Оптимальный расход

В предыдущих разделах мы рассмотрели определение максимально и минимального расхода для данного приложения. Теперь мы установим оптимальный расход. Отметьте, что на данном этапе у нас определено, что минимальный расход меньше максимального, и оптимальный расход находятся между двумя этими значениями. Такая ситуация складывается не всегда, как мы увидим далее.

Представьте циркуляционную систему – стояк, вертлюг, буровой инструмент с КНБК (но без долота) и затрубное простраство. Перепад давления такой системы может быть определен по следующей формуле:

P = k´Qⁿ

Где, k – константа, величены перечисленных выше компонентов и свойств бурового раствора, Q – расход. Экспонента n зависит от реологических свойств раствора, но обычно принимает 1.85. Таким образом, если мы удвоим расход, давление возрастет почти в 4 раза. Это показывает первый график справа.

Гидравлическая мощность, одна из наших целей для оптимизации, прямопропорциональна величине расхода и перепаду давления, поэтому мы видим, ее схожий рост по экспоненте при увеличении расхода.

Перейдем теперь от циркуляционной системы к насосам. Какую гидравлическую мощность они могут выдать? Представьте насос(ы), работающий при максимальном давлении, допустим работая через регулируемый штуцер. При увеличении расхода гидравлическая мощность, выдаваемая насосом, вырастает в прямой пропорции: при 10% увеличении расхода гидравлическая мощность также увеличится на 10%.

Теперь, если мы соединим эти два графика, то увидим гидравлическую мощность необходимую для циркуляции в системе (без долота) и гидравлическую мощность, выдаваемую насосом (смотри график ниже). Разница между этими двумя линиями показывает, сколько гидравлической мощности остается на долото. При увеличении расхода остаточная гидравлическая мощность также увеличивается. Тем не менее, потери давления в системе также возрастают по экспоненте и в действительности остаточная гидравлическая мощность не увеличивается.

Мы увидим это более наглядно, если уберем гидравлическую мощность системы из доступной (график снизу, справа). Теперь, ясно видно как гидравлическая мощность (свободная для долота) увеличивается при увеличени расхода, а затем, после того, как вся для работы всей системы ее требуется значительно больше, падает.

При максимальном значинии гидравлической мощности на долото находится оптимальное значение расхода. Также можно сказать, что он достигнут, если 64% перепада давления приходится на долото. Размер насадок, затем, выбираются, чтобы при данном оптимальном расходе, обеспечить максимум из доступной гидравлической мощности.

Схожий расчет и для максимального гидромониторного эффекта. При оптимальном расходе он достигается, когда 49% общего перепада системы приходится на долото.

Дата добавления: 2015-05-26