;

При ламинарном течении для определения коэффициентов гидравлических сопротивлений первоначально устанавливается критерии Бингама при течении жидкости в бурильных трубах и УБТ

R_e= v D_p/η _p

Рисунок 3.1– Коэффициент гидравлического сопротивление при течении