连续油管钻井水力参数理论计算

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1、连续油管钻井水力参数理论计算连续油管钻井水力计算实例分析一、计算原始参数?0.188H）?3500m,级别CT80。CT规格：？73?4.8mm（27II滚筒尺寸（底径X内宽x轮缘）：?2600?2450??4200mm采用老井加深工艺，原井筒1500m（5-l/2”和7”套管）加深钻井1000m和2000m，参考大量实例，钻头采用4-3/4”和6-1/8’牙轮钻头或PDC钻头，螺杆马达采用3-3/4”和4-3/4”规格。钻井液米用清水和一种水基泥浆（ULTRADRIL钻井液），其流体参数为:Pl=1180kg/m3，n=0.52564,k=0.8213Pa.sn,粘度为45.5mPa

2、.s。二、泵压计算P泵??PCT盘??PCT直??P管汇??P工具??P钻头??P环空（一）管内压降计算模型CT内流体的摩阻损失通常表示为压力降低的形式，g卩：L?v2?Pf?2fd中L和d分别是管长和管径，v是管内的平均速度，f是范宁Fanning摩擦因子，它与流体的雷诺数、管壁的粗糙度等因素有关。（二）清水（牛顿流）介质管内摩阻计算1.雷诺数计算及狄恩数计算NRe??d?式中，NRe为雷诺数，无量纲;?为液体密度，kg/m3；?为循环介质在管路屮的平均流速，m/s;d为模拟连续油管内径，m;?为牛顿流体的动力粘度，Pa*s；狄恩数(Dean)是研究弯管流动阻力的基本无量纲数：NDe

3、?N其中rO为连续汕管内径，R为连续汕管弯曲半径，NRe为雷诺数。2.直管摩阻系数计算模型(1)层流对于直管，范宁摩阻系数可用如下公式计算：(2)紊流对管内单向流摩阻系数公式进行了分析，当不考虑管粗糙度，在紊流光滑区(3*103<NDe<3*106),采用Miller公式：?1.8lgNRe?1.53fSL?16NRe对一定的相对粗糙度，雷诺数影响不能忽略。可采用下式来确定光滑区上限，即进入混合摩擦区的雷诺数下限。NRel?59.7?2??8/7对于商用钢管，绝对粗糙度:ks=0.00186”=0.047244mm,则相对粗糙度e=ks/do王弥康等推荐的公式：(1)过渡流

4、按照过渡流雷诺数上下限(2100和2900)分别计算后插值计算。2.盘管摩阻系数计算模型(1)层流(2)紊流?5.0452?1.10987.1490.8961??2lg[?lg(?())]3.7065NRe2.8257NRefCL?fSL0.556??(3)过渡流rfCL?fSL?0.0075[0]0.5R对于过渡流可采用如下Srinivasan公式：fCL1.8?r0????NRe0.5?R?0.25对于临界雷诺数的计算模型：?0.5??r0??NRe?2100?l?12???cr??R?????Srinivasan等将连续油管内流态分为3类，即层流30<NDe<300,

5、过渡流300<NDe<(NDe)cr，紊流(NDe)cr<NDe<14000。连续油管盘在滚筒上，按照多层缠绕的平均弯曲半径计算.(三)水基泥浆(非牛顿流)管内摩阻计算1.广义雷诺数计算计算对于广义雷诺数的计算冇：NRegdnv2?n??4n???n?l?k8?3n?l?nK为流变系数，n为流型指数。临界广义雷诺数：?NRe?crg?3470?1370nNReg?NRe(crg)为层流，NReg?4270?1370n为紊流，二者之间为过渡流。1.直管摩阻系数计算模型(1)层流(2)紊流fSL?abNRegfSL?16NReglgn?3.93501.75?lgnb

6、?7a?（3）过渡流计算同牛顿流。2.盘管摩阻系数计算模型（1）层流（2）紊流系数a,b同上。（3）过渡流计算同牛顿流。（四）环空摩阻计算此时采用直管的摩阻系数计算即可，公式如下。？Pf?2f环空L?v环空2d套内-dCT夕卜fCL5.22?r0R??NReg0.3fCL1.06a?NReg0.8b?r0????R?0.11.清水雷诺数计算公式如下：NRe??（d套内-dCT夕卜）?环空？1.水基泥浆此时广义雷诺数计算公式为：NRegn2?n（d套内-dCT外）v环空??4n?n???kl2?3n?l?层流，摩阻系数采用前述的层流公式：（五）含磨粒摩阻梯度系数计算模型对于含磨粒情况，考

7、虑在计算的摩阻梯度前乘上一个磨粒摩阻梯度系数M。对于层流:对于过渡流：对于紊流：Ml??r0.6?r0.4M2??r0.5?r0.5M3??r0.2?r0.8其中?r和?r分别为相对粘度和相对密度。其中?r可用如下公式表示：?rl?l???s/?L?l?Cv?r2??l???CP???L??CP?1??S?•••其中?s和?L分别为砂粒和液体密度，Cv和CP分别为砂粒和凝胶的体积分数。对牛顿流：其中?r可用如下公式表示：?rl?l?2.5Cv?