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《声速流对钻头温度和压力的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2010年第34卷中国石油大学学报(自然科学版)Vo.l34No.4第4期JournalofChinaUniversityofPetroleumAug.2010文章编号:1673-5005(2010)04-0067-03声速流对钻头温度和压力的影响沈忠厚,王海柱,李根生(中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249)摘要:气体钻井过程中,喷嘴处容易产生声速流,且在声速流条件下,伴随着压力间断和喷嘴低温,会导致钻头冰包,环空压力急剧上升而立管却无法检测的现象,容易造成地面及井下事故。以超临界CO2气体钻
2、井为例对钻头渐缩喷嘴压力、温度、流速变化对声速流的影响进行研究。结果表明:气体从喷嘴喷出后,压力急剧降低,体积快速膨胀,产生焦耳-汤姆逊效应,使得喷嘴出口温度急剧降低,降低幅度取决于气体性质以及上下游压力比;在进行气体钻井设计时,尤其是需要高压力、大排量喷射钻井时,首先要估算井底压力范围,再计算喷嘴上游临界压力,确定钻头上游安全压力带作为水力参数设计的参考标准,控制好井底与钻头上游之间的压力关系,避免声速流的发生。关键词:钻井;声速流;喷嘴;温度;压力;二氧化碳中图分类号:TE242.6文献标志码:Ado:i10.3969/.jissn.1673-5005.2010.04.0
3、12InfluenceofsonicflowontemperatureandpressureofbitSHENZhong-hou,WANGHa-izhu,LIGen-sheng(StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspectinginChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China)Abstract:Thesonicflowoccurredeasilyatthebitnozzlesduringgasdrilling,meanwhile,thepressurediscontinuityandlo
4、w-temperatureatthenozzleresultinice-ballingofbitwhichwillfurthercausethepressuregaugefailureonthestandpipewiththeannularpressureincreasingrapidly,andtheaccidentswillhappeneasilyonthegroundanddownhole.Theeffectsofpressure,temperatureandvelocityvariationofthebitnozzlesonsonicflowwereinvestigatedtak
5、ingsupercriticalCO2gasdrillingasanexample.TheresultsshowthatwhenthesupercriticalCO2jetsoutfromthebitnozzles,thepressuredropsrap-idlyandthevolumeexpandssuddenly.Atthesametime,Joule-Thomsoneffectoccurswhichresultsinthetemperatureofnozzleoutletdropssuddenlyandthedecreaserangeoftemperaturedependsonth
6、egaspropertiesandthepressureratiobe-tweenupstreamanddownstream.Inthegasdrillingdesignwithhighjettingpressureandlargeflowrate,first,estimatethedownholepressure,andthencalculatethenozzlecriticalpressureofupstreamandprovidethesecurepressurezoneforthebitofupstreamwhichcanberegardedasreferencestandard
7、forhydraulicparametersdesign.Controllingthepressurerelationbetweentheupstreamofbitandthebottomholecanavoidsonicflowinthenozzles.Keywords:oilwelldrills;sonicflow;nozzle;temperature;pressure;CO2由于空气、气体、雾化和不稳定泡沫钻井中气体井筒注
