Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В процессе циркуляции температура стенки скважины достигает температуры промывочной жидкости не мгновенно, а постепенно, т. е. су­ществует разница температур основного потока и пристенного слоя. С од­ной стороны, в соответствии с законом Ньютона перепад температур оказыва­ет влияние на интенсивность теплообмена и протаивания мерзлых пород. С другой стороны, различие температуры основного потока и пристенного слоя может изменить характер теплообмена в сравнении с изотермиче­ским течением. Поскольку вязкость промывочной жидкости зависит от температуры, то пристенный слой будет более вязким. Это приведет к де­формации профиля скорости и изменению характера теплообмена, что для ламинарных потоков обычно учитывают поправкой Зидера — Тейта (цг/мч)0,14. Здесь jii и цг — эффективная ньютоновская вязкость пристен­ного слоя и основного потока. Более подробно речь об этом будет идти в гл. 3. При бурении мерзлых пород Ц1>р.2, поэтому (|A2/|Ai)°’u<1 и коэф­фициент теплоотдачи ламинарного потока промывочной жидкости снижа­ется. Это отражено, например, в формулах (1.27) — (1.30).

Условие теплового баланса в соответствии с законами Фурье и Ньюто­на запишем в форме

afyoTo—Т) = hT(Ro—го),

где фо = ф$Уо, а фо и vo определяются выражениями (2.11) и (2.18); Т0 и Т — средняя температура жидкости и переменная температура стенки скважины при циркуляции.

Из соотношения (2.32) получим

Т — (Ro—г0)фоГо/[(/?о—ro)+A. i/aj.

Второе уравнение имеет вид

d(Ro—ro)/dt — kT/[Q2Wq(Ro—го)].

Подставляя первое уравнение во второе, получаем

(2.35)

Зависимость (2.35) не учитывает затраты тепла на прогрев оттаявшей зоны (С|=0). Сопоставляя выражения (2.35) и (2.26), учтем теплоем­кость породы:

(2.36)

Положив в этом равенстве а = ао, приходим к выражению (2.26), ко­торое соответствует протаиванию при постоянной температуре стенки скважины Т0.

Подстановка соотношения (2.36) в (2.33) дает закон изменения тем-, пературы стенки скважины при циркуляции промывочной жидкости или цементного раствора. Использование полученных результатов в практи­ческих расчетах рассмотрено в гл. 6.

Комментарии запрещены.