Найти тему
Нефтегазовое дело

Гидродинамика. Понятие о поверхностном давлении

Если мысленно выделить внутри жидкости некоторый объем, который находится в состоянии равновесия (так как жидкость находится в равномерном движении, то необходимо учесть силы инерции и сопротивления), и рассмотреть силы, которые действуют на него, то можно обнаружить, что эти силы могут быть двоякого рода.

Первые из них – эти поверхностные, то есть, такие силы, которые распределены по поверхности выделенного объема жидкости и по своей величине пропорциональны поверхности. К ним должны быть отнесены силы трения, упругости, поверхностного натяжения, давления окружающей среды и т. п.

В общем случае вектор какой-либо силы F (рисунок) действующей на площадку в произвольном сечении, параллельном поверхности жидкости, образует с внешней нормалью к этой площадке некоторый угол и поэтому может быть разложен на две составляющие – нормальную Fn и касательную Fτ. Нормальная составляющая Fn вызывает деформацию сжатия. Напряжение сжатия обозначают буквой Рп и называют давлением. В частном случае, это давление распределено равномерно по всей площади S, (рисунок).

где: Fn – нормальная составляющая силы;
S – площадь, на которую действует сила Fn.
где: Fn – нормальная составляющая силы; S – площадь, на которую действует сила Fn.
где: Fτ – составляющая вызывает касательное напряжение, то есть, напряжение трения или деформацию сдвига.
где: Fτ – составляющая вызывает касательное напряжение, то есть, напряжение трения или деформацию сдвига.

Поверхностные давления в скважине (Рп) в статических условиях возникает после герметизации устья в случае газонефтеводопроявлений. Исходя из закона гидростатики, это давление передается в любую точку рассматриваемого сечения. Поверхностное давление возникает и при динамических условиях (циркуляции) при работе буровых насосов или цементировочных агрегатов.