Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
ФГБОУ ВО «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе»
(МГРИ)
_________________________________________________________________________
ФАКУЛЬТЕТ ТЕНОЛОГИИ РАЗВЕДКИ И РАЗРАБОТКИ
КАФЕДРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
Методические указания к выполнению практической работы №1
по предмету
«Механика сплошных сред »
на тему:
«Расчет гидравлических потерь при движении бурового раствора»
МОСКВА, 2020 г.
В процессах промывки и цементирования скважин при движении бурового раствора по трубам и в затрубном пространстве (см. рисунок 1) возникают местные и линейные гидравлические потери давления. Местные гидравлические потери возникают на клапанах, в местах разворота потока, в сужениях труб и в др. случаях. Линейные гидравлические потери - это потери на трение при течение бурового раствора по длине канала. На основании значений суммарных гидравлических потерь рассчитывается необходимое давление на входе в бурильную колонну и осуществляется подбор насосного оборудования для промывки скважины.
Рис. 1. Схема движения бурового раствора в скважине
dв1 – внутренний диаметр БТ; dн1 – наружный диаметр БТ; dв2 – внутренний диаметр УБТ; dн2 – наружный диаметр УБТ; Dскв – диаметр скважины; L1 – длина БТ, L2 – длина УБТ.
На рисунке представлена схема прямой промывки скважины, когда промывочная жидкость, первоначально поступает в бурильные трубы (БТ) – участок 1, затем циркулирует в утяжеленных бурильных трубах (УБТ) – участок 2, выходя через породоразрушающий инструмент – поступает в кольцевое пространство между стенками скважины и наружным диаметром УБТ – участок 3, зачет между стенками скважины и наружным диаметром БТ – участок 4.
Задание: Найти величину суммарных гидравлических потерь при установившейся циркуляции бурового раствора по трубам и в затрубном пространстве скважины. Компоновка бурильной колонны состоит из утяжеленных бурильных труб (УБТ) и бурильных труб (БТ).
Исходные данные:
| Наименование параметра | Значение |
| Плотность, кг/м3 | |
| Динамическое напряжение сдвига, Па | |
Пластическая вязкость, Па  с
| |
| Подача насосов, м3/с | |
| Диаметр скважины, м | |
| Бурильные трубы: | |
| Наружный диаметр, м | |
| Внутренний диаметр, м | |
| Длина, м | |
| Утяжеленные бурильные трубы: | |
| Наружный диаметр, м | |
| Внутренний диаметр, м | |
| Длина, м |
Решение:
Вычисляем параметры в трубах
1. Определение средней скорости потока:
где Q – это подача насоса, м3/с; dв – внутренний диаметр, м.
2. Вычисление параметра Сен-Венана для трубы:
где 
– динамическое напряжение сдвига, Па; 
– внутренний диаметр, м; 
– пластическая вязкость, Па с; 
– средняя скорость потока м/с.
Параметр Сен-Венана – величина безразмерная, так как:
Параметр Сен-Венана учитывает силы трения в трубопроводе.
3. Вычисление обобщенного параметра Рейнольдса:
где 
– плотность, кг/м3; – средняя скорость потока м/с; – внутренний диаметр, м; – пластическая вязкость, Па с; 
- число Сен-Венана, для трубы.
Параметр Рейнольдса характеризует отношение кинетической энергии потока жидкости (газа) и напряжения сдвига. На основе этого параметра определяется режим течения.
Для круглого сечения необходимо сравнить расчетное значение параметра Рейнольдса с величиной 2100, характерной для потока воды в канале круглого сечения. Если расчетное значение получилось менее 2100, значит режим течения ламинарный. Если расчетное значение больше или равно 2100 – режим течения турбулентный.
4. В зависимости от режима течения определяется коэффициент сопротивления:
Коэффициент гидравлических потерь показывает потери удельной энергии в трубе. Величина безразмерная.
5. Рассчитаем потери давление в трубе:
