固井培训1-注水泥流变学设计原理与方法

1、VxVVxVV xdV dxFV剪切应力剪切速率剪切速率剪切应力剪切应力剪切速率 泥浆、水泥浆、隔离液：泥浆、水泥浆、隔离液：屈服屈服假塑性假塑性假塑性假塑性塑性塑性RrVMRrV2)/(120944. 0Rrn牛ChrM22剪切应力剪切速率SnKACB() 1201212()caaam0121 Kn 0PF 200100300100NDHeiP01022.NDDHeweP0102.VNDccPi01 .ReVNDDccPwe01 .ReLVxLPxxLxPxx2)2(2计算管内、环空的流速计算管内、环空的流速计算管内、环空的临界雷诺数计算管内、环空的临界雷诺数计算管内、环空的流态（雷诺数）计

2、算管内、环空的流态（雷诺数）计算流动摩阻系数计算流动摩阻系数计算流动摩阻压力计算流动摩阻压力HI段II段H1H0040801201602005.1110.22102.2170.3340.6511剪切速率 （l/s）剪切应力 （Pa）常温6090105120040801205.1110.22102.2170.3340.6511剪切速率 （l/s）剪切应力 （Pa）常压60MPa120MPa0357010514004080120压力 （MPa）60时的300转读数RARBRC1RC2RD020406004080120压力 （MPa）60时的100转读数RARBRC1RC2RD表表 7 不同温度下实

3、测剪切应力与计算剪切的比较不同温度下实测剪切应力与计算剪切的比较 温度，（压力为 14MPa） c 旋转粘度计 剪切应力值 Pa 27 50 75 90 125 (123) 138 150 (157) 175 (173) 182 % 实测值 137.4 150.02 93.1 73.57 45.82 35.96 25.18 理论值 137.4 128.87 93.1 76.60 48.59 35.11 25.36 1.91 600 ,% 0 14.1 0 4.12 6.05 -2.37 0.73 3.91 实测值 170.8 113.15 93.86 62.95 47.45 36.87 26.

4、89 理论值 170.7 128.16 93.86 68.74 50.35 -3.0 -13.2 2.25 600 ,% 0 13.2 0 9.2 6.1 -3.0 -13.2 6.39 实测值 63.84 (42.07) 33.83 (30.03 (26.78) 25.9 理论值 63.84 (41.3) 33.83 (26.37) (21.35) 18.96 600 ,% 0 (-1.8) 0 (-12.2) (-9.5) -26.8 8.38 实测值 26.44 (16.88) 12.28 (10.01) (8.81) 7.39 理论值 26.44 (15.61) 12.28 (10.0

5、1 (8.81) 6.08 300 ,% 0 (-7.56) 0 (-9.065) (-20.3) -17.7 9.18 实测值 20.52 (12.17) 7.96 (6.82) (5.35) 4.52 理论值 20.52 (10.7) 7.96 (5.47) (3.99) 3.34 2.35 200 ,% 0 (-12.1) 0 (-19.8) (25.4) -26.1 13.9 实测值 170.3 133.20 97.23 75.61 48.24 41.6 33.37 理论值 170.3 130.20 97.23 81.61 54.22 40.99 30.24 2.45 600 ,% 0

6、 3.3 0 7.93 12.4 -2.7 -9.4 5.11 总平均相对误差，% 7.81 注 、c为相对误差和平均相对误差，c为水泥浆密度。括弧内的数值与括弧内的温度对应。 THm图3-8 按温度分段示意图cwDDLVfP 22.0 常规流动计算公式常规流动计算公式cedLdPdLdPR)()( wcwcnDDDDMenMnnGGR 1)(3)1(411122e 偏心度偏心度 e=2 /(Dw-Dc) 为偏心距，为偏心距，cm；Dw, Dc 为井眼与套管的直径，为井眼与套管的直径，cm224)12)(1(1ennnG RDDLVfPcw 22.0 准确计算流动摩阻压力的关键便是流动准确计算

7、流动摩阻压力的关键便是流动摩阻系数摩阻系数f 的确定。的确定。、流态的判别、流态的判别常规间隙环空流动计算中：常规间隙环空流动计算中：Rec=3470-1470n小间隙环空流态判别的标准为：小间隙环空流态判别的标准为： Rec=4080-1720n 、雷诺数计算、雷诺数计算按照液体的流动雷诺数一般概念有：按照液体的流动雷诺数一般概念有： VDRec De当量直径或水力直径。当量直径或水力直径。22)(ln)()()312(1200101222412224423cwcwcwcwennnenesDDDDDDDDDnnKDVR 式中：式中： Res 修正的雷诺数修正的雷诺数 De水力直径，水力直径，

8、 cm n=0.6 K=1 Pasnn=0.6 K=1 PasnDw-Dc=2.54cm De=3.15cmDw-Dc=1.59cm De=2.84cmQ=5 l/sQ=10 l/sQ=15 l/sQ=5 l/sQ=10 l/sQ=15 l/sRes48812892274Res50813402365Re42911321998Re3589451667n=0.6 K=1 Pasnn=0.6 K=1 PasnDw-Dc=2.54cm De=6.30cmDw-Dc=1.59cm De=5.69cmQ=5 l/sQ=10 l/sQ=15 l/sQ=5 l/sQ=10 l/sQ=15 l/sRes7401

9、9543447Res77020323584Re42911321998Re3589451667小间隙环空摩阻系数计算方法小间隙环空摩阻系数计算方法esRf24 紊流：紊流：2 . 175. 04 . 0432lg1nCnACfRAfsss 不同方法计算的不同雷诺数下的摩阻系数不同方法计算的不同雷诺数下的摩阻系数常常 规规 方方 法法 计计 算算Re138041848005常常 规规 方方 法法 计计 算算 摩摩 阻阻 系系 数数f0.0170.00490.0042修修 正正 方方 法法 计计 算算Res1985601811514常常 规规 方方 法法 计计 算算 摩摩 阻阻 系系 数数fs0.0

10、120.00450.0038修修 正正 方方 法法 计计 算算fs0.0120.00260.0020（n=0.4）),(heocwaRDDVff 井眼、流体与施工参数井眼、流体与施工参数初定一摩阻系数初定一摩阻系数计算井口施工压力计算井口施工压力对比实际施工压力对比实际施工压力调整摩阻系数调整摩阻系数满足满足/ /不满足不满足计算流态、流变性计算流态、流变性计算其施工数据计算其施工数据YESYES统计分析摩阻系数统计分析摩阻系数流程流程井井号号套套管管下下深深(m)钻钻头头直直径径(in)套套管管尺尺寸寸(in)顶顶替替排排量量(l/s)小小间间隙隙段段 长长（m）顶顶替替结结束束时时井井口口

11、压压力力（Mpa）理理论论计计算算压压 力力（Mpa）统统计计摩摩阻阻系系数数按按统统计计系系数数算算压压力力（Mpa）YH23-1-h2658228-1/25-1/22611721616.40.03016.4羊羊屋屋 259988-1/272011991817.40.03518.1TC-169638-1/27-5/81816511867.00.00218.1康康 250378-1/27-5/81820751624.10.01016.1TZ-5457528-1/273320502119.20.03019.2TC-171986-1/25152352047.70.00117.9TZ-54600065202482526.70.00124.1YN-25539651096019