Расчеты потерь давления на трение при движении ньютоновских жидкостей
Расчеты потерь давления на трение при движении ньютоновских жидкостей ведутся по формуле Дарси-Вейсбаха:
, (3.17)
где λ - коэффициент гидравлического сопротивления,
определяемый по соответствующим формулам в зависимости
от режима (ламинарный или турбулентный) течения жидкости
и от численного значения критерия Рейнольдса (Re);
L - длина пути течения жидкости;
dэкв - эквивалентный диаметр канала течения. Если канал течения
круглый, то dэкв= d (здесь d - внутренний диаметр труб колонны НКТ). Если канал течения кольцевой, то dэкв = D - dнар (здесь D – внутренний диаметр труб обсадной колонны, dнар – наружный диаметр труб колонны НКТ);
V - линейная скорость течения жидкости;
ρж - плотность ньютоновской жидкости.
Для ламинарного течения ньютоновской жидкости (Re < 2300) коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле:
. (3.18)
Формула для определения численного значения критерия Рейнольдса имеет вид:
, (3.19)
где μж – коэффициент динамической вязкости ньютоновской жидкости.
Для турбулентного течения, в пределах изменения 2300 < Re < 100000, можно пользоваться формулой:
. (3.20)
При Re > 100000 коэффициент гидравлического сопротивления рекомендуется определять по формуле Г.К. Филоненко:
. (3.21)
При течении жидкости в кольцевом пространстве возникают дополнительные потери давления из-за эксцентричного расположения колонны НКТ в обсадной эксплуатационной колонне, из-за сужения кольцевого пространства против муфтовых соединений труб колонны НКТ, из-за шероховатости и загрязненности поверхности НКТ. Чтобы учесть дополнительные потери давления в процессе течения ньютоновской жидкости существуют соответствующие формулы. Однако в реальных условиях точных знаний о состоянии поверхности каналов, по которым течет жидкость в скважине, нет. Поэтому, для простоты расчетов, можно рекомендовать следующий прием: увеличить полученное по формулам (3.20) или (3.21) численное значение коэффициента гидравлического сопротивления на 30 %.