ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» Кафедра Бурения скважин Расчетно-графическое задание №3 Вариант 2 По дисциплине: Гидроаэромеханика и теплообмен в бурении Тема: "Расчет производительности и диаметра давления нагнетания бурового насоса" Автор: студент группы РТ-17 Верещагин И.И/ / (подпись) (Ф.И.О.) ДАТА: Проверил: доцент кафедры БС / (подпись) Санкт-Петербург 2020 Страупник И.А./ (Ф.И.О.) Толщина Проходной Длина Глубина Диаметр Плотность стенки, диаметр трубы, бурения, бурения, Раствор раствора, мм замка, мм м м мм кг/м3 № Тип БТ 12 СБТН50 5,5 28 1,5 450 76 Н/Н 1200 Vвосх = 0,5 м/с Kз = 1,1 1. Эквивалентный диаметр: 𝐷э = 𝑑бт = 0,050 − 0,0055 = 0,0445 м 2. Расход промывочной жидкости: 𝜋 2 𝜋 м3 𝑄 = 𝑘 ∙ 𝑉восх (𝐷скв − 𝐷н2 ) = 1,1 ∙ 0,5 ∙ ∙ (0,0762 − 0,0502 ) = 1,415 ∙ 10−3 4 4 с л = 85 мин 3. Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в бурильных, утяжеленных трубах, нагнетательном шланге, сальнике и ведущей: 𝑉 2𝜌 ∆𝑃экв = 𝜆1 (𝑙 + 𝑙экв ) 2𝐷э бт Средняя по сечению канала потока скорость движения жидкости: 𝑉= 𝑄 4∙𝑄 4 ∙ 1,415 ∙ 10−3 м = = = 0,91 2 2 𝑆 𝜋 ∙ 𝐷э 𝜋 ∙ 0,0445 с Эффективная вязкость: 𝜇эф = 𝜇 + 0,17 𝜏0 𝐷э 4 ∙ 0,0445 = 0,02 + 0,17 = 0,05325 𝑉 0,91 Число Рейнольдса: 𝑅𝑒 = 𝑉𝐷э 𝑝 0,91 ∙ 0,0445 ∙ 1200 = = 912 𝜇эф 0,05325 Безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления в бурильных трубах: 𝜆1 = 64 64 = = 0,07 𝑅𝑒 912 Эквивалентная длина бурильных труб: 𝑙вт 𝑙нш 𝑙с 14 20 0,04 5 𝐿экв = 𝑑вн ( 5 + 5 + 5 ) = 0,04455 ( + + ) = 44 м 5 5 𝑑вт 𝑑нш 𝑑с 0,108 0,038 0,065 0,912 ∙ 1300 = 0,07 ∙ ∙ (450 + 44) = 418274 Па = 0,42 Мпа 2 ∗ 0,0445 ∆𝑃экв 4. Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в соединениях бурильной колонны: ∆𝑃соед. 𝑉2 ∙ 𝜌 =𝜉∙ ∙𝑛 2 Безразмерный коэффициент местного сопротивления: 2 2 𝑑бт 2 0,0445 2 𝜉 = 𝑎 ∙ [( ) − 1] = 2 ∙ [( ) − 1] = 4,65 𝑑0 0,028 Число соединений в колонне бурильных труб: 𝑛=( 𝑙бт 450 )+1=( ) + 1 = 301 𝑙1 1,5 ∆𝑃соед. 0,912 ∙ 1300 = 4.65 ∙ ∙ 301 = 753382 Па = 0,75 МПа 2 5. Давление на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в кольцевом пространстве: ∆𝑃кп = 𝜆кп ∙ 2 𝑉восх. ∙ 𝜌′ ∙ 𝑙бт 2 ∙ 𝐷э′ Средняя плотность жидкости, обогащенной шламом: 𝜌′ = 1,03 ∗ 𝜌 = 1365 кг/м3 Эквивалентный диаметр канала потока: 𝐷э′ = 𝐷скв − 𝐷н = 0,076 − 0,050 = 0,026 м Число Рейнольдса’: 𝜏0 𝐷э 4 ∙ 0,026 𝜇′эф = 𝜇 + 0,17 = 0,02 + 0,17 = 0,05536 𝑉восх 0,5 𝑅𝑒′ кп 𝑉восх ∙ 𝐷э′ ∙ 𝜌′ 0,5 ∙ 0,026 ∙ 1365 = = = 320 𝜇′эф 0,05535 Безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления в кольцевом пространстве: 𝜆кп = 14,6 = 0,08 ′ )0.9 (𝑅𝑒кп 0,42 ∙ 1365 ∆𝑃кп = 0,08 ∙ ∙ 450 = 151200 Па = 0,15 МПа 2 ∙ 0,026 6. Давление на преодоление гидравлических сопротивлений в колонковом снаряде и коронке: 𝑃при = 300000 Па = 0,3 МПа 7. Давление нагнетания насоса: 𝑃наг = 𝑘 ∗ (∆𝑃экв + ∆𝑃соед. + ∆𝑃кп + ∆𝑃ПРИ ) = 1,3 ∗ (0,42 + 0,75 + 0,15 + 0,3) = 1,3 ∗ 1,62 = 2,62 Мпа Вывод По полученным данным – Pнаг = 2,62; Q = 85 л/мин = 5.1 м3/час. Для промывки скважины подойдут насосы: НБ3-120/40; НБ4-160/63; НБ3-120/40 НБ4-160/63
