Гидравлические расчеты добычных скважин и гидротранспорта (часть 2)

Потери напора при движении воды в скважине рассчитывают с использованием уравнений трубной гидравлики. Как показывают расчеты, во многих случаях, представляющих практический интерес для геотехнологических методов, число Рейнольдса составляет от 10в5 до 10в6. При таких его значениях наступает автомодельный режим движения, при котором потери напора не зависят от числа Re, т. е. от вязкости воды. Поэтому при расчете потерь напора в трубах практически безразлично, подается в скважину горячая или холодная вода.
Расчет потерь напора ΔНк в круглых трубах ведется по формуле Дарси-Вейсбаха

где λ - коэффициент, зависящий от числа Re и шероховатости труб.
Если скорость выразить через отношение расхода воды Q к площади поперечного сечения труб, формула Дарси-Вейсбаха примет вид

Значение λ для стальных обсадных труб находится в пределах 0,019-0,023. Для упрощенных расчетов можно принять λ=0,02, Учитывая это, можно представить последнюю формулу в удобном для расчетов виде

В добычных скважинах иногда движение воды происходит в зазорах между колоннами. Формула Дарси-Вейсбаха для кольцевого зазора имеет вид

Подставив значения величин п и g, а также выразив величины Q, h и d соответственно в метрах кубических в час, метрах и миллиметрах, получим

где D и d - соответственно диаметр внешней и внутренней труб. Значение λ для кольцевого пространства определяется по формуле Никурадзе

где Δ - шероховатость труб (для стальных труб Δ = 0,2 мм). Значения величины К изменяются для скважин диаметром 250 мм от 0,026 до 0,031; для ориентировочных расчетов можно принять
Для расчета приемистости добычных скважин необходимо знать гидрогеологические параметры залежи (напор, водопроводимость, пьезопроводность, расстояние до контура питания, глубину до воды, плотность подземных вод и нагнетаемого рабочего агента) и конструкцию скважины (диаметр, глубину).
Гидрогеологические условия залежи характеризуются коэффициентом N, который для условий стационарного режима является постоянной величиной, обратной удельному расходу q, т. е. расходу при репрессии, равной единице. Величина q определяется по формуле Дюпюи

где km - водопроводимость залежи, м2/сут.
В условиях неустановившегося движения величина q зависит от времени и для одиночной скважины в однородной залежи определяется по формуле Тейса

где а - пьезопроводность залежи; т - время от начала работы скважины.
Приведенная методика позволяет определить приемистость одиночной скважины. При работе группы скважин и наличии водоотлива расчеты следует проводить с учетом их взаимного влияния.
Для расчета гидравлического транспорта рабочих агентов на основе данных проекта (напор, необходимый на оголовке скважины, местные потери напора по длине трубопровода, радиус геодезических отметок установки насоса и скважин и высоты всасывания) определяется расчетный напор насосов и их расход, который зависит от годового (часового) расхода рабочих агентов и коэффициентов, учитывающих различные потери.
На основе знания необходимых расходов и напоров подбирается скорость течения продуктивных флюидов, осуществляется выбор диаметров трубопроводов и толщина их стенки.

---