循环流动压耗计算

1、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 Nr：泵能输出的最大水功率。2. 泵的额定泵压 Pr：缸套的最大允许压力。3. 泵的额定排量 Qr：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 QPr，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一、泥浆泵的

2、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：P1，V1由能量平衡原理得：22断面参数为：P2，V2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：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

3、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

4、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

5、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