Сравнение экспериментальных значений гидродинамического давления под грузом с расчетными

Давление жидкости	Скорость опускания, v	Расчетное давление
Н/м2	Н/м2	S1=6.0*10-4, м2	S2=50*10-4, м2	P1=2ru12, Па	R2=2ru22 Па
16, 7		0, 092	0, 033	16, 9	2, 18
33, 4		0, 138	0, 073		10, 6
50, 1		0, 152	0, 110	46, 2	24, 2
66, 8		0, 160	0, 23	51, 2	105, 8
83, 5		0, 180	0, 26	64, 8
116, 9		0, 250	0, 30
150, 3		0, 275	0, 33
217, 1		0, 34	0, 38
267, 2		0, 38	0, 40
317, 3		0, 4	0, 45

При спуске груза в скважину давление груза расходуется на вязкостное трение

(11.6)

местные потери давления на изменение направления движения потока

(11.7)

местные потери на сужение потока (упругий удар)

(11.8)

Суммарные потери давления

(11.9)

где u=u_c+u_в, l - коэффициент Дарси, 1 - длина груза; d - зазор между грузом и стенками скважины d = D-d; j₁ - коэффициент местного сопротивления жидкости при изменении направления потока, при повороте на 180° он равен для груза овальной формы j₁=1, 4, для груза без округления j₁=3; j₂ - коэффициент местного сопротивления жидкости при внезапном сужении потока.

Для ламинарного течения в соответствии с формулой Ф.П. Товстолеса

(11.10)

где В - опытный коэффициент; Re - число Рейнольдса.

Для турбулентного течения j₂ зависит от отношения сечений нисходящего и восходящего потоков S₂/S₁.

Экспериментальная проверка (табл.11.2) подтверждает справедливость формулы (11.9).

Коэффициентами j₁ и j₂ при значительной глубине скважин можно пренебречь, и тогда

(11.11)

где u=u_c+u_в.

При скорости спуска 0, 8 м/с бурового снаряда диаметром d=50 мм в скважину глубиной Н=1000 м, диаметром Д=60 мм, наполненную водой, при наличии переходника с обратным клапаном давление под колонковой трубой в соответствии с формулой (11.11) составит

Практическая скорость спуска будет определяться весом снаряда. Так, для бурильной колонны диаметром 50 мм, вес 1000 м труб составит 60, 5´ 1, 1´ 1000 = 66550 Н, а максимальное давление под колонковой трубой может быть не более

При таком весе скорость спуска бурильной колонны с обратным клапаном будет не более 0, 43 м/с.

Таблица 11.2

Сравнение экспериментальных значений гидродинамического давления под грузом с расчетными D=54 мм, d=50 мм, d=4 мм

Вес груза Р, Н	Скорость падения груза u1, м/с	Скорость восходящего потока	Скорость восходящего потока относительно груза	Давление жидкости под грузом , Па	Расчетное значение давления жидкости под грузом
0, 25	0, 011	0, 063	0, 074
1, 010	0, 041	0, 24	0, 281
1, 930	0, 060	0, 35	0, 415
2, 955	0, 070	0, 070	0, 470
4, 785	0, 095	0, 095	0, 645

Таким образом, при спуске снаряда под колонковой трубой создаются довольно высокие нагрузки. Кроме того, на стенки скважин действует значительной величины гидростатическая нагрузка столба жидкости. Так, для воды на глубине 1000 м давление жидкости составит pgН = 1000 х 9, 8 х 1000 = 9, 8 МПа.

Суммарное гидродинамическое плюс гидростатическое давление составит внушительную величину (около 16 МПа), способную создать гидроразрыв пласта и их интенсивное размывание трещин, особенно в породах невысокой прочности.