第三章 钻进工艺（4）

,第四节水力参数,第三章钻进工艺,推导过程总结,额定泵压状态：,第四节水力参数,第三章钻进工艺,第四节水力参数,第三章钻进工艺,相对于目标函数极值条件，最优排量Qt和最优喷嘴直径dt,目标函数极值条件:,第四节水力参数,第三章钻进工艺,L,四、水力参数设计方法,为什么要进行工程设计呢？不难发现，最优排量和最优喷嘴直径这二个水力参数都是井深的函数，随着井深的增加而连续变化。但是，在实际工作中最优排量和最优喷嘴直径无法做到这一点。这是因为：（1）钻头一入井，喷嘴就不可能随时换装；（2）钻井泵缸套选定后，额定排量就不可能有很大的变化范围。,第四节水力参数,第三章钻进工艺,水力参数的工程设计方法是采用分段设计，即将要钻进的井段分成n个小段，在第i段(i=1，2,.n)，以底部井深Li为设计井深，据此计算最优排量和最优喷嘴直径。工程设计的实质是以点代段，即以每段底部井深点的最优水力参数在这个井段中施行，从而逼近全井段的最优水力参数。,第四节水力参数,第三章钻进工艺,（1）根据循环压降试验，求得循环压降系数kl；（2）根据工程实际情况，选定最小排量Qa，这是钻井过程中不能低于的排量；（3）根据机泵实际条件，选择缸套直径，确定额定泵压Pr和额定排量Qr，指钻井过程中不能超过的泵压和排量；（4）根据最优喷嘴直径dt，配备喷嘴组合；（5）根据钻头使用情况，将所钻井深划分成n段；（6）计算第i段的最优排量Qt和最优喷嘴直径dt，同时注意校核QrQtQa；（7）重复（5）,（6）二步，进行第i1段的设计，直到in为止；（8）设计结果列表。,第四节水力参数,第三章钻进工艺,方法：,第四节水力参数,第三章钻进工艺,某井使用21.6cm钻头，17.8cm钻铤80m,12.7cm钻杆。设计井深4000m,钻井液平均密度1.2g/cm3,二台NB8600泵,试按最大水马力方式进行喷射钻井设计。1、计算循环压耗系数m和n根据临近井实测法得到：m=4.406*10-6；n=6.02*10-4。,五、实例,第四节水力参数,第三章钻进工艺,2、根据工程实际情况确定最小排量Qa根据钻井液环空携岩理论的研究成果，当钻井液环空返速大于0.50.6m/s时，即可满足岩屑输送比和隙核比的要求。为安全起见，一般选用钻井液环空返速为1.0m/s左右。由此可确定最小排量Qa,第四节水力参数,第三章钻进工艺,m=4.406*10-6n=6.02*10-4D=21.6;Dp=12.71.2,3、根据机泵实际条件选择缸套直径选择原则是：在机泵条件允许时（即泵工作状态好，连接件承压能力强等），尽可能选用小尺寸缸套，尽可能提高额定泵压Pr。对于NB8600泵，根据“钻井手册”提供的资料，可选用130mm直径的缸套，额定泵压Pr=19.6Mpa，每分钟65冲时的额定排量Qr=15.34l/s,采用双泵时Qr=30.68l/s。,第四节水力参数,第三章钻进工艺,4、根据钻头使用情况，合理划分所钻井深为n段由于没有钻头使用资料，只能将4000m井深简单的平均分为8段，各段底部井深分别为：,第四节水力参数,第三章钻进工艺,5、计算第1段的最优排量Qt1,第四节水力参数,第三章钻进工艺,由于最优排量Qt1大于了额定排量Qr（双泵），故取：,第四节水力参数,第三章钻进工艺,Pr=19.6MpaQr=30.68l/s,6、计算第1段的最优喷嘴直径dt1,第四节水力参数,第三章钻进工艺,Pr=19.6MpaQr=30.68l/s,7、配置喷嘴组合综合考虑井下情况，钻头泥包或喷嘴砂堵不太严重，故选用双不等径喷嘴组合，直径比取0.6，得到解得最后根据现有喷嘴系列进行适当调整。,第四节水力参数,第三章钻进工艺,0.60.7,8、计算第1段的水力泵功率：循环压耗：,第四节水力参数,第三章钻进工艺,m=4.406*10-6n=6.02*10-4D=21.6;Dp=12.71.2,Pr=19.6MpaQr=30.68l/s,钻头压耗：钻头水马力：,钻头水功率：钻头水马力：,钻头压耗：钻头水马力：,钻头压耗,钻头水功率,第四节水力参数,第三章钻进工艺,钻头压耗：钻头水马力：,钻头水功率：钻头水马力：,冲击力：喷速:,第四节水力参数,第三章钻进工艺,钻头水功率：钻头水马力：,9设计第26段（从略）10计算第7段的最优排量Qt7,由于最优排量Qt7小于额定排量Qr（双泵）且大于最小排量Qa，合适。,第四节水力参数,第三章钻进工艺,m=4.406*10-6n=6.02*10-4D=21.6;Dp=12.71.2,Pr=19.6MpaQr=30.68l/s,11、计算第7段的最优喷嘴直径dt7,第四节水力参数,第三章钻进工艺,12、配置喷嘴组合解得,第四节水力参数,第三章钻进工艺,13、计算第7段的水力参数泵功率：循环压耗：,第四节水力参数,第三章钻进工艺,钻头压耗：钻头水马力：,钻头压耗：,钻头水功率：,第四节水力参数,第三章钻进工艺,冲击力：喷速:14、设计第8段（从略）,第四节水力参数,第三章钻进工艺,15、结果列表,第四节水力参数,第三章钻进工艺,临界井深：Q=Qr所对应的最大井深极限井深：Q=Qa所对应的最