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论喷射钻井中选择排量的范围和确定立管压力的条件 ● 第13卷第8期 嚷铂料 钻 笮 采工艺 论喷射钻井中选择排量的范围 和确定立管压力的条件 l1一f牛唐俊1a (四川石油局钻采工艺研究所) 摘要:喷射钻井选择排量的范围,是在确定的最小排量Qmin和最大排量Qmax 范围内尽可能选择平板型层流或层流下的排量.在最一1-排量Qmin与临界排量Qo间 接喷射钴井最优工作方式确定排量Q.确定立管压力Pmax的方法,不仅要根据钻 井液力乘的实际工作压力PP,还要根据地面循环管路工作压力P和钻杆的承压能 力1来确定.文中对上述选择方式和确定方式进行7会式椎导. 引言 喷射钻井水力参数设计计算中,排量的 选择和立管压力确定是最基本而又十分重要 的.立管压力和排量确定以后,其他水力参 数设计计算就迎刃而解了.但是,人们在设 计计算水力参数时,往往只注意分析在不同 喷射钻井理论工作方式下的钻头压降与立管 压力的分配比值,忽略了排量和立管压力应 当选择的范围和确定的条件.本文就这方面 作一论述. 一 ,喷射钻井水力参数设计 计算时选择排量的范围 喷射钻井最优工作方式理论及其分析 中,优选排量的方法是根据钻头水力能量的 不同工作方式,用数学关系分析推导的.在 最大水马力理论工作方式下,选定的排量是 使其钻头压降与立管压力之比值为三分之 二,即P=2/3P.在最大冲击力理论工作 方式下,则选出的排量应是钻头压降与立管 压力之比值为二分之一,即PB=1/2P. 实际上,在喷射钻井水力参数设计计算 时,排量的选择应根据钻井液性能和井眼尺 寸,在确定的最小排量Qrain和最大排量 Qmax范围内,尽可能地选择其平板型层流 或层流下的排量,在最小排量Qmln与临界 排量Qo问按喷射钻井最优工作方式确定排 量Q.这样既能有效地携带钻屑,又能保证 其良好的井壁稳定性.因此,排量选择的步 骤与方法应如下进行. 式: 1.计算平板型层流排量Q 对塑性流体钻井液,在层流状态下有公 告寻n+l=En……(1) E=…….(2)D (Dh一.)T.… 武中t口一核隙比,无因次; E～平板型层流的平板度判别准 数,无因次; a一环空平均返速,厘米/秒j 钻采工艺1990焦 一 塑性流体的塑性粘度,泊j T一塑性流体的动切力,迭因/ 厘米0; D一井艰直径,厘米, D.～钻杆外径,厘米. 由公式(1)可知,对应一个E值,就 有一a值,E值越大,核隙比a值越小,反 之则a增大.对携带钻屑来说,核隙比贝Ⅱ 越大越好.但实际上,由公式(2)可知, E值与环空返速和动塑比(T./n)有紧密 关系,且实验认为,环空返速Va应控制在 0.5～0.6米/秒范围内,动塑比应控制在 T./ns=3.60～4.78为宜.因此,在一定井 眼尺寸,钻杆尺寸等条件下,对应有一定的 平板型屠流的平板度准数E,按公式(2) 就可求得平板型层流下的排量(Q)计算 公式l 霄. QE.(Dh+D?) ×(Dh—D)………(3) 武中:Q一平板型层流排量,升/秒, 其余符号同前. 例.设某井段井眼尺寸D^=31.12,厘 米,钻杆外径D=12.70厘米,动切力 .=1.5达因/厘米.,塑性粘度=l0厘泊, 求环空为平板型层流时的排置. 解l①取Va=0.5米/秒,T./ns:3.60 求E值.E__(D12~sVa 一一.... 12,x0.1x50 —— X ～ ro —— (31.12,一12,.7o)×3.60T. =0.9048 ②求环空为平板型层流排量 Q￡l5(Dh+D) ×(Db—D). 0.9048×】5 153880x0.1 ×(31.12+12.7) ×(31l:一12.7) . :l3..19(升/秒) 答:要使环空形成平板型层流则排量应 选l3.12升,秒 2.计算翔曷Ij环空流态的临界排量Q. 不同的流型对应的临界排量Q.不同, 有公式如下. 牛顿流体: Q.:……(4) 宾汉流体: Q.=[(Dh+Dp)(s ● ● 第13卷第3期钻采 —————一————————一……——一———— 寸,钻井液密度等条件下,携带铺眉所需要 的最低环空返速下的排量.可用下面公式计 算l Qmo.1432…(7) (2)计算确定最大排量Qmax 最大排量即指在一定井眼尺寸,钴杆尺 寸,钻井液蕾度等条件下,可选用的最大环 空返速的排量.但它应受到选择使用缸套尺 寸的极限排量的影响,因此,最大排量 Qmax应以下述方法确定. ①计算可选用的最大环空返速排量Qv Q:垦望:二旦:D-p(8) 式中:Q一最大环空返速下的排量, 升/秒,K一系数,K:0.1843 ～O.2037,一般职高限. ②,根据缸套极限排量Q.确定最大排 置Qmax 当Qv≤Q则Qmax=Qv 当Qv≥Q~UQmax=Q 4,确定求力