Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Теплообмен между потоком жидкости в бурильной или обсадной колонне и восходящим потоком в кольцевом пространстве можно вычис­лить по формуле

* = (l/a1+6c/Xt+l/a2)-‘, (1.33)

где си и 02 местные коэффициенты теплоотдачи и круглой и кольцевой

трубах, определенные по формулам (1.29) — (1.32); бс и К — толщина стенки и теплопроводность материала колонны труб.

Выполним оценку вклада каждого слагаемого правой части формулы (1.33) применительно к бурению скважин на нефть и газ для следующих исходных данных: D = 0,295 м; do = 0,12 м; d = 0,14 м; Q = 0,04 м3/с; p,2 = |ii; q= 1200 кг/м3; с = 3980 Дж/(кг* °С); X = 0,78 Вт/(м-°С); г) = 0,02 Па — с и то = 7 Па.

1. Определим скорость сдвига жидкости в бурильной колонне и кольцевом пространстве из выражений (1.16)—(1.19): круглая труба

Sn — т0+/(т|и) = 7-0,12/(0,02-3,54)= 11,9; то/тс = 0,81 /[1+2(1+ /l+Sn)/Sn] = 0,81 / [l+2(l + ]/T+TC9)/l 1,9] = 0,46;

= (l-0,46)/[l————- 1.0,46+^+0,46)4] = 1,35;

•V = 8F6/do = 8.3,54-1,35/0,12 = 318 c-1;

Кольцевое пространство

v = Q/[-J-(D2-d2)] = 0,04/[0,785(0,2952—0,142)] = 0,76 м/с;

Sn = T<>(D—d)/(i)u)— 7(0,295-0,14)/(0,02-0,76) = 71,4; t0/tc = 0,8l/[l+2(l+/l+Sn)/Sn] = 0,81/[1+2(1+ /i+71,4)/71,4] = 0,64;

= (l-0,64)/[l—|-0,64+-1ч0,64)4] = 1,71;

у = 1256/(D-d) = 12.0,76.1,71/(0,295-0,14)= 101 c“‘.

2. Найдем режим течения бурового раствора. Для круглой трубы из выраже­ния (1.24) определим критическую скорость течения

”«р = -^-[2100+ 7,3(to4q/ti 2f58] =

= Т2(^-0о-Г2 [2100+7,3(7-0,122-1200/0,022)058] = 1,83 м/с.

Фактическая скорость и = 3,54 м/с > окр, поэтому режим течения промывоч­ной жидкости в бурильной колонне турбулентный. Определим критическую ско­рость по упрощенной формуле (1.26): охр = 25 У то/е = 25 /7/1200 = 1,9 м/с, что близко к полученному выше значению.

Для кольцевого пространства

°«р = [2100+7,3{ro(D—d)2Q/Ti2}058] =

= [200(0,2^-0Л4)^21(Ю-|’7’3^(0’295-0’14)27’12°°/°,°22}0,58] = 1,82 м/с.

Фактическая скорость 5 = 0,76 м/с < о«р, поэтому режим течения промывоч­ной жидкости в кольцевом пространстве ламинарный. Упрощенная формула (1.26) дает значение окр = 1,9 м/с, которое близко к полученному выше.

3. Определим коэффициенты теплоотдачи промывочной жидкости. Для круг­лой трубы из выражения (1.31)

а, = 0,023(X/doX5doG/n)0,8(T)cA)M =

= 0,023(0,78/0,12X3,54.0,12.1200/0,02)°8(0,02-3980/0,78)0>4 = 3208 Вт/(м2-°С).

16

Для кольцевого пространства из выражения (1.30) получим (считаем с запа­сом х —■ Ю м ):

а2 = 7п~7<7°’956’73[^(Р~^?сQ/(4>.х)] ‘ =

(D-d)

о О 78

= — — о • 0,95 -1,711 /3[0,76(0,295-0,14)2 • 3980 • 1200/(4 • 0,78 • 10)]1/3 =

= 160 Вт/(м2-°С).

4. Оценим вклад слагаемых в соотношение (1.33):

А = (1/а,+бс/^+1/а2)-1 =

= (1/3208+0,01/40+1/160)-* = (0,31+0,25+6,3)-‘• 103.

Таким образом, третье слагаемое в 10 раз больше суммы первых, поэтому формулу (1.33) упростим до вида

й = а2. (1.34)

Комментарии запрещены.