Компьютерное проектирование промывки скважин 6 страница

Рисунок 3.38 – Влияние пластической вязкости на локальную скорость

в узкой части кольцевого зазора

- касательное напряжение, действующее на нижнюю стенку скважины (t_нс) при уменьшении пластической вязкости возрастает, однако при изменении вязкости в 20 раз касательное напряжение меняется всего на 4,6%;

- возрастание локальной скорости в узкой части затрубья при уменьшении пластической вязкости вызвано увеличением скорости сдвига на нижней стенке скважины (рисунок 3.39), о чем свидетельствует совпадение форм зависимостей на рисунках 3.38 и 3.39;

- все перечисленное является следствием разжижения жидкости в области щелевых зазоров и вблизи оси потока, где скорости сдвига достаточно низкие, что иллюстрируется рисунками 3.41 и 3.42.

Рисунок 3.39 – Влияние пластической вязкости на скорость сдвига

на нижней стенке горизонтальной скважины в узкой части затрубья

Рисунок 3.40 – Влияние пластической вязкости на эффективную вязкость

на нижней стенке горизонтальной скважины в узкой части затрубья

Рисунок 3.41 – Влияние пластической вязкости на среднюю объемную

эффективную вязкость в кольцевом пространстве скважины

Таким образом, пренебрежение определением пластической вязкости при реометрии промывочной жидкости ведет к ошибкам вычисления локальной скорости, имеющей принципиальное значение для транспорта шлама и предотвращения образования сальников на инструменте при эксцентричном расположении бурильной колонны. Пластическая вязкость и локальная скорость связаны степенной зависимостью , поэтому при увеличении в 20 раз уменьшается в 16,8 раза, соответственно ошибка составляет 1..2 порядка. Из этого следует, что при строительстве сложных скважин с большими зенитными углами нельзя использовать, во-первых, двухпараметровые реологические модели такие как «Power-Law» и, во-вторых, вискозиметры не способные проводить измерения при скоростях сдвига менее 0,3 с^-1. В противном случае значителен риск возникновения осложнений, связанных с зашламлением ствола скважины.

Полагая необходимость повышения эффективности транспортировки шлама на горизонтальном участке, приходим к выводу о необходимости увеличения с этой целью локальной скорости в узкой части затрубъя при сохранении величины касательных напряжений на нижней стенке скважины, что, в свою очередь, требует снижения пластической вязкости. В соответствии с рисунком 3.39, желательно поддерживать пластическую вязкость на уровне менее 10 Па×с, стремясь к как можно меньшим ее значениям. При этом ограничений, связанных с гидродинамическим давлением, данный путь не накладывает, так как пластическая вязкость промывочной жидкости не влияет на величину удельных потерь давления.

Список литературы

1 Gresho, P.M. Incompressible Flow and the Finite Element Method. Volume 1-2/ P.M. Gresho, R.L. Sani – New York: John Wiley & Sons, 2000.

2 Pironneau, O., Finite Element Methods for Fluids/ O. Pironneau – New York: John Wiley & Sons, 1989.