5.8 波动压力的计算实例在线视频

闭口管的这种情况

就是我们钻头水眼被堵塞的情况

波动压力的计算

另外一种情况就是

钻头水眼是完全畅通的

相当于我是开口管这种情况

在这里面

还有一个就是说

地面是否开泵

如果开泵

我的排量还要考虑

开泵这泵入

这个泵的排量

这是前面讲的

通过前面的理论模型

我们也可以计算出

波动压力的大小

实际上计算波动压力的大小

里面有几个关键

第一个

我钻柱起下钻速度

对应的我排开的这

钻柱的这部分体积是多少

要把它合理的计算出来

另外一个

我要合理的取

钻柱的外径

井眼的直径

算出钻柱里面是速度

钻井液的速度

还有环形空间的速度

根据这些速度

我就可以计算出

它的雷诺数的大小

流动过程的雷诺数

根据雷诺数的大小

我可以判断流态

是层流还是紊流流态

还是过渡流态

根据这种流态

我可以把它的

外力磨阻系数计算出来

根据返流摩阻系数

根据我井眼的深度

就可以把

整个波动压力计算出来

这是整个的计算思路

接下来我们跟大家讲一个实例

这口井

它是4000米的一口井

所钻的这个

当前数用的是

8寸半的钻头

是215.9mm的钻头

对于钻具组合

它是8寸半的钻头

就是215.9mm的钻头

加上177.8mm的钻挺

钻挺的内径是78mm

钻挺的长度是200m

上面接的是5寸的钻杆

5寸的钻杆是127mm的钻杆

钻杆的内径是108.6mm

对应这个

为了大家

这个例子好看

我再跟大家

把井身结构给大家画出来

现在它这个地方是

8寸半的井眼

是215.9mm的

实际上正常的我们一个

井身结构像8寸半

典型的

一般8寸半就是比如说三开的井眼

都是我们产层段

在上面实际上还有一个

比如说表层套管的这个

表层套管的一种情况

表层套管里面

还有个

技术套管

技术套管

一般情况下

像这个8寸半

215.9mm的这个井眼

上面的这个

套管的

正常的话

它的外径

这个套管的外径

一般是244.5mm的这种套管

它的内径

最常见的

就是220mm左右的这种内径

因为220mm的这种内径

就是它这种通径下

可以下入215.9mm的钻头下去

因为我的套管里面

我要能够下入这种钻头

钻开215.9mm的井眼

上面这个

最上面这个

一般是339mm的这种套管

现在我主要是计算

8寸半的这个地方

这一段的波动压力

钻开这个井眼的波动压力

所以我们现在关注的是

下面这个215.9mm

这个井眼的情况的波动压力

在这里面

它有写了

我的钻头和我的钻挺的一些尺寸

具体的

它最下面

这个地方

是一个8寸半的钻头

这个地方

上面接了一个177.8mm的钻挺

在这个地方

钻挺上面又接的是

5寸的这个

这是5寸的钻杆

钻杆的外径是

钻杆是127mm

钻挺是177.8mm

它的长度是多少

钻挺的长度是200m

根据当前井眼的深度

这整个井深是多少

4000m

钻井液的一些流变参数它也告诉了

钻井液的密度1.5g/cm^3

它的范式粘度计的读数

这个600圈的时候是100

300圈的时候是60

钻柱的

这个钻柱的起下钻速度

是0.6m/s

还有三个喷嘴的

喷嘴的直径

三个喷嘴

这三个喷嘴

也是这画了三条线

比如说这有三个喷嘴

每一个喷嘴直径是

J1=J2

前两个喷嘴是12mm的

还有一个喷嘴是13mm的

根据这个

我们计算它的波动压力

现在我们的目标是

计算波动压力

在这里面

我们就计算两个波动压力

一个就是我们闭口管的波动压力

一种就是开口管的波动压力

大家想

根据这个条件

根据这个井身结构

我们第一步应该干什么

第一步就是

要根据我的结构

就是我的那个

井身结构

还有我的钻具组合

把那个钻柱旁边的

钻井液的拖液系数

把它计算出来

就是粘附系数计算出来

粘附系数

根据环空的这个

根据我环空的这个直径比

我们可以计算出来

对于我们这口井

它的那个

黏附系数是0.48

这么一个粘附系数

现在我们就第一步

计算出来我的Kc

因为我们最终是要用这个Kc

计算它的速度的等于0.48

Kc0.48

这个的话

回过头看看

上节课讲的

前面讲的

跟大家说了

根据我的尺寸

可以计算出来

这个Kc

这个Kc计算出来的

这个时候计算

实际上这个Kc

大家想

这个Kc也是在变的

就是说我Kc的话

比如这个地方

最上面这个

大家看

可以把它简化成三段

第一段就是我钻铤的这一段

实际上就是钻铤的外径

和我8寸半井眼的这个

它的这个环空的这种情况

它肯定是有一个Kc的

还有

这有200m

这200m以上的钻杆

跟8寸半井眼之间

它还有这个直径比还有一定的变化

还有一个

这个Kc的情况

就是黏附系数

再上面就是244.5的

这种套管里

它的里面

内径跟钻杆的外径之间

还有直径比

环空直径比是

还可以有个Kc

那么也说我每一段都是不一样的

每一段都是不一样的

我们为了简化计算

我们一般是取

我们就取这一段

最下面这一段

取这一段的Kc进行计算

因为这一点

这一段的环空速度是最大的

环空速度最大

因为这一段环空间隙是最小的

环空间隙最小

我们以这一段来

开展相应的计算

接下来

知道这个过后

我们就要计算环空的

这个环形空间的

平均速度的变化情况

就可以计算出这么几段

第一段是

钻铤部分的平均速度的计算

钻铤部分的平均速度的计算

根据前面的数学模型

也可以知道

我的平均速度等于多少

等于0.6乘以

这个是钻铤的外径的平方

再除以

大家看我们这地方是17.8

这实际上是我们整个单位换算的原因

就是我们要换算到m/s

实际上我们钻铤的

这个钻铤的外径是多少

是177.8mm

是单位的调整

这个地方是

因为我算下这个地方都变成cm为单位

相除了过后是一致的

是一致的

这是177.8mm的钻铤的外径的平方

除以这是钻铤的外表面相当于

这个钻铤的面积

再除以环空的面积

环空的面积是

环空的井眼直径是215.9mm

就是215.9的平方

再减去这个钻铤的外径

相当于就把这一段

钻铤外面的环空的面积

把它计算出来

最后就可以计算出来

钻铤段的

平均的环空速度等于1.6m/s

注意这个0.48是

前面得到的这个

根据

根据我的钻铤的外径

和井眼的直径得出的黏附系数

再回过头来

大家想一想

这个黏附系数

有同学也知道

问这个问题

黏附系数表示的含义是什么

为什么要加上这个系数

它主要的原因就是

比如说钻井液有很强的粘附作用

还有一定的粘度

有很强的粘附作用

我钻柱上提

或者是下放钻柱的时候

钻柱表面的

周围的钻井液

跟着钻柱有一个

跟着它走的趋势

周围的钻井液跟着它

比如说钻柱往下走

周围的钻井液也跟着它往下走

这部分钻井液跟着往下走

也意味着

我这个钻井液排开的这部分钻井液

上升的速度要增加

速度要增加

所以说要加上这个粘附系数

类似的

我们还可以把

钻柱钻杆的这一部分

环空平均速度

把它计算出来

这是钻杆部分的

环空的平均速度

现在我们就得到两个

一个是

但是我这个地方

也是简化的一个计算

没有考虑

就是我215.9mm的这个井眼

因为我244.5套管

内径可能是220mm左右

我为了简化计算

这也是考虑的

比如这个215.9mm

这样上去的

这个地方是215.9mm的井眼直径

这是最整个的一个计算

钻杆这部分的速度

最后知道了环空的平均速度

环空的平均速度

一个就是1.6

一个是0.92

我把这记着

大家也好对照着看

环空速度的话

实际上这个钻铤部分

是1.6

钻杆部分的

是0.92

现在我们已经计算出这两个速度

接下来我就要带到这个

对于比如说我们是幂律流体

我们要带幂律流体的雷诺数

根据这个

这是幂律流体

雷诺数的一个计算模型

这里面n或k表示的含义

大家还清楚不

n和k的话

一个是流型指数

一个稠度系数

根据这个我们可以进行一个计算

这个n或k的计算公式

前面我们这张幻灯片

下面也跟大家讲了

跟我的

这个粘度计的读数有关系

根据我粘度计的读数

可以把它

n或k计算出来

我把这个数也记下来了

最后相当于是我的

这几个系数都知道

然后这是井眼的直径

这是钻柱的外径

然后环空的速度我知道

钻井液密度知道

就可以把我钻铤段和

钻杆段的雷诺数

就可以把它计算出来

我们把对应的参数

带到这个公式里面

就得到

钻铤段的雷诺数的大小

这里面大家看

我们这个地方是

计算出来K是0.309

n是0.737

我这个地方带的就是0.737

流型指数乘以个井眼的直径

减去钻柱的外径

然后再乘以

这个地方是流型指数

再乘以速度

环空的速度

钻铤部分刚刚算出来

速度是1.6m/s

这是环空的速度

然后这2减去n

n等于0.737

再乘以钻井液的密度

是1.5的钻井液的密度

对应这个

你看这些参数我都写了

这个地方的

下面

就除以这个K等于0.309的

这个K的大小

然后再乘以这个括号里面这一部分

这里面的n

n的话是0.737

2n加1除以3n

然后括号n次方

最后算出来

我钻铤的雷诺数

是1369

1369

这是钻铤部分的雷诺数

钻铤段的1369

类似的

我们根据相同的方法

也可以把钻杆部分的雷诺数

把它计算出来

钻杆是1289

1289

把雷诺数计算出来

就要区分它流动的形态

区分它的流动形态

不同的流动形态

它的摩阻计算公式也是不一样的

比如说是层流还是紊流

这个流动形态的判断

是怎么判断的

我们前面也讲了

根据它雷诺数大小

n或k的这个

就可以把它计算出来

我们可以相应的

前面讲的这部分

流态的判断这个地方

给大家看