Расчёт динамики течения жидкости и гидравлического сопротивления при проведении СПО в скважине

1. Исходные данные для расчета.

Характеристика скважины

Диаметр скважины D=0.2233 м,

Глубина скважины H=2500 м.

Характеристика бурильной колонны:

Наружный диаметр dн=0.1397м;

Внутренний диаметр dвн=0.1215м;

Длина бурильной колонны L=2456м;

Длина свечи lсв=37.5м.

Диаметр замковdз=0.178 м;

Длина трубы lт=12.5м.

Характеристика бурового раствора:

пластическая вязкость h=0.0095Па · с;

напряжение сдвига:

статическое -σt,о, =6.3Па;

динамическое- σt,д, =10.5Па;

плотность ρ=1345кг/м3.

Ускорение бурильной колонны на участке разгона aр=1.4м/с2;

Время разгона τр=4с;

Время торможения τТ=3.377с.

1. Расчет ускорения бурильной колонны на участке торможения. Вывод уравнения разгона и торможения бурильной колонны.

Для расчета динамики движения бурильной колонны необходимо задаться ускорением, ар, на участке разгона, временем движения на участке разгона. τр, и временем торможения. τт. Целью данного расчета является определение времени движения с постоянной скоростью и получение уравнений разгона и торможения.

Скорость тела при равномерном движении:

                                      .                                                           (1)[pic 1]

Ускорение тела при равноускоренном движении:

                               .                                                        (2)[pic 2]

Путь, проходимый телом при равноускоренном движении:

                                 .                                                       (3)[pic 3]

С помощью этих формул можно записать:

Путь, проходимый бурильной колонной за время разгона tp:

                                                                                      (4)[pic 4]

[pic 5]

Скорость бурильной колонны на участке движения с постоянной

скоростью:

                                                     .                                            (5)[pic 6]

[pic 7]

Скорость бурильной колонны, при которой начинается торможение:

                                           .                                              (6)[pic 8]

[pic 9]

В соответствии с принятыми допущениями:

                                             .                                           (7)[pic 10]

С помощью этого тождества можно определить ускорение на участке торможения по формуле:

                                                  .                                                  (8)[pic 11]

[pic 12]

Путь, проходимый бурильной колонной за время торможения

τт, определяем по формуле:

                                                         .                                               (9)[pic 13]

[pic 14]

Путь, проходимый бурильной колонной с ω=const:

                                                    .                                         (10)[pic 15]

[pic 16]

Время движения бурильной колонны на участке движения с ω=const определяем по формуле:

                                                .                                           (11)[pic 17]

[pic 18]

Общее время движения определяется по формуле:

                                               .                                    (12)[pic 19]

[pic 20]

Уравнение разгона - уравнение прямой, выходящей из начала координат вида у=bх, где b - тангенс угла наклона прямой относительно оси абсцисс, в нашем случае ускорение ар:

                                               .                                  (13)[pic 21]