Изчисляване на загубите на налягане в елементите на циркулационната система
Стойността на общата загуба на налягане ΔР по време на движението на промивната течност в елементите на циркулационната система се определя от израза
, (4.7)
където Σ(ΔRtr), Σ(ΔRKP) са загуби на налягане, дължащи се на триене по дължината в тръбите и пръстена, Pa;
Σ(ΔРМТ), Σ(ΔРМК) са загуби на налягане в местните съпротивления в тръбите и пръстена, Pa;
ΔР0 - загуба на налягане в земния тръбопровод, Pa;
ΔPT е спадът на налягането в турбобора, Pa;
ΔРД — загуба на налягане в отворите на свредлото, Pa.
4.5.1. За да се изчисли загубата на налягане по време на движението на промивната течност в тръбите и пръстеновидния канал, е необходимо да се определи режимът на потока, в зависимост от това коя е избрана една или друга формула за изчисление. За да направите това, изчислете стойността на критичния дебит на промивната течност Vcr, при която настъпва преходът от структурния режим към турбулентния. Тази скорост за вископластични течности се определя от съотношението
, (4.8)
където η е пластичният (динамичен) вискозитет на промивната течност, Pa*s;
τ0 - динамично напрежение на срязване, Pa.
Когато течността тече вътре в сондажната колона, стойността dr се приема равна на вътрешния диаметър на сондажните тръби - dw, в пръстена dr се определя като разликата между диаметъра на сондажа dс и външния диаметър на сондажните тръби dн.
Ако средната скорост на флуида в тръбите: VT или в пръстеновидното пространство Vkp е по-голяма от изчислената стойност Vkr, то режимът на течението е турбулентен. В противен случай движението се извършва в структурен режим.
(4,9)
Стойностите на VT и VKP се определят по формулите:
(4.10)
където dв и dн са вътрешният и външният диаметър на сечението на сондажната колона,
състоящ се от тръби с еднакъв размер, m.
При режим на турбулентен поток загубите на налягане по дължината на канала се намират с помощта на формулата на Дарси-Вайсбах:
а) вътре в сондажни тръби (4.11)
б) в пръстена
(4.12)
къдетоlе дължината на участък от сондажна тръба със същия диаметър dw или dn, m;
и —коефициенти на хидравлично съпротивление на триене в тръбите и пръстена. Техните стойности трябва да се изчислят по формулите:
(4.13)
(4.14)
Формули (4.13) и (4.14) са експериментални за течения в тръби и пръстеновидно пространство на вискозен флуид в турбулентен режим. Ние обаче ги използваме и за вископластични течности, тъй като няма напълно експериментално потвърдени формули за тях.
Ако грапавостта на стената е известна, следва λt или λkp
изчислете по формулата на Алтшул:
,
където ke е абсолютната еквивалентна грапавост;
dr е хидравличният диаметър.
Фигура 1 - Криви на зависимост β = β (S) за тръби
кръгло (1) и пръстеновидно (2) напречно сечение
В случай на структурен режим на течение формулите за определяне на загубите на налягане по дължината на канала имат формата:
където β = βt и β = βkp са коефициенти, чиито стойности могат да бъдат определени от графиката на фигура 1, като предварително се изчисли числото на Saint-Venant за ST тръби или пръстеновидното пространство Skp, като се използват формулите:
Формули (4.10), (4.12), (4.14), (4.16) определят загубата на налягане в пръстеновидния канал между стените на сондажа и турбобора. В този случай стойностите на dн иlвъв формулите ще съответстват на външния диаметър на тялото на турбобора dt и неговата дължинаlt.
4.5.2. Локалните загуби на налягане от шлюзове в пръстена се намират от израза
къдетоlm е средната дължина на тръбата втази секция на сондажната колона, m;
dzn е външният диаметър на блокировката, m;
l— дължина на секция сондажна тръба със същия размер, m.
За участък от сондажна колона, състоящ се от тръби с вътрешни изкривявания, загубата на налягане в локалното съпротивление вътре в тръбите се изчислява по формулата:
където dv е най-малкият вътрешен диаметър на блокировката, m.
При извършване на изчисления в контролната работа стойносттаlТможе да се приеме равна на 12 m.
4.5.3. Загубата на налягане в наземния тръбопровод се определя от израза
където ag , am, av, ak са коефициентите на хидравлично съпротивление на различни тръбопроводни елементи, взети от таблица 1.
4.5.4. Спадът на налягането в турбоборшината се изчислява въз основа на кинематичното подобие по формулата
където Δ Ртн, Qтн са референтните данни на турбобора в номиналния му режим на работа върху течност с известна плътност pc.