Системы промывки лопастных долот

Обычная система промывки лопастного долота включает внутрен­нюю полость корпуса и промывочные отверстия (см. рис. 1).

Число отверстий совпадает с числом лопастей. Струя жидкости, формируемая системой промывки, направляется на забой перед передней гранью лопасти. Пересечение осей струй с забоем обра­зует окружность радиусом 2/3 R_д (R_д — радиус долота). Эффек­тивность очистки забоя от шлама зависит как от общего коли­чества промывочной жидкости, так и от воздействия струи на породу.

Воздействие струи на породу характеризуется гидродинамиче­ским давлениемгде k_д — коэффициент пропорциональности; v_и — скорость истечения жидкости из отверстия долота, v_и — скорость истечения жидкости из отверстия долота.

Исследования показали, что влияние увеличения скорости ис­течения становится существенным при v_и >60 м/с. Однако эрози­онный износ стенок отверстий в стальном корпусе долота не позволяет повысить скорость истечения более 30 м/с.

Потери напора на долоте рассчитывают по формуле истечения жидкости из отверстия

где R_д — потеря напора (перепад давления) на долоте; ρ₁—плот­ность промывочной жидкости; а — коэффициент расхода.

Коэффициент расхода отражает потери энергии потока в си­стеме промывки. Следовательно, чем выше, и, тем выше гидроди­намическое совершенство системы. Коэффициент μ, всегда меньше единицы. Промывочные отверстия в виде сверления с острыми кромками (см. рис.1) имеют весьма низкий коэффициент расходаПовысить μ можно путем оформления конического входа (например, раззенковкой отверстия) до 0,8— 0,9 [24].

Гидромониторная система промывки отличается от обычной установкой в промывочных отверстиях долота гидромониторных узлов (ГМУ) с целью предупреждения размыва корпуса при высоких скоростях истечения жидкости. Долота с такой системой промывки называются гидромониторными. На рис. VIII.3 приве­дены конструкция и крепление ГМУ в корпусе 5 долота. ГМУ включает минералокерамическую насадку 4, уплотнение в виде двух резиновых колец 3 круглого сечения, фигурную шайбу 1, входящую буртом в паз корпуса долота, и стопорный болт 2, удер­живающий шайбу от выпадения из пазов корпуса долота.

Насадка имеет скругленную кромку на входном участке H₁, конический участок сжатия струи H₂ с углом при вершине кону­са 13°30' и цилиндрический участок H₃ диаметром d_o.

Струя жидкости после выхода из насадки встречает значитель­ное сопротивление движению со стороны окружающей ее жидко­сти, расширяется и быстро теряет скорость. Чтобы расширение струи было минимальным, длина цилиндрического участка H₃ дол­жна быть больше 0,5 d₀. Наи­большая потеря скорости на пери­метре струи и наименьшая — на оси. Область, в которой ско­рость остается постоянной, на­зывается ядром струп (на рис. VIII.3 ядро показано пунктиром). Длина ядра струи l_о, по данным [24], составляет около 5d₀. Чтобы получить наибольший гидромо­ниторный эффект, необходимо стремиться к минимальному рас­стоянию l от нижнего торца на­садки до забоя. Это расстояние ограничено опасностью размыва крепления насадки и корпуса долота отраженным от забоя по­током жидкости.

Дата добавления: 2014-01-07