Расчет производительности и диаметра давления бурового насоса

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