Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Обычно для оценки коэффициента V при турбулентном ре­жиме пользуются двумя различными приемами. По первому из них предполагается применение любой из известных в гидравлике формул для круглых труб, но с заменой в них обычного диаметра ‘ на гидравлический. Так, например, если в качестве расчетной зависимости принять формулу Альтшуля, то с учетом сказанного

(VII.78)

По другому приему предполагается использование зависимости вида • ,

(VII.79)

где Хт — коэффициент гидравлических сопротивлений для круг­лой трубы; а — поправочный коэффициент, определяемый опыт­ным путем.

Физическую сущность коэффициента а легко выяснить, рас­сматривая зону квадратичного трения. Используя для этого слу­чая формулу (VI.36) Шифринсона, получаем:

(VII.80)

Откуда следует, что в квадратичной зоне коэффициент а яв­ляется переменной величиной, зависящей от соотношения диамет­ров а, а также от. отношения общей шероховатости кольца к ше­роховатости трубы. Очевидно, что в смешанной зоне .коэффициент а (а значит, и Як!) будет зависеть, кроме того, и от параметра Рейнольдса. Между тем в справочной литературе по гидравлике

коэффициент Ак иногда рекомендуется как постоянный и равный 0,024 (вода) или 0,025 (глинистый раствор; ReK>8000). Значе­ния Ак (вода), по данным Е. Е. Солодкина и А. С. Гиневского, даются в зависимости от ReK и а, но при этом никакие сведения о шероховатости кольца не приводятся.

В последнее время наметилось еще одно направление, преду­сматривающее использование для определения Ак в случае турбу­лентного режима идей Прандтля. Например, исходя из таких предпосылок была предложена формула для гладкого кольцевого — канала:

2 ]/_“L = Glg (ReK_L-j/r)-tf. (VII.81 >

Величины G и Н являются функциями только соотношения диаметров труб а и для них составляются таблицы, что во мно­гом сокращает расчеты.

Используя модель путем перемешивания, С. С. Золотов [23]’ нашел формулу для определения Ак в случае кольцевбго канала в виде зависимости

TOC o "1-5" h z tp^- = (0,02a-f 0,98) [^^—0,27a + 0,ljf (VII.

которая представляет собой аналитическое выражение для вы­числения Ак через Ат при турбулентном режиме течения.

Для практических расчетов автор работы [23] предлагает еще более простую формулу —

AK=A0(l + 6), (VII. 83)

где 6=/(Ао, а) — процентная надбавка к коэффициенту А0 глад­» * ■ ^ v (D — d)

кои трубы, вычисленному при Re, = ReK = —!=————— — .

V

Значение Ао определяется по любой из формул для круглой трубы, но при определении Ак и Ат должно непременно соблю­даться условие, что ReT = ReK и kK/D = kJ(D—d), где kT и kK — абсолютные шероховатрсти трубы и кольцевого канала.

Известные из периодической литературы данные о Ак, полу­ченные в результате опытов, проведенных с использованием как воды, так и глинистых растворов, приводятся в работе [68]. При этом имеются в виду работы, выполненные как на вертикальных,, так и на горизонтальных лабораторных установках в реальных бурящихся скважинах, а также с, трубами для электробурения. Упомянутые экспериментальные данные, многочисленные на пер­вый взгляд, в то же время настолько разноречивы, что выявить,, опираясь на них, какие-либо конкретные закономерности не пред­ставляется возможным. Так, в опытах с глинистыми растворами при — значениях Re* от 1600 до 8000 значения коэффициентов А в формуле типа Блазиуса колеблются от 0,075 до 0,122 для Ак и от 0,032 до 0,09 для Ад. Стабильнее значения пк и пэ, которые не выходят за пределы 1/7—1/8.

82)

Данные, полученные в диапазоне гладкого трения в опытах с водой, конкретнее, и в этом случае, видимо, можно принять в качестве расчетной для Як формулу Блазиуса с заменой в ней ReT на ReK. При этом, согласно данным М. Г. Минигазимова, для всех значений а вероятное значение ^э= 1,42 [42].

При Re*>6500 значения Як изменяются от 0,010 до 0,06, а Яэ—• от 0,007 до 0,024. При этом, однако, во всех опытах ЯК>ЯЭ, причем отношение этих величин (6Э) колеблется в пределах от 1,23 до 1,58. v

Аналогичная картина при больших значениях параметра Рей­нольдса (Re>104) наблюдается и в опытах с водой. Так, если: X изменяется от 0,0099 до 0,029, то Яэ имеет меньшие значения (0,0078—0,0236). В этих же опытах непомерно широк диапазон изменения коэффициента k3: от 1,04 до 1,65. Однако крайние-

значения Як и Яэ носят явно случайный характер и можно считать,, что наиболее вероятны значения 1,16—1,27. Из тех же соображе­ний, отбрасывая значения Як = 0,0099 и Яэ = 0,0078, очевидно, в общем случае более вероятен диапазон 0,015—0,029 для Як и 0,012—0,023 для Яа. Заметим, что данные, полученные в опытах с трубами для электробурения, находятся как бы посредине для отмеченных, наиболее вероятных пределов Як и Яэ. Учитывая пол­ную неопределенность положения кабеля внутри трубы, можно* ‘ признать такие значения Якаб вполне удовлетворительными.

Интересно сопоставить данные опытов в трубах с эксцентрич­ным сечением с результатами теоретических данных с целью оп­ределения зоны заиления при турбулентном режиме.

Принимая во внимание, что коэффициент заил’ения kz=/k3,„ воспользуемся данными экспериментов различных авторов и най­дем значения kz для труб с соотношением диаметров а = 0,447— 0,676 (табл. 15).

Таблица 15 •

Если иметь в виду, что, согласно теоретическим положениям, k2 в диапазоне а = 0,45—0,70 может иметь значения от 0,73 до 0,83, следует признать, что данные опытов вполне удовлетвори­тельно согласуются с теоретическими расчетами, тем самым под­тверждая правильность принятой схемы. Отклонения наблюда­ются лишь для значений, помеченных в табл. 15 звездочкой и соответствующих опытам с трубами, которые были подвержены сильной коррозии. ‘

Комментарии запрещены.