循环流动压耗计算资料讲解.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,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,钻进循环流动,一、泥浆泵的工作状态,泵的工作参数：,1.,泵的额定功率,N,r,：,泵能输出的最大水功率。,2.,泵的额定泵压,P,r,：,缸套的最大允许压力。,3.,泵的额定排量,Q,r,：,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。,钻进循环流动,一、泥浆泵的工作状态,1.,等泵压工作方式,当,QP,r,，,不允许！,只能保持,P,s=,P,r,，,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,QQ,r,时，,若使,P,s,=P,r,，,则,N,s,N,r,，,不可能！,只能保持,N,s=,N,r,，,等功率工作方式,钻进循环流动,一、泥浆泵的工作状态,3.,泵压、泵功率关系曲线,结论：,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。,钻进循环流动,二、水功率传递的基本原理,钻井液循环流动路线：,设,11,断面参数为：,P,1,，,V,1,由能量平衡原理得：,22,断面参数为：,P,2,，,V,2,钻进循环流动,二、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,：,P,g,钻具内压,耗,：,P,i,钻头压耗：,P,bit,环空压,耗,：,P,a,（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；,r,w,：,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,三、钻井液循环流动压耗计算,1.,循环压耗的理论计算,（,2,）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,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,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,三、钻井液循环流动压耗计算,2.,循环压耗的实际计算,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：,s,塑性粘度,e,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,循环压耗的计算,（内平钻杆管内流）,（贯眼钻杆管内流）,（环空流）,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,各物理量量纲：,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：,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,地面管汇压力降,令：,3.,循环管路的压耗系数,钻杆段压力降,钻杆内压力降：,钻杆外压力降：,钻杆段压力降：,3.,循环管路的压耗系数,钻杆段压力降,钻杆段压力降：,令：,3.,循环管路的压耗系数,钻铤段压力降,钻铤内压力降：,钻铤外压力降：,钻铤段压力降：,3.,循环管路的压耗系数,钻铤段压力降,钻铤段压力降：,令：,3.,循环管路的压耗系数,循环管路压耗系数,循环管路压耗：,3.,循环管路的压耗系数,循环管路压耗系数,令：,令：,3.,循环管路的压耗系数,思考：,当泥浆性能改变后如何对,m,，,n,，,K,l,进行修正？,如何实测循环管路压耗系数？,作业：,Page 171Page 172,：,5,，,6,，,7,题,