The procedure for determining pressure losses in washing fluid flow in hydraulic system of the core barrel

Abstract

Purpose. Development of calculation procedure and analysis of pressure losses in the flow of washing fluid circulating through a hydraulic system of the core barrel. Methods. Theoretical analysis based on the methods of hydraulic calculation. Findings. An approach to computation of hydraulics processes is proposed herein. Design ratios have been developed in order to determine the pressure losses in the inner area of the core barrel and in the annular space, taking into account changes of the hydraulic system geometry by height of the barrel. The regularities of pressure loss change in the flow depending on the depth of the discharge ports are obtained. The influence of the core bit’s wear on pressure loss was studied. The efficiency of the hydraulic systems of core bits 01А3-76 and БС33-76 was analysed. Originality. It is proved that the existing recommendations for determining the pressure losses in the hydraulic system of the core barrel give conservative values of this parameter. The proposed method of determining the pressure losses, as distinct from the known, is sensitive to the design features of the barrel and core bits. For the in first time, the developed procedure takes into account pressure changes in the hydraulic system during the run due to the core bit wear. It is shown that the loss of pressure during the run can be used as an indicator of the core bits’ wear. Practical implications. The proposed method allows to determine more precisely the necessary pump rate in developing borehole drilling technology. The suggested calculation procedure can be used to design the flushing system of new core bit concepts as well.

Мета. Розробка методики дослідження та аналіз втрат тиску в потоці промивальної рідини, що циркулює крізь гідравлічну систему колонкового снаряду. Методика. Теоретичний аналіз на основі методів гідравлічного розрахунку. Результати. Запропоновано підхід до розрахунку та отримані розрахункові співвідношення для визначення втрат тиску всередині колонкового снаряду та у затрубному просторі з урахуванням зміни геометрії гідравлічної системи по висоті колонкового снаряду. Отримано закономірності змін втрат тиску у потоці залежно від глибина промивальних каналів. Досліджено вплив зносу коронки на втрати тиску. Виконано порівняльний аналіз ефективності гідравлічної системи для коронок 01А3-76 та БС33-76. Наукова новизна. Доведено, що існуючі рекомендації із визначення втрат тиску в гідравлічній системі колонкового снаряду дають занижені значення цього параметру. Розроблена методика визначення втрат тиску, на відмінну від відомих, враховує конструктивні особливості колонкового снаряду та бурових коронок. У запропонованій методиці вперше враховано зміни тиску в гідравлічній системі протягом рейсу, що обумовлюється зносом коронки. Показано, що втрати тиску протягом рейсу можуть використовуватися як показник зносу коронки. Практична значимість. Використання запропонованої методики дає змогу більш точно визначати необхідну подачу бурового насоса при проектуванні буріння свердловини. Запропонована методика може використовуватися для проектування промивальної системи нових конструкцій бурових коронок.

Цель. Разработка методики исследования и анализ потерь давления в потоке промывочной жидкости, циркулирующей через гидравлическую систему колонкового снаряда. Методика. Теоретический анализ на основе методов гидравлического расчета. Результаты. Предложен подход к расчету и получены расчетные соотношения для определения потерь давления внутри колонкового снаряда и в затрубном пространстве с учетом изменения геометрии гидравлической системы по высоте колонкового снаряда. Получены закономерности изменения потерь давления в потоке в зависимости от глубины промывочных каналов. Исследовано влияние износа коронки на потери давления. Выполнен сравнительный анализ эффективности гидравлической системы для коронок 01А3-76 и БС33-76. Научная новизна. Доказано, что существующие рекомендации по определению потерь давления в гидравлической системе колонкового снаряда дают заниженные значения этого параметра. Разработанная методика определения потерь давления, в отличие от известных, учитывает конструктивные особенности колонкового снаряда и буровых коронок. В предложенной методике впервые учтены изменения давления в гидравлической системе в течении рейса, которые обусловлены износом коронки. Показано, что потери давления в течении рейса могут использоваться как показатель износа коронки. Практическая значимость. Использование предложенной методики позволяет более точно определять необходимую подачу бурового насоса при проектировании технологии бурения скважины. Предложенная методика может использоваться при проектировании промывочной системы новых конструкций буровых коронок.