循环流动压耗计算.ppt

*第四章钻进循环流动钻进循环流动钻井液循环流动路线：泥浆罐（池）泥浆泵地面高压管汇钻柱内钻头环空泥浆泵的工作状态泵的工作参数：1.泵的额定功率Nr：1缸套的最大允许压力。当泵的实际水功率等于额定功率，实际泵压等于额定泵压时，泵的排量。3.泵的额定排量Qr：32.泵的额定泵压Pr：泵能输出的最大水功率。2钻进循环流动钻进循环流动一、泥浆泵的工作状态1.等泵压工作方式当QQr时（调节泵冲数），若要Ns=Nr，则必须使PsPr，不允许！只能保持Ps=Pr，等泵压工作方式钻进循环流动一、泥浆泵的工作状态2.等功率工作方式当QQr时，若使Ps=Pr，则NsNr，不可能！只能保持Ns=Nr，等功率工作方式钻进循环流动泥浆泵的工作状态01结论：02泵压、泵功率关系曲线从获得高泵压、高功率来讲，排量应尽可能选缸套的额的排量。03钻进循环流动水功率传递的基本原理钻井液循环流动路线：设1—1断面参数为：P1，V1由能量平衡原理得：2—2断面参数为：P2，V2钻进循环流动水功率传递的基本原理钻进循环流动二、水功率传递的基本原理泥浆泵提供的压能全部用于沿途损耗。结论：沿途压耗组成：地面管汇压耗：Pg钻具内压耗：Pi钻头压耗：Pbit环空压耗：Pa（地面管汇，立管，水龙带，水龙头，方钻杆）（钻杆内，钻铤内）（钻杆外环空，钻铤外环空）钻进循环流动二、水功率传递的基本原理水功率传递原理：令：泵压分配关系泵功率分配关系结论：在泵功率一定的情况下，尽量减小循环压耗，是提高钻头水力参数的唯一途径。钻进循环流动三、钻井液循环流动压耗计算1.循环压耗的理论计算（1）计算原理由能量守恒原理：其中：f：管壁与流体之间的摩擦系数；rw：管路水力半径；（环空）（管内）钻进循环流动三、钻井液循环流动压耗计算1.循环压耗的理论计算管内流压耗：环空流压耗：循环压耗计算的关键：流体与管壁的摩擦系数f钻进循环流动钻井液循环流动压耗计算循环压耗的理论计算摩擦系数的计算A摩擦系数的影响因素摩擦系数是雷诺数的函数；摩擦系数与雷诺数的函数关系与泥浆的流态有关；雷诺数与泥浆的流变性有关，泥浆的流型不同，雷诺数的计算方法不同；钻进循环流动B层流时摩擦系数的计算（牛顿液）摩擦系数；（管内流）（环空流）雷诺数计算：（管内流）（环空流）钻进循环流动B层流时摩擦系数的计算（宾汉液）摩擦系数；（管内流）（环空流）雷诺数计算：（管内流）（环空流）钻进循环流动C紊流时摩擦系数的计算紊流状态下，尚未找到摩擦系数与雷诺数的准确函数关系。研究结果表明：所有流型的流体在紊流状态下都表现出与牛顿液相同的规律。紊流状态下牛顿液摩擦系数计算：求雷诺数查图表得摩擦系数钻进循环流动三、钻井液循环流动压耗计算2.循环压耗的实际计算⑴钻井循环管路中的流态管内流考虑方法：认为泥浆在整个循环管路中均为紊流。紊流环空流层流，紊流过渡带喷嘴处紊流钻井液循环流动压耗计算循环压耗的实际计算摩擦系数f计算实验研究表明：钻井中取：内平钻柱内：贯眼钻柱内，环空：钻进循环流动钻进循环流动三、钻井液循环流动压耗计算2.循环压耗的实际计算⑵摩擦系数f计算认为泥浆属于宾汉液，雷诺数计算为：（管内流）（环空流）式中：ηs塑性粘度ηe当量紊流粘度钻进循环流动三、钻井液循环流动压耗计算2.循环压耗的实际计算⑶循环压耗的计算（内平钻杆管内流）（贯眼钻杆管内流）（环空流）01循环压耗的实际计算02各物理量量纲：三、钻井液循环流动压耗计算钻进循环流动钻进循环流动三、钻井液循环流动压耗计算3.循环管路的压耗系数由循环压耗计算公式可知：***********************************************************