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]
G =ð V gð
s s
" siła wyporu hydrostatycznego W, działającego w górę [N]
W =ð Vsgð
p
" siła tarcia T, powstała między przepływającą płuczką a okruchem skalnym
działająca w górę [N]
T
W
G
Ciężar okrucha skalnego w płuczce Gp ujmujący dwa pierwsze
obciążenia, wyraża się wzorem:
Teoria
Siłę tarcia okrucha skalnego zanurzonego w płuczce wyraża się wzorem:
Re - 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 siÄ™ 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 Qz 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, majÄ…c dane:
Zadanie 1
Wymagany strumień objętości płuczki Qz 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 Fp = 0,0176 m2,
" ciężar właściwy okruchów skalnych łs =25 kN/m3,
" ciężar właściwy płuczki wiertniczej łp =10,5 kN/m3,
" średnia średnica okruchów skalnych do =0,006 m,
" wymagana prędkość wynoszenia zwiercin c =0,095 m/s,
" współczynnik korekcyjny e =1,2,
" liczba Reynoldsa Re =3000.