双级注水泥用开孔器在钻井液中下落速度的计算公式

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1、维普资讯http://www.cqvip.com双级注水泥用开孔器在钻井液中下落速度的计算公式-高本文周向苏f拒石油管理局钻研院科研中心】【新疆石油管理局塔西南勘探开发公司钻采摘要提出5个假设夸件分析开孔嚣在拈井液中下落过程中的受力情况，{}推导士开孔嚣在在井士F落速度的计算心式前言在双级注水泥施工过程中，需要确定开孔器从井口下落至双级箍所需的时间，以便计算总施工时间，从而确定第一级水泥浆的稠化时间。研究院所或生产厂家设计和研制双级箍时在开孔器材料的选择上，即在其当量密度的确定上，也都考虑了施工时间方面的要求。所以有必要准确的

2、计算出开L器在钻井液中的下落速度本文对影响其下落速度的各种因素进行了初步的分析，并在此基础上推导出了下落速度的计算公式此前有关物体在井筒中下落速度的计算公式目前在双级注水泥施工中，开孔器下落时间是现场工程技术人员凭经验估计出来的在尾管固井中投球下落时间由下述的A史托克经验公式来计算。2gD(1一)．．_36=KlH／v1式中——在钻井液中的下落速度，m／s：n——球的直径，c：r——球的密度，【：r——钻井液密度，：一重力加速度．980cm／s：———钻井液塑性牯度，l0～Pas：—一下落距离．：K——直线下落运动附加系数。有

3、些固井工作人员曾试图用该公式计算开L器的下落时间．但结果与实际情况相差甚维普资讯http://www.cqvip.com’商丰文等：双缓注水泥用开孔器在钻井液中下落速度的计算公式远，无法指导施工。其原因是该公式是从尾管固井施工的经验中总结出来的，并不是从物体在钻井液中的下落规律中得出的。它的适用范围也仅限于尾管固井．假设条件I．当开孔器在充满钻井液的套管中自由下落时，开孔器外径比套管内径要小很多。在此假定开孔器是在一个无限大的容器内自由下沉的．2．假定钻井液密度和牯度的变化对其下落速度的影响忽略不计。3一．般来说，开孔器都是由

4、两种材料制成的，外面是铝质包层内部灌铅。在此假定，它是一种当量密度为，d的均质材料。4．假定井眼轨迹是一条与水平面垂直的直线，开孔器在下落过程中作垂直直线运动。5开孔器在静止的钻井液中自由下沉，当其速度不大时，钻井液阻力的大小与开孔器下落速度的大小成正比．比例系数的大小与开孔器的形状、液体的性质有关。受力分析及公式推导开孔器下落过程中，受力情况如下：重力⋯浮力一mg(2)钻井液造成的阻力t—p．v(3)(】)(2X3)式中——开孔器质量，：——重力加速度m／s；，r-—喵井液密度，cm；r——开孔器当量密度cm：，—岍孔器下落

5、速度，m／s；—力系敏，Is。由牛顿第二定律可知：dv，一啷一：(1一旦令A=(1一二)gB：旦m则有詈=一即：=两边积分得LIn(A—By)，+CB此时有维普资讯http://www.cqvip.com第4巷第婀}卿午I2月后油铬井工程最后得一!：!f1a当开孔器投入井口时，速度为零，加速度最大在其下落过程中，速度不断增jjf1加速度不断减少下落一段距离后，加速度则变为零，而速度则达到极限值此后开L器则姒极限速度在套管内作匀速直线运动由(4)式可以看出当时问，趋于无限太时：一Jlira=0这时有极限速度mg(iv：一二)t5

6、)rn事实上，当时，e=o[】【]67，这时v就非常接近极限速度了．下落时间为I／v：mgtt(I一二)一(6)对于阻力系数“可通过实验的方法求得，也可通过前的施工经验反推求得在这里采用贝克式244．5mm“J”型双级注水泥接箍施工的有关数据其开孔塞质量m=2l4kg当量密度d=476g／cm在密度‘=1．5111的钻井液中其最大落速为l’=tmls将以上数据代入(5)式可求得=j2821ks将(41式中∞v用替代再积分可求得下落距离与时间r的关系．d，一c()对于工程计算来说(6)式已足够精几点说明1．上述的计算公式是利用牛

7、顿第二定律推导出来的在其推导过程中忽略了钻井液轱度对下落速度的影响事实上从过去的施工经验来看．对工程计算影响是不大的，如贝克“』型双级箍开孔器在漏斗牯度为200s和45s的钻井液中，其下落速度相差无几2假设条件之一是把套管看成是一个无限大的容器．这也是具体针对双级注水泥施工而言的若用于算其它井简中的下落速度就要具体分析比如用于计尾管困井施：L中投球下落时间就不一定符合这种情况由于钻杆接头处内径较小．上进假设不成立3推导过程中的另一一个假设条件是把井眼轨迹看作是垂直于水平面的直线，这对于直井来说是可以的但对于大斜度井，就要考虑套

8、箭内壁与开孔器的摩擦力对其r落速度的影响，本文的计算公式就不适用了责任编辑括道平