В скважине заполненной промывочной жидкостью плотностью р находится буровой инструмент

Исходные данные:
dч=13 мм
ρч=2100 кг/м3
ρ=1180 кг/м3
l=750 м
Вынос частиц шлама потоком промывочной жидкости возможен, если скорость восходящего потока v будет больше скорости погружения частиц v. При этом частица будет подниматься в кольцевом канале со скоростью ω=v-v. Следовательно, для решения данной задачи необходимо определить значения ω и v, а искомая величина v будет равна их сумме.
Скорость погружения частиц в буровом растворе можно определить по формуле Ньютона (1.2):
v=πdчg(ρч-ρ)6Cwρ (1.2)
где g- ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²,
рч - плотность частиц шлама, кг/м³;
Cw - коэффициент обтекания.
Практикой установлено, что для обеспечения устойчивого выноса выбуренных частиц значение ω следует принимать в пределах 20% от величины v . Тогда v можно определить по формуле:
v=1,2v (1.3)
При турбулентном режиме обтекания Cw = const = 0,2.
Скорость восходящего потока v определим по формуле (1.3):
v=1,2×0,51=0,61 м/с
Из условия выноса шлама определяется минимально необходимая подача бурового насоса Qmin- произведение площади поперечного сечения кольцевого канала скважины на скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве v:
Qmin=π/4(1,05dд)2-dн2v (1.4)
где dд - диаметр долота, м;
dн- наружный диаметр бурильных труб, м
Значения dд и dн принимаются по данным технологической службы для указанного выше интервала бурения.
Полученное значение Qmin следует сравнить с рекомендуемой ГТН подачей насосов при бурении на глубине l.
Расчетная часть.
1) Определим скорость погружения частиц в буровом растворе по формуле:
v=πdчg(ρч-ρ)6Cwρ =3,14·0,013·9,81·(2100-1180)6·0,2·1180=0,51 м/с
2) Значение V определим по следующей формуле:
V=1,2·v=1,2·0,51=0,612 м/с
3) Из условия выноса шлама определим минимально необходимую подачу бурового насоса Qmin:
Примем диаметр долота dд=269,9 мм, а наружный диаметр бурильных труб dн =219,1 мм:
Qmin=π4(1,05dд)2-dн2v=3,144(1,05·0,2699)2-0,2191 2·0,612=0,015 м3/с
Примем насос УНБТ -950 с диаметром поршня 180мм при частоте двойных ходов в минуту 50 с подачей 18,4 л/с.