Режимы течения жидкости

а) Ньютоновская жидкость.

Выделяют ламинарный(при малой скорости) и турбулентный (при высокой скорости) режимы течения (рис. 4, а и б).

ω = 0 ω = 0 1 ω = 0 3

а) б) 2 в) 2

Рис. 4. Режимы течения жидкости:

а) – ламинарный; б) – турбулентный; в) – структурный; 1 – пристенный условно ламинарный подслой; 2 – ядро потока; 3 – градиентный слой; ω – местная скорость жидкости.

При ламинарном течении жидкость движется кольцевыми слоями, упорядоченно, не перемешиваясь. Ламинарно могут двигаться пластовые жидкости (нефть, вода) к скважине и масла в гидросистемах буровых установок. Ламинарное течение промывочных жидкостей в скважине почти не встречается. Ламинарное течение характеризуется низкой скоростью движения.

При турбулентном течении частицы жидкости движутся неупорядоченно, хаотически, жидкость интенсивно перемешивается, слои отсутствуют. В пристенном подслое течение близко к ламинарному. Промывочная НЖ в скважине движется почти всегда турбулентно. Для турбулентного течения характерны высокие скорости движения.

б) Бингамовская жидкость.

Различают структурный (при малой скорости) и турбулентный (при высокой скорости) режимы течения (рис. 4, б и в).

При структурном течении (это разновидность ламинарного течения) в градиентном слое жидкость движется ламинарно, а в ядре потока – как единое твёрдое тело.

Турбулентный режим рассмотрен выше.

Промывочная БЖ в скважине может двигаться как структурно, так и турбулентно.

Для определения режима течения НЖ рассчитывают безразмерное число Рейнольдса Re и сравнивают его с минимальным опытным значением критического числа Рейнольдса Re_кр. Если Re ≥ Re_кр, режим течения турбулентный, если Re < Re_кр – ламинарный или структурный.

где u – средняя скорость жидкости, м/с; d – диаметр потока, м; m₀ -абсолютная вязкость, Па × с.