- •Механика сплошной среды (60 часов)
- •1. Роль науки в механике сплошной среды [1]
- •1.1. Введение в механику сплошной среды
- •1.3. Области и разделы мсс
- •1.4. Основные задачи механики сплошных сред в бурении
- •1.5. Инструментарий мсс
- •2. Среды, применяемые и встречающиеся при бурении нефтяных и газовых скважин [2]
- •2.1. Основы течения сред
- •Вязкость
- •2.2. Типы жидкостей Ньютоновская жидкость
- •2.3. Буровые растворы и их технологические функции
- •2.4. Типы буровых растворов
- •2.5. Основные параметры бурового раствора
- •2.7. Примеси, загрязняющие буровой раствор
- •2.8. Оборудование для регулирования параметров раствора
- •3. Уравнения гидромеханики (мсс) [1]
- •3.1. Кинематика сплошной среды
- •3.2. Система дифференциальных уравнений потока жидкости
- •3.4. Общая система уравнений гидромеханики [3] Из вышеизложенного следует, что движение сплошной среды, определяемые фундаментальными физическими законами описывается системой уравнений:
- •4. Задачи Гидромеханики в бурении
- •4.1. Течение в щелевом канале
- •4.2. Течение в кольцевом канале и круглой трубе
- •4.3. Изменение забойного давления при спускоподъемных операциях в скважинах (спуск и подъем колоны труб с постоянной скоростью)
- •4.4. Влияние проницаемости стенки скважины на гидравлические потери
- •4.5. Влияние конфигурации сечения затрубного пространства скважины на гидравлические потери и другие показатели течения жидкости
- •4.6. Гидравлический удар в скважине
- •4.7. Отчистка ствола скважины от шлама
- •4.8. Определение скорости осаждения частиц
- •5. Уравнения механики деформированного тела (мдт)
- •5.1.Элементы теории деформаций
- •5.2. Динамические величины и элементы теории напряжений
- •5.3. Мгновенные уравнения состояния и критерии прочности
- •5.4. Временные уравнения состояния и критерии длительной прочности
- •5.5. Критерии разрушения на основе теории трещин
- •5.6. Общая система уравнений механики деформируемого твердого тела
- •6.2. Устойчивость горных пород в скважинах
- •Литература
- •Дополнительная литература
- •Темы рефератов (дополнительные темы для изучения)
Механика сплошной среды (60 часов)
1. Роль науки в механике сплошной среды [1]
1.1. Введение в механику сплошной среды
Механика сплошной среды (МСС) – наука о движении газообразных, жидких и твердых деформируемых тел.
Основой МСС являются подходы и методы, развитые теоретической механикой, которая рассматривает движения материальной точки, дискретных систем материальных точек и абсолютно твердого тела с изменяющимися расстояниями между ними во время движения.
Как и теоретическая механика, МСС инструментом исследования физических тел использует модели процессов или явлений. В ряде случает, например, при движении газов, процессы, проистекающие в деформируемых средах, тесно связаны с термодинамическими явлениями в этих средах. Поэтому в основе МСС лежат как законы теоретической механики, так и законы термодинамики.
МСС является теоретической базой для таких дисциплин как гидромеханика ньютоновских и неньютоновских жидкостей, газовая динамика, подземная гидромеханика, теория упругости, теория пластичности.
1.2. Основные положения
Гипотеза сплошности
Явления, рассматриваемые в МСС, носят макроскопический характер. Это позволяет не рассматривать молекулярное строение вещества, а рассматривать физические тела как сплошные среды. Газ, жидкость, твердое деформированное тело рассматривают как среду непрерывным образом заполняющая часть пространства, т.е. представляющая собой непрерывный континуум, состоящий из множества дискретных материальных точек.
С физической точки зрения принятие модели сплошности означает, что при макроскопическом описании всякий «бесконечно малый объем» содержит достаточно большое число молекул. Например, кубик воздуха с ребром 10-3 мм содержит 2*106 молекул. Отсюда видено, что предлагаемая идеализация не будет применимой лишь при очень больших разряжения. Газ и жидкость называют жидкостью, только газ – сжимаемая, а капельная жидкость –несжимаемая жидкость.
1.3. Области и разделы мсс
МСС возникла в связи с решением таких задач, как установление закономерностей при истечении жидкостей из сосудов, просачивание жидкости через грунт, прогиба балок, находящихся под нагрузкой и т.д. С помощью и на основе методов и данных, развитых в теоретической механике, в МСС рассматриваются движение тел с изменяющимися расстояниями между точками этих тел во время движения.
В настоящее время МСС (механику сплошной среды) разделяют на две крупные области МЖГ (механику жидкости и газа), которая именуется гидромеханикой, и МДТ механику твердо деформированного тела.
Гидромеханика включает в себя следующие разделы:
1) механика идеальной жидкости; 2) механика вязкой жидкости (или ньютоновской жидкости); 3) механика невязкой жидкости (или неньютоновской жидкости); 4) механика турбулентных течений. К гидромеханике примыкают механика фильтрационных течений и ряд других разделов механики.
Механика деформированных тел состоит из:
1) теория упругости; 2) теория пластичности; 3) теория ползучести;4) механика сыпучих тел. К МДТ примыкают теория прочности и механика разрушения.
Такое разделение МСС связано с тем, что различные тела даже при одних и тех же условиях ведут себя по-разному. Поэтому определяющие параметры и функции, граничные условия и дифференциальные уравнения так же не одинаковы.