Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

Результаты исследований процессов тепло — и массопереноса в бурящейся скважине [40, 65, 68] показали, что дальнейшее их изучение целесообразно проводить как в направлении упрощения общей постановки задачи о ее температурном режиме для нахож­дения замкнутого приближенного решения в аналитическом виде или с помощью ЭВМ, так и путем перехода к исследованию от­дельных частных случаев с более полным отражением основных деталей реальных физических явлений, происходящих в отдель­ных частях системы скважина — массив горных пород. В первом случае структурный анализ решения общей задачи открывает но­вые возможности для нахождения приближенных зависимостей распределения температуры в скважине с учетом конкретных условий бурения. Во втором случае при сохранении некоторых
основных особенностей, характеризующих процессы тепло — и массо — переноса в бурящейся скважине, появляется возможность рассмот­реть влияние того или иного фактора, участвующего в формиро­вании температурного поля в скважине, на каком-либо конкрет­ном примере, которому может соответствовать более простая математическая модель.

Рассмотрим общую задачу о температурном режиме бурящейся скважины. С целью упрощения полученной в предыдущем разделе ее общей математической модели воспользуемся осевой сим­метрией исследуемой системы и перейдем к цилиндрическим коор­динатам, совместив ось 2 с осью скважины и направив ее верти­кально вниз, а за начало координат взяв точку пересечения оси скважины с горизонтальной плоскостью, проходящей через ее устье (см. рис. 1.12).

В области I, занятой промывочной средой, как это показано в работах ’[40, 46], достаточно знать лишь усредненные по сечению каналов значения скорости, давления и температуры в циркули­рующем потоке среды. Тогда из общих уравнений (1.17), (1.18) и (1.20), отмечая параметры потока во внутреннем канале буриль­ной колонны индексом 1, а в кольцевом канале индексом 2, с уче­том проведенных в работе [40] исследований получаем следую­щие уравнения для определения средних по сечению каналов величин:

( <?(р, М, <30,

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

2ла2 (г2о2 + /?(1Ос) = <?2 — <71-

Подпись: 2ла2 (г2о2 + /?(1Ос) = <?2 — <71-

(1.29)

Подпись: (1.29)

Здесь С — массовый расход; f — площадь сечения канала; с — удельная теплоемкость среды; V — скорость потока промывочной среды; р — коэффициент объемного расширения среды; г2 — внеш­ний радиус бурильной колонны; а, сг2 и ос — касательные напря­жения на внутренней и наружной стенках бурильных труб и на стенке скважины; q и <72 — тепловые потоки через бурильные трубы и на стенке скважины.

Тепловой поток в единицу времени через стенку бурильных труб, отнесенный к единице длины, может быть определен из условия теплообмена по закону Ньютона (граничное условие

Подпись:д(РгЫ. дС, — дх ‘ дг

третьего рода) в виде выражения

<7, = 2пгх1г (/2 — /,), (1.30)

где А: = (1 /«1 + бтДт + 1/аг)-1 — коэффициент теплопередачи че­рез стенку бурильной трубы толщиной бт; Я, т — коэффициент теп­лопроводности материала трубы; <ц и а2— коэффициенты тепло­отдачи на внутренней и внешней поверхностях бурильной трубы.

Аналогично находим выражение для теплового потока на стенке скважин

— 2я/?оас |г=д0 4). (1.31)

где ас — коэффициент теплообмена на стенке скважины; tn |г==/?( —

■температура пород на стенке скважины.

Для замыкания системы уравнений (1.28) — (1.29) ее необхо­димо дополнить уравнением состояния, связывающим давление, плотность и температуру среды. Для однозначного определения искомых параметров среды необходимо также задать начальные и граничные условия, которые в нашем случае могут быть сфор­мулированы следующим образом:

а) т = т0; = й(2); г2 = $ (г); р, = р?(г); р2 = р%(г);

б) 2 = 0; /, =*1н(т); р! = р1н(т); б, = (т); 0-32)

в) 2 = //; = р2 — р1~~^рз> 62 = + ДС3.

Условие (1.32а) определяет закономерность распределения па­раметров промывочной среды по глубине скважины в начальный момент времени. Предполагается, что эта закономерность известна или задана.

Условие (1.326) является условием на устье скважины при входе промывочной среды в бурильную колонну и выражает тот случай, когда температура, давление и расход промывочной среды заданы. При замкнутой системе циркуляции на устье скважины, как правило, известна разность температур Д? у = £у2— Iуц по­этому условие (1.326) в этом случае принимает вид

2 = 0; г, = г2 + Д/у; р2 = ру(т); <?1 = С( т).

Условие (1.32в) представляет собой математическое описание условий на забое скважины. Здесь £3 — повышение температуры промывочной среды в зоне забоя за счет источников тепла, свя­занных с работой породоразрушающего инструмента или забой­ного двигателя; Др3 — перепад давления промывочной среды в зоне забоя; Д(?3 — изменение расхода промывочной среды в зоне забоя скважины за счет возможных ее утечек или притоков к ней флюидов из горного массива.

В условиях (1.326) и (1.32в) Д/у, Д*3, Дрз, ДС3 определяются процессами тепло — и массопереноса, происходящими в третьей и четвертой частях рассматриваемой нами области (см. рис. 1.12).

Если температура стенки скважины известна, то система урав­нений (1.29) —(1.31) с условием (1.32) становится замкнутой.

В общем случае температура tn |r=J? не известна и определяется условиями переноса тепла в области II из уравнения (1.26), кото­рое в цилиндрических координатах принимает вид

РЛ,^-Н (V-f-) +£г (к&) (1-33)

для /? г оо; 0 ^ 2 ^ Я; т > 0.

Начальные и граничные условия для уравнения (1.33) могут быть записаны в виде

а) T = to; *„ = №’» H = Hv

б) 2 = 0, ^п==^по(т)і

в) 2 = Я; Ап a^„/az = а3 (/„ — /3); (1.34)

г) r==^0; Ап dtjdr = ас (fn |г=Ло — fa);

д) г —> оо; f ^* (z) —> 0.

Здесь f„(z) — распределение начальної“! температуры пород по глубине; t„o — температура пород на поверхности земли; а3 — коэффициент теплообмена между промывочной средой и забоем скважины; t3 — температура промывочной среды на забое сква­жины.

В период простоя скважины и отсутствия теплообмена с мас­сивом горных пород уравнение (1.33) с условиями (1.34) описы­

вает температурное поле пород горного массива, при этом

Я = const; ас = «з = 0.

Полученная система уравнений (1.28) — (1-32) и (1.33) с усло­виями (1.32) и (1.34) значительно проще исходных, однако реше­ние и этих уравнений возможно в общем виде только численными методами. Принимая во внимание особенности изучаемого про­цесса, можно продолжить упрощение математической модели на­шей задачи, пренебрегая в полученных уравнениях слагаемыми, которые не оказывают заметного влияния на точность решения. В работах [40, 68] обоснованы следующие дополнительные пред­положения, которые могут существенно упростить математическую формулировку исследуемой задачи и ее последующее решение:

а) движение потока промывочной среды установившееся, т. е. его расход и давление не зависят явно от времени;

б) распределение температуры в стенке бурильных труб под­чиняется линейному закону по г,

в) теплота в окружающем скважину горном массиве распро­страняется только в радиальном направлении;

г) сечение циркуляционных каналов не меняется по глубине скважины;

д) изменением физических и теплофизических характеристик промывочной среды по глубине скважины можно пренебречь.

Тогда с учетом вышеперечисленных упрощений и дополни­тельно выполненных преобразований, математическая модель за­дачи о температурном режиме бурящейся скважины примет вид

а) (1/t;,) dtjdт — f dtjdz — f — е, (2) — q = 0;

б) (1/tg dtjdr — dt2/dz + e2 (2) + q" — q2 = 0;

в) d(pifi)/dz = gPifi — 2nrlali

Здесь

Подпись: ЗдесьГ) d (p2f2)/dz = —gp2f2 + 2я (r2a2 + R0ac)

д) Gi = G = const; G2 — G, + AG3 = const.

2я/?0ас ,,

G2c V" »■=«о i 2nr, vlot

г С(с ’

2jto2 (г2с2 + RqQc) G2c

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

61(2) и 62(2)—изменение температуры в циркуляционных пото­ках промывочной среды за счет ее объемного расширения и тре­ния при движении о стенки канала.

Начальные и граничные условия:

а) т = т0; /, = /?(г); t2 = & (2);

б)2 = 0; il = t[R(x) или /, = г2 + Л/у; р, = р„ (т); (1.36)

в) 2 = Я; t2 = ti+ А/3; р2 = р, + Ар3.

Расчетный анализ величин, характеризующих изменение теп­лоты в циркуляционных потоках за счет объемного расширения среды и преодоления сил трения при движении о стенки каналов 61(2) и £2(2), проведенный в работе [40], показывает, что их влия­ние на изменение температуры среды в потоке взаимно противо­положно. По абсолютным значениям для конкретных условий раз­ведочного бурения это часто величины одного порядка, не выхо­дящие за пределы погрешностей, связанных с расчетом основных характеристик циркуляционной среды. Поэтому с достаточной для наших расчетов точностью учетом влияния этих слагаемых можно пренебречь, считая ei (2) = e2(z) = 0.

При использовании в качестве промывочной среды несжимае­мой ЖИДКОСТИ, Т. е. р| = const, р2 = const, в случае постоянного массового расхода среды Gi = const гидродинамические пара­метры в системе уравнений (1.35) становятся известными и задача определения температурного поля в скважине оказывается само­стоятельной. Для ее исследования необходимо только рассмотреть совместно уравнения переноса энергии промывочной среды в бу­рильной колонне и в кольцевом канале скважины с уравнением

теплопроводности, описывающим процесс переноса тепла в окру — жающих скважину горных породах.

Если в качестве промывочной используется сжимаемая среда (воздух, газожидкостная смесь), то система уравнений (1.35) при­менима только для случая установившегося в скважине квазиста — ,

ционарного режима теплообмена, когда и д^2/дт-*-0.

Рассмотрим подробнее распределение температуры в потоках циркулирующей промывочной среды для случая бурения сква­жины. С этой целью перейдем в системе уравнений (1.35) к без­размерным переменным, определив предварительно следующие характерные параметры: Я = Я0 + им(т— то)—изменение глу­бины скважины в процессе бурения; Но— глубина скважины к на­чалу процесса (цикла) бурения скважины; юи — средняя механи — <

ческая скорость бурения (скорость перемещения забоя скважины);

-Го — начальный период, связанный с промывкой скважины без <

углубки забоя; Я* = Н0 + ^мТ№ — характерная глубина скважины в процессе бурения; т* — характерное время проходки (продолжи­тельность рейса, цикла); ДЯ = Я*— Но-—абсолютное углубление скважины в процессе бурения.

Будем считать, что начальное распределение температуры в скважине совпадает с геотермическим, т. е.

*о = *? = *2 = *л + Гг,

где Г — геотермический градиент температуры; ід — температура

нейтрального слоя.

Тогда в качестве характерной температуры в скважине можно принять, например, при глубоком бурении = ГЯ*, а в

случае бурения мелких скважин температуру нейтрального слоя

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

и перепишем уравнения (1.35а) и (1.356) в безразмерном виде:

Подпись: ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

т2дв2 Я» /. , Т2ДЯ дв2

т„ дг Н V т, Н Л) дХ

Подпись: т2дв2 Я» /. , Т2ДЯ дв2 т„ дг Н V т,Н Л) дХ ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИВведем обозначения для безразмерных величин

где т, ==Я*/иг — время, за которое частица жидкости пройдет от устья к забою и обратно.

Анализ полученных уравнений показывает, что если множитель тг/т, 1, то соответствующие слагаемые в уравнениях можно без ущерба для точности нашего решения отбросить. Таким образом.

если характерное время рассматриваемого процесса бурения зна­чительно больше времени прохождения элементарного объема про­мывочной среды от устья скважины до ее забоя, то в уравнениях (1.37) и (1.38) можно не учитывать слагаемые, характеризующие скорость изменения температуры от времени, и составляющую конвективного переноса теплоты за счет перемещения забоя вдоль оси г в процессе углубки скважины. Кроме того, конвективный перенос тепла за счет перемещения забоя можно не учитывать и при сравнительно небольших углубках скважины по сравнению с ее характерной глубиной, когда кИ ^ Ищ. Условие малости вы­шеупомянутых слагаемых очевидно будет выполняться всегда, когда изменение температуры во времени незначительно или но­сит плавный характер.

Так как все эти условия характерны для установившегося ква — зистационарного процесса бурения, являющегося основным тех­нологическим режимом бурения разведочных скважин различной глубины, в дальнейшем ограничимся рассмотрением только таких случаев.

Учитывая вышесказанное, температурное поле в бурящейся скважине можно определить системой уравнений

1 «30, _ 2пг, к ^ 39^

:[2^1(02_@1)_ 2я^ас.(02_0п)]я + £Н_ (1.40)

(1.41)

Подпись: :[2^1(02_@1)_ 2я^ас.(02_0п)]я + £Н_ (1.40) (1.41) 1 <зе.

Кн дХ

с начальными и граничными условиями

X = 0, 0, = 0Н или 0] = 02 + Д0У;

*=1, 02==01 + Д0з;

где

К —

0 = —5 4-. Д0 = 1.. Д03 = —2. .

иН 4 » аиу * » * /

*■# *■# 1«,

Уравнения (1.39) и (1.40) с соответствующими начальными и граничными условиями (1.41) полностью определяют распреде­ление температуры в бурящейся скважине, как это уже отмеча­лось выше, только при известной температуре стенки скважины 0с, которая является в свою очередь результатом теплового воз­действия потока промывочной среды в кольцевом канале сква­жины на массив горных пород, а поэтому должна быть опреде­лена решением задачи о переносе тепла в области //, представлен­ной на схеме нашей задачи (см. рис. 1.12).

Рассмотрим для этой области уравнение переноса тепла в без­размерном виде. Для этого перейдем к следующим безразмерным переменным

TOC o "1-5" h z £ __________ _____ г

й ___ _5 Л — /? — ■

п~ К ’ «о’

— Яп / *£ — Яп

Ро = Ро = — -^(т0 +————————— М; К,

спРп^0 °м )

где Fo = ^пт/(спРп^о) ~ критерий Фурье (безразмерное время); сп и — характерные значения теплоемкости и теплопрородности пород.

Тогда уравнение переноса тепла в горных породах примет вид

дв„ 1 д ( двЛ Rl д С двЛ

Так как для скважины Ro ^ Н, то переносом тепла в горных породах вдоль оси г можно пренебречь, и уравнение (1.42) зна­чительно упрощается

(1-43)

Начальные и граничные условия для уравнения (1.43) могут быть записаны в виде

а) Fo = 0, ©п = 0;

б) R= 1, К,^ = ас (0П |л_, — 02); (1.44)

в) R-* оо, 0„->О,

где ас — безразмерный коэффициент теплоотдачи.

При отсутствии в породах фазовых переходов анализ точного, но довольно сложного решения уравнения (1.43) с условиями

(1.44) , приведенный в работах [11, 40, 68], позволил обосновать возможность использования для расчета температурного режима бурящейся скважины с необходимой для практических целей точ­ностью понятия о коэффициенте нестационарного теплообмена, ко­торый определяется следующим соотношением [III:

0.4Б)

Идея основана на предположении о том, что производными по времени в уравнениях теплопереноса можно пренебречь, а неста — ционарность процесса учесть специальным поправочным коэффи­циентом kr, определяя с его помощью тепловой поток на стенке скважины следующим образом:

«.=-т$А <1-46>

В работе [23, 40] рассмотрены точные и приближенные методы определения kx при известных значениях коэффициента теплоот­дачи в кольцевом зазоре скважины ас. Для определения kT пред­лагается зависимость

6t = acq)(Fo), (1.47)

где cp(Fo) может быть вычислена как по точным, так и по при­ближенным формулам, учитывающим возможность определения среднего и среднеинтегрального значения kx как по времени буре­ния, так и по глубине скважины.

С помощью понятия о коэффициенте нестационарного тепло­обмена kx связь между температурой стенки скважины и темпе­ратурой циркулирующей среды в кольцевом канале может быть определена в безразмерном виде следующим выражением:

©п1«=1=(1-^/ас)02. (1.48)

Необходимо отметить, что с помощью коэффициента нестацио­нарного теплообмена kx можно рассчитать температуру только после наступления квазистационарного режима теплообмена в скважине.

На основании анализа и упрощения общей математической модели процессов тепло — и массопереноса в бурящейся скважине получена система двух уравнений, описывающая изменение темпе­ратуры циркулирующей в скважине промывочной среды.

При условии отсутствия в скважине утечек промывочной среды и притоков к ней флюидов из горного массива, т. е. при Gi —

— 62 — G — const, при отбрасывании производных по времени и использовании понятия о коэффициенте нестационарного тепло­обмена kx, уравнения (1.39) и (1.40) с учетом равенства (1.48) могут быть преобразованы к виду

d®t/dX — а (02 — ©,) + Г0 = 0; (1.49)

дв2/дХ + а (02 — ©,) — f bk%( — Г0 = 0 (1.50)

SHAPE \* MERGEFORMAT ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

при следующих граничных условиях:

(1.51)

Подпись: (1.51)а) X = 0, 0! = 0„ или 01 = ©2 + А©у;

б)х = , ©2=©, + а©3,

где

2л/-(йК„Я 2я R. K. „Н

а ————- — • Ь ———— —-—:

а Ос ‘ и Ос

ГН

о ■

Подпись: о ■Т,

Поставленная задача в упрощенном виде сводится к решению системы, состоящей из двух линейных однородных дифференци­альных уравнений с двумя переменными ©1 и 02. Для решения

данной системы из первого ее уравнения (1.49) определим @2, и

полученное выражение подставим в уравнение (1.50). После ряда преобразований приходим к следующему выражению для распре­деления температуры в канале бурильной колонны:

~ (а + ЬкЛ = 0 (1 ‘52)

с граничными условиями

а) X = 0, ©1 = ©2 или ©1 = ©2 + А©у;

б) Х=, дву/дХ^аАвз-То. О*53)

Определив выражение для ©, из решения уравнения (1.52) с граничными условиями (1.53), решение для ©2 можно найти
с помощью преобразования равенства (1.49) к виду

02 = е’+7Ж + 0Г«‘ {1’54)

Анализ полученного в работе [40] точного решения уравнений ‘(1-49) и (1.50) позволил обосновать следующие пригодные для практических расчетов приближенные выражения для 0( и 02:

01 = — Tja + [(©„ + Tja) (1-о) + Д©ус] X, + (а Д03 — Т0) Y{, (1.55) 02 = [(©„ + Tja) (1 — а) + Д©уо] Х2 + (а Д03 — Т0) У2, (1.56)

где

TOC o "1-5" h z v S2e-s2-<i-X)S, _sles>x л,— д — ;

(о + oS2/Я — 1) e-s‘ (1~Х) — (0 + aSi/a — 1) es*x~s>. rl— D

V S2(l+Ss/a)es’ —(o + oS,/a)eS2*-Sl

Л2_ _ ,

v (o + oS2/a-l)e-s’il~x)-(c-oSi/a-l) (l+S2/a)es*x~s’ . r2 _ _ ,

D — S] (o + aS2/a — 1) — S2 (a 4- aSJa — 1) eS2~Sl.

При a = 0 схема циркуляции разомкнутая, при er = 1 система циркуляции замкнутая.

В последних выражениях Si и S2 — корни характеристического уравнения:

S], 2 == + *Jb kxj4 4" abkx.

При расчетах с помощью полученных аналитических выраже­ний для ©1 и 02 необходимо определить среднее по глубине сква­жины значение коэффициента нестационарного теплообмена в со­ответствии со следующим равенством:

К (Fo) = kx (Fo) ~k* (F°)> ‘ (1 -5-7)

где H = H0 4- vMFoRo/an — глубина скважины на момент расчета

~ 1 Г

ее температурного режима; k% (Fo) = — р^- kxd Fo — среднее инте­гральное по времени значение.

Из выражения (1.57) видно, что если бурение скважины ве­дется непрерывно с нулевой глубины (Но — 0) или глубина сква­жины, с которой начался цикл бурения, значительно меньше глу­бины скважины, для которой выполняется расчет (Яо ^ Я), то следует принимать kx(Fo) = kx{Fo). В случае, когда температур­ный режим скважины рассчитывается для интервала времени, в течение которого ее глубина по сравнению с первоначальной существенно не меняется (Я « Но), то тогда fcT(Fo) = fex(Fo).

В работе [23] предложены следующие приближенные зависи­мости для определения kx и kx, точность которых удовлетворяет
в большинстве случаев требованиям технологических и техниче­ских расчетов:

——- 2^—; (1.58)

1 + ВІ

Ь = —————- “————— ; (1 .59)

х 1 + Ві 1п (1 4-2 -/Ро) ‘

Здесь

Подпись: Здеськх=±кг. (1.60)

ВІ = «с^оАп-

Для расчета температурного режима бурящейся скважины ре­комендуются следующие зависимости для определения основных •теплофизических параметров, входящих в расчетные формулы

[5, 23].

Для буровых растворов

а£ = (Я/4) Ыиь і=1, 2с, где число Нуссельта или безразмерный коэффициент теплоотдачи ( 0,15 Ие0-33 Рг0>,Юг, Ие < Кекр;

N11;

,023 Ре°-8Рг°14, Ие > Рекр.

Здесь Ие == сх^эр/цг — критерий Рейнольдса, определяющий ха­рактер течения среды; Рг = ц/(яр)—критерий Прандтля, харак­теризующий соотношение между кинематическими и тепловыми свойствами среды; Ог = Р(£р2/2/м.2)А/— критерий Грасгофа, харак­теризующий процесс естественной конвекции в жидкости; I — ха­рактерный размер; Р=(р — ро)/р — температурный коэффициент объемного расширения, р0 и р — плотность холодной и нагретой жидкости, Д^ — температурный перепад в жидкости.

В зависимости от реологических свойств бурового раствора при расчете безразмерных критериев Ие, Рг и (лг используются значения динамической ц, структурной г) и эффективной г)Эф вяз­кости.

Значение Иекр, определяющего момент перехода ламинарного режима в турбулентный (и обратно), также зависит от реологи­ческих свойств растворов. Для ньютоновских жидкостей ИеКр = = 2320. Данные по различным неньютоновским буровым раство­рам приведены в работах [1, 5].

Для бурения скважин с продувкой воздухом критерий N11 оп­ределяется выражением

Ыиг = 0,018 Кег’8, /=1,2, с.

Во всех расчетных формулах йэ = 2г1 при 1 = 1 и с1э — 2(/?0 —

— г2) при 1 — 2, с.

Местный прирост температуры промывочной среды у забоя

м3=ы3тс).

Таблица 1.8

Исходные данные для расчета температурного режима бурящихся скважин

Показатели

Варизнты

1

2

3

4

Н, м

2000

2000

200

200

Но, м

0,038

0,038

0,033

0,038

Го, м

0,030

0,030

0,020

0,020

Г1, м

0,035

0,035

0,025

0,025

О, кг/с

0,5

0,6

«,2

0,06

рр, кг/м3

1040

1000

1100

1,206

Ср, Дж/(кг • °С)

2350

4191

3400

1009

Яр, Вт/(м • °С)

0,457

0,575

0,560

0,0245

ар, 10“ 6 м2/с

0,187

0,137

0,123

20,1

Гр, 10~ 6 м2/с

1,095

1,306

14,7

Ир, 10“ 6 Па • с

1139

1305

5000

17,75

т0, Па

4,0

___

Хп, Вт/(м • °С)

1,4

1,4

1,86

1,86

ап, 10_6 м2/с

1,2

1,2

0,72

0,72

рп, кг/м3

2600

2600

2600

2600

Яп, Вт/(м • °С)

46,5

46,5

46,5

46,5

В, °С

10

10

10

10

Г, °С/м

0,03

0,03

0,03

0,03

т, с

3600/7200

3600/7200

3600/7200

3600/7200

Расчетные параметры н критерии

Подпись: Расчетные параметры н критерии

Параметры и критерии

Варианты

1

2

3

4

vu м/с

0,204

0,212

0,868

13,26

о2, м/с

0,839

0,872

0,424

15,55

11 178

9 739

1 089

107 574

Яе2

4 597

4 006

260

34 158

Рг

5,85

9,53

21,04

0,722

<Хі, Вт/(м2-°С)

609

823

212

1 17

а2, Вт/(м2 • °С)

2 910

4 005

725

71,8

Ко, Вт/(м2 • °С)

478

637

161

44,2

а

127,7

95,5

0,994

18, 35

Ь

0,339

0,190

0,0117

0,789

ВІ

79,0

153,7

14,8

1, 47

Бо

3/6

3/6

2/4

2/4

кх, Вт/(м2 • °С)

24,4/20,6

17,5/14,8

34,1/29,2

24,1/21,3

ві

36,9/33,6

19,6/17,8

0,86/0,78

30,5/28,0

$2

—28,6/—26,6

— 16,2/—15

—0,46/—0,44

—11,5/—11,С

Таблица 1.9

а 6

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ О ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ СКВАЖИН ПРИ БУРЕНИИ

Рис. 1.13. Распределение температуры промывочной среды в бурящейся сква­жине.

о. •— варианты 1 и 2; б — варианты 3 и 4.

В качестве примера использования полученных приближенных решений проведем расчеты по следующим четырем вариантам (рис. 1.13).

Вариант I. Глубокое разведочное бурение, промывочная сре­да — полимерный раствор.

Вариант 2. Глубокое разведочное бурение, промывочная сре­да— техническая вода.

Вариант 3. Бурение неглубоких скважин, промывочная среда — глинистый раствор.

Вариант 4. Бурение неглубоких скважин, промывочная сре­да — сжатый воздух.

Значения исходных данных для расчетов приведены в табл. 1.8, а значения параметров и критериев даются в табл. 1.9.

Необходимые для тепловых расчетов значения физических и теплофизических характеристик горных пород и буровых промы­вочных агентов приведены в прил. 1 и 2.

Комментарии запрещены.