ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Движение тел в восходящем потоке жидкости из "Гидравлика " Задача о движении тел в восходящем потоке жидкости представляет значительный практический интерес и возникает, например, при бурении нефтяных и газовых скважин, при выносе разбуренной породы на поверхность земли. [c.164] Подчеркнем, что все современные промышленные способы бурения как одну из обязательных технологических операций предусматривают промывку забоя. На практике для этой цели применяют специальные промывочные жидкости (обычно глинистые растворы), которые подают буровыми насосами в циркуляционную систему буровой скважины. Жидкости проходят по колонне бурильных труб (вращая вал турбобура при турбинном способе бурения), выходят через промывочные отверстия долот к забою и поднимаются далее по кольцевому межтрубному пространству к устью скважины. При этом поток промывочной жидкости подхватывает с забоя разбуренную породу, увлекает с собой твердые частицы и перемещает их в том же направлении — по вертикали снизу вверх. [c.164] Основной величиной, подлежащей при этом определению, обычно является критическая скорость восходящего потока (или так называемая скорость витания) — скорость течения жидкости, при которой твердые частицы остаются во взвещен-ном состоянии, т. е. не увлекаются вверх и не падают вниз. [c.164] Определим эту скорость. Для этого рассмотрим твердое тело А объемом V, которое находится в потоке жидкости, поднимающейся вертикально вверх (рис. 4.52). Пусть плотность тела будет рт, плотность жидкости рж, средняя скорость ее течения Иж- На рассматриваемое тело действуют следующие силы сила тяжести (вес) С = рт У, подъемная архимедова сила / = ржЯ направленная по вертикали снизу вверх, и сила сопротивления, определяемая по общей формуле сопротивления при обтекании тел = и направленная вертикально вверх. [c.164] Эта скорость и будет критической. [c.165] Анализ формулы (4.139) показывает, что с уменьшением разности плотностей тела и жидкости (например, при утяжелении глинистого раствора) критическая скорость будет меньше и, следовательно, при одном и том же значении критической скорости во взвешенном состоянии будут удерживаться тела большего критического размера. [c.165] В действительности выносимые жидкостью тела (например, частицы разбуренной породы) имеют неправильную форму, что делает невозможным точное решение задачи. Поэтому при практических расчетах тело обычно заменяют некоторым эквивалентным шаром, имеющим одинаковый с ним объем. При этом следует учесть, что из всех тел, за исключением удлиненного эллипсоида, шар обладает наименьщим коэффициентом сопротивления (см. табл. 4.8), ввиду чего вычисленная указанным методом критическая скорость будет больше, а критические размеры тела меньше действительных. [c.165] Необходимо подчеркнуть, что на процесс выноса разбуренной породы определенным образом влияет неравномерность распределения скоростей по сечению потока. Основная масса частиц обычно выносится центральными струями потока, имеющими наибольшие скорости. Часть частиц, попавших в зону малых скоростей (у стенок), может вообще не выноситься.Поэтому наиболее совершенная промывка скважины происходит при турбулентном режиме, когда вследствие турбулентного перемешивания неравномерность распределения скоростей существенно сглаживается. [c.165] Вернуться к основной статье