ДАВЛЕНИЕ СТРУИ ЖИДКОСТИ НА ПОРОДУ
Для бурения скважин сплошным забоем (бескерновое бурение) в мягких породах может быть использовано так называемое гидромониторное бурение, упрощенная схема которого показана на рис. 7.1.
В рассматриваемой задаче известны скорость струи воды v, плотность воды р, диаметр струи г/, максимальный угол наклона струи а. Требуется найти силу давления струи на забой.
|
(7.1) |
Для решения задачи воспользуемся рассмотренной в разделе 6.5 теоремой об изменении количества движения механической системы в проекции на ось у. За малый промежуток времени I сечение, перпендикулярное к струе, сместится на величину
s — vt.
Количество движения данного объема жидкости будет
|
|
(7.2)
|
|
|
У |
|
О |
Рис. 7.1. Схема гидромониторного бурения
|
При ударе струи о’ забой количество ее движения изменится 31 |
|
счет того, что со стороны забоя на струю действует реакция забоя,|1 Ny, которая по модулю будет равна давлению струи на забой р. 1 В соответствии с выражением (6.47) можно записать (весом воды j пренебрегаем) О— ( — {?sinoi) =Nyl. I После подстановки и преобразований получим гс</2 , . 1 Ny— —rp sin ot. (7.3) 1 Из формулы (7.3) следует, что сила Ny будет тем больше, чем.1 больше скорость движения жидкости, плотность жидкости, диаметр I струи и угол а. Предположим </=0,01 м, г = 50 м • с“1, р = 103 кгм~3, j я = 75°, требуется определить Ny. После подстановки чисел в (7.3)’■] получим Ny= 189,56 Н. ; Если учесть, что указанная сила передается на площадь равную J 8 10_;,mz. то напряжение (давление) на контакте струи и породы! составит 2 369 500 Па. Этого давления вполне достаточно для размыва 1 слабой мягкой горной породы. j |