锥形喷嘴流量系数及水力参数的理论计算方法

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1、，弓r-)，一，维普资讯http://www.cqvip.com2000年第23卷第5期钻采工艺宰占：r丰q锥形喷嘴流量系数及水力参数=￡{的理论计算方法■刘成文，李兆敏锯(中国石油大学(军了；-_东营257062)摘要：通过对锥形喷嘴内流动阻力的分析，推导出锥形喷嘴流量系数的理论计算公式，该公式考虑聩嘴结构和流体物理性质及流态的影响，克吸以前靠经验取值的不足，具有较为广泛的适用性。计算结果与实验结果基本一致，误差在2．6％以内。并给出喷嘴水力参数和射流水力参数的计算公式，为喷射钻井等工作提供了理论依据。关键词：壁垄哇堡；煎星至墼垒塾；射流；塑笪苎j实例劫拓节中田分类号：T

2、E21文越标识鸸：A文章墙号：1006—768X(2000)05—0001一∞Atheoreticalcalculationmethodf0rflOWratecoefficientandhydraulicparametersofconicalnozzleLlUCheng—Wen，LIZhao—Min(PetroleumE，Dept．，PetroleumUniversity(FastChina)，Dongying，Shandong257062，China)Abstract：ThispaperpresentstheoreticaIformulasf0rtheflowrateco

3、efficientofconicatnozzle，theformu[asconsiderthestructureofnozzle，physicalproperli~offluidandflowstate，itovercomestheshortcomingsofsd~tlngexperientialvalues．andithasbroadapplicabilityThecalculatingresultsaccordwiththeex~nmemaIresultshasically．Thecalculatingerrorsareat1under2．6pernt．Inadditi

4、on．thepaperpresentstheformul~forhydraulicparametersofnozzleandjet．Thisworktablish~theoreticalbfordirectingietdrillingandetc．Keywords：conicaInozzle，flowcoefficient，hydraulicparameter，fluidi~，jetdrilling，example在喷射钻井的水力计算中，喷嘴的流量系数是一个重要的参数，目前一般是通过有关手册来选取，而且对某一种结构的锥形喷嘴来说，其流量系数是一固定不变的常数。通过理论分析可

5、知，喷嘴流量ll系数的大小不但与喷嘴本身的结构有关，还与通过一喷嘴液体的流态及液体本身的物理性质有关系。为v／，了使计算结果更加合理准确，需要建立一种考虑上d，述诸因素的新的计算方法。本文将在分析产生喷嘴t各种阻力的基础上，利用流体力学基本原理，把锥形喷嘴看成一个渐缩管嘴，考虑液体的流动状态及其物理性质的影响，从理论上导出喷嘴流量系数的计算公式，并给出喷嘴水力参数及射流水力参数的计算公式。1喷嘴流量系数计算公式的推导围1锥形喷嘴示意圈设锥角为0的锥形喷嘴(图1)，人口直径为d相应半径为r0,断面平均流速为V0。喷射钻井．．，相应半径为，断面平均流速为；出口直径为*丰论文为石

6、油大学(华东)博士科研基金资助项目(项目编号Y9802(b3)研究内容的一部分收蔫日期：1999—12—13：惨回日期：2O[H】一0509怍者简介：刘成文(1969)、男，1992年7月毕生于石油大学f华东)钻井[程々址，1998哿6月获油气钻井工程硕}学位．现为石油太学(华东)石油工程系辨I币．从事流体力学领域的教学和科研工作电话：(0546)8392273(,7／,)：877踟(宅)丰兆敏(1965一)，男1995年在石油大学获油气井工程博士学位．现为f】油太学(华东)石油工程系教授，从事流体力学领域的敷学科研工作。．^一⋯⋯一一～一一～维普资讯http://www.

7、cqvip.com’2’DRILIING&PROI)U(~I'IONI'l,X、HNOLOGYvc)【_23No．5．Sep．20(XI中所用锥形喷嘴的锥角0较小，一般口<30，这时．式中：肿=p'v'd／t,，为雷诺数；一流体的密度，kg／可将喷嘴看作一个渐缩管嘴，液流通过喷嘴的阻力n；V一进El或出口断面的平均流速，m／s；卜一进¨包括喷嘴人【1的收缩阻力、扩大阻力、沿程阻力及喷或出L1断Ii的直径．Ill；一流体的动力粘度，P；￡嘴出El收缩阻力(因喷嘴出口流线不平行，会产生液=2A／d；△一喷嘴表面平均绝对