Analiza warunków

wynoszenia zwiercin

Opracowała:

mgr inż. Angelika Druzgała

Teoria

Na okruch skalny zanurzony w płuczce wiertniczej działają trzy siły:

• ciężar własny G, działający pionowo w dół [N]

• siła wyporu hydrostatycznego W, działającego w górę [N]

• siła tarcia T, powstała między przepływającą płuczką a okruchem skalnym
działająca w górę [N]

G

V

s

s

 

W

V

s

p

 

W

G

T

Ciężar okrucha skalnego w płuczce G

p

ujmujący dwa pierwsze

obciążenia, wyraża się wzorem:

Teoria

Siłę tarcia okrucha skalnego zanurzonego w płuczce wyraża się wzorem:

R

e

- liczba Reynoldsa

Teoria

Jeśli wspomniana powyżej siła tarcia będzie mniejsza od ciężaru okrucha w płuczce,
to okruch będzie opadał na dno otworu ruchem jednostajnie przyspieszonym. Gdy
ciężar okrucha zanurzonego w płuczce będzie równoważony siłą tarcia, to okruch
będzie opadał ruchem jednostajnym z prędkością u.

Prędkość opadania okrucha skalnego w zakresie burzliwego przepływu płuczki
wyznacza się z wzoru (1 i 2):

Teoria

Po podstawieniu uzyskujemy:

Teoria

W rzeczywistości cząstki skalne nie maja postaci kulistej, dlatego też wartość
współczynnika K określa się dla danej cząstki z zależności:

Tym sposobem uzyskuje się wzór Rittingera na
prędkość opadania zwiercin dla burzliwego przepływu
płuczki w otworze wiertniczym w postaci:

Strumień objętości

Wymagany strumień objętości płuczki Q

z

zapewniający wynoszenie zwiercin w

przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego określa wzór:

Prędkość przepływu

Do wzoru na prędkość przepływu płuczki podstawiamy wzór na prędkość

opadania zwiercin.

Prędkość wynoszenia zwiercin

Wymagana prędkość wynoszenia zwiercin w przestrzeni pierścieniowej
otworu z uwzględnieniem mechanicznej prędkości wiercenia i dopuszczalnej
koncentracji zwiercin w płuczce określona jest wzorem:

Zadanie 1

Oblicz wymaganą prędkość przepływu i strumień objętości płuczki wiertniczej dla
zapewnienia wynoszenia zwiercin w przestrzeni pierścieniowej otworu
wiertniczego, mając dane:

Zadanie 1

Wymagany strumień objętości płuczki Q

z

zapewniający wynoszenie zwiercin w

przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego określa wzór:

Zadanie 1

Do wzoru na prędkość przepływu płuczki podstawiamy wzór na prędkość opadania

zwiercin.

Zadanie 1

Współczynnik a obliczono wg wzoru:

Przyjęto najczęściej występujący w otworach wiertniczych współczynnik korekcyjny e = 1,14

Wymagany strumień objętości płuczki zapewniający wynoszenie zwiercin przyjmuje postać:

Zadanie 2

Oblicz wymaganą prędkość wynoszenia zwiercin, aby nie przekroczyć zadanej koncentracji

zwiercin w płuczce, mając dane:

Zadanie 2

Wymagana prędkość wynoszenia zwiercin w przestrzeni pierścieniowej otworu z
uwzględnieniem mechanicznej prędkości wiercenia i dopuszczalnej koncentracji
zwiercin w płuczce określona jest wzorem:

Zadanie 3

Oblicz wymaganą prędkość przepływu i strumień objętości płuczki
wiertniczej

dla

zapewnienia

wynoszenia

zwiercin

w

przestrzeni

pierścieniowej otworu wiertniczego, mając dane:

• największe pole przekroju przestrzeni pierścieniowej F

p

= 0,0176 m

2

,

• ciężar właściwy okruchów skalnych γ

s

=25 kN/m

3

,

• ciężar właściwy płuczki wiertniczej γ

p

=10,5 kN/m

3

,

• średnia średnica okruchów skalnych d

o

=0,006 m,

• wymagana prędkość wynoszenia zwiercin c =0,095 m/s,
• współczynnik korekcyjny e =1,2,
• liczba Reynoldsa Re =3000.