环空水力损耗计算2

1、环空流动压力损耗水力学计算1流动压力损失计算1.1流动压力损失的计算公式1 ）环空中的流动压力损失梯度：Ga =（0.039 fa v2 T）/（D Dpo）2 ）环空中的流动压力损失：Pa =Ga La式中：G环空中的流动压力损失梯度，psi/ft ；fa环空范宁摩擦系数，无因次；va钻井液在环空中的流动速度，ft/s ；D井径，in ;p钻井液密度，lb/gal ;Dpo 钻具外径，in ;Pa环空中的流动压力损失，psi ;La环空长度，ft o1.2环空流动压力损失计算步骤1 ）计算环空流动速度环空中的流动速度：Va =0.408 Q/（D2 Dp。）式中：Va钻井液在环空中的流动速度

2、，ft/S ；Q钻井液流量，gal/min ；D井径，in ；Dpo钻具外径，in o2 ）计算幕律模式流变参数n 0.5 lg（% 八3）5.11 如式中：na钻井液在环空中的流性指数，无因次;0 300范式旋转粘度计300r/min读数；0 3范式旋转粘度计3r/min读数;Pa.sn0Ka钻井液在环空中的稠度系数,3 )计算钻井液有效粘度环空中:式中:Va_ D po%a=100Ka卩ea钻井液在环空中的有效粘度,cP；a钻井液在环空中的稠度系数, a钻井液在环空中的流动速度,Pa.sn；ft/s ；井径，in ；p。一钻具外径，in ；na钻井液在环空中的流动指数，无因次。4 )雷诺数

3、的计算环空中:Rea928 Va(D-Dpo)T当艮< (3470 1370n)时，为层流;当 R> (4270- 1370n)时，为紊流;当(4270- 1370n) >R> (3470- 1370n)时，为过渡流。式中：Rea钻井液在环空中的雷诺数，无因次；Va 钻井液在环空中的流动速度，ft/s；D井径，in ；Dpo钻具外径，in ；卩ea钻井液在环空中的有效粘度，CP；na钻井液在环空中的流动指数，无因次。5 ）计算环空中的临界流速Vc-100 汇 Ca X Ka2na 13na2a92Dp。144l D - D po j式中：vc环空临界流速，ft/s ；K

4、a钻井液在环空中的稠度系数，Pa.s ：ca 3470- 1370e;na钻井液在环空中的流动指数，无因次;p钻井液密度，lb/gal ；D井径，in ;Dpo钻具外径，in o6 ）计算环空中的临界流量Qc =2.45 Vc D2 -D：o7 ）计算范宁摩擦系数环空中:层流-24/Rea紊流过渡流IL 800L(4270 -1370aa na ba24丝CaCaaa = lg na 3.93 /50 ba = 1.75-lg na /7 ca = 3470 - 1370na式中：f a钻井液在环空中的范宁摩擦系数，无因次;Rea钻井液在环空中的雷诺数，无因次。8 ）计算当量循环密度ECD 二

5、卜 Pa / 0.052 Htvd'式中：ECD当量循环密度，lb/gal ;刀pa环空中各段流动压力损失之和，psi ；HTV垂直深度，ft ；p钻井液密度，lb/gal2计算实例井径：9 7/8 in；实测井深：10500 ft;垂直井深：9600 ft;钻杆：4 1/2 in, ID=3.826 in;钻铤：7 1/4 in，300ft，ID=2.8125in;最内层技术套管：13 3/8 in，ID=12.515 in ;钻井液密度：15.3 lb/gal;71600 二 83二300 = 51二3 = 5PV=32 cP;YP=19 lb/100 ft 2;Gel2min=

6、5 lb/100 ft;Gel. 210min= 12 lb/100 ftGel230min= 15 lb/100 ft钻井液流量Q= 375gal/min ；2. 2环空压力损耗计算1 ）钻井液流速计算裸眼段与钻铤间环空：Va 二 0.408 Q / D2 D：o2 2=0.408 375 / 9.875 -7.25 i； = 3.40ft/s裸眼段与钻杆间环空：Va 二 0.408 Q / D）计算钻井液的有效粘度 裸眼与钻铤间环空： D：。22=0.408 375 / 9.875 -4.5=1.98ft/s套管与钻杆间环空：2oVa = 0.408 Q / D -Dpo=0.408 63

7、4 / 12.252 -5.52 =2.162 ft/s2 ）计算幕律模式流变参数na =0.5 lg（%00 屯）= 0.5 lg 51/5 =0.55.11 =3005.11 51511n0.5511= 11.53ea-100Ka144 XVaD _ Dp。= 100 11.53-O.5144 2.16_12.25 -5.5=192cP裸眼段与钻杆间环空:-100 11.530.5-1144 1.98 _9.875 - 4.5= 158.31cP套管与钻杆间环空: 100 11.53 =257.03cP02.515 - 4.54）雷诺数的计算裸眼段与钻铤间环空:Rea=928 Va(D-D

8、po)r928 x 2.16(12.25 5.5 F11.256Q92Q OO w.192F.0.5d 0.5+1、 j 3x0.5 丿裸眼段与钻杆间环空:R 928 1.98 9.875-4.515.3827Rea _n c 827158.31/J.5SxO.5+1 < 395 丿套管与钻杆间环空:r928 诈12.515-45 J® 429'a257.03公0.5+1 )II 3 95 丿5 ）环空临界流速计算裸眼段与钻铤间环空:= 3470-1370na =3470-1370 0.5=2785-”、0.52汇0.5+1 1100 汉 2785 汉 11.531,&

9、lt;0.5 丿/、1-0.5144928 汉 15.3(9.875 7.25-19.875 -7.25 丿Vc12.5二 5.58 ft/s裸眼段与钻杆间环空:10.52-0.5100 汇 2785 "1.5357|、35.5 丿928 05.3(9.875 4.5严J-0.5/144(9.875 -4.5 丿-XVc =4.40 ft /s裸眼段与钻杆间环空：Qc =2.45 4.409.8752 一4.52 =833gal/min7 )确定各段流型环空层流应使：Re :： Re 二 3470 - 1370na 二 3470 - 1370 0.5 二 2785c环空紊流应使：Re

10、 Re = 4270 - 1370na = 4270 -1370 0.5 = 35858 )计算范宁摩擦系数裸眼段与钻铤间环空(层流)：fa = 24/ Re24/1300 = 0.0185a裸眼段与钻杆间环空(层流)：fa = 24 / Reg = 24/ 689.28 = 0.0348套管与钻杆间环空(层流)：fa =24/忌=24/429 =0.05599 )流动压力损失和流动压力梯度的计算裸眼段与钻铤间环空：Ga =(0.039 fa v2，)/(DDpo).0.039 0.0348 2.162 11.25 / 12.25 - 5.5 = 0.01055 psi/ ft = 0.0244g /cm3pa - Ga La = 0.0483 300 = 14.5psi裸眼段与钻杆间环空：Ga =(0.039 fa V； T)/(DDpo)=0.039 0.0290 1.982 15.3 / 9.874.5 = 0.0125psi/ ftpa 二 Ga La = 0.0125 840 = 10.5psi套管与钻杆间环空：Ga =(0.039 fa V ，)/(DDpo)= 0.039 0.0559 1.122 15.3 / 12.515 - 4.5 = 0.0052 psi / ftPa = Ga La