钻井参数设计

1、钻进参数设计钻进参数设计 长长 江江 大大 学学20152015年年1 1月月姓名：熊青山姓名：熊青山汇报内容汇报内容4设计内容设计内容12水力参数设计水力参数设计设计实例设计实例3机械破岩参数机械破岩参数一、设计内容一、设计内容1.水力参数水力参数2.机械破岩参数机械破岩参数设计内容如下：设计内容如下：1. 排量；排量；2. 泵压；泵压； 3. 环空返速环空返速4. 循环压耗；循环压耗；5. 钻头压降；钻头压降；二、水力参数设计二、水力参数设计6.喷嘴直径；喷嘴直径；7.喷射速度喷射速度;8.水马力水马力;9.比水马力比水马力;10.射流冲击力射流冲击力。1. 排量排量 方法：双约束条件下定

2、流量方法：双约束条件下定流量 1）井壁稳定）井壁稳定 2）最小携屑能力）最小携屑能力二、水力参数设计二、水力参数设计双约束条件下定流量水力设计双约束条件下定流量水力设计 该设计方法就是在给定的井内流道（该设计方法就是在给定的井内流道（井身结构，井身结构，钻具组合钻具组合）和）和钻井液性能钻井液性能条件下，确定保证安全钻进条件下，确定保证安全钻进的最大、最小的流量范围，再根据井场的机泵条件优的最大、最小的流量范围，再根据井场的机泵条件优选钻井泵的缸套尺寸，得出优选实际流量。由优选流选钻井泵的缸套尺寸，得出优选实际流量。由优选流量计算循环压耗，进而根据喷射钻井的工作方式计算量计算循环压耗，进而根据

3、喷射钻井的工作方式计算钻头压降。由钻头压降计算喷嘴当量尺寸和确定喷嘴钻头压降。由钻头压降计算喷嘴当量尺寸和确定喷嘴组合。最后根据相关公式计算其它水力参数。组合。最后根据相关公式计算其它水力参数。二、水力参数设计二、水力参数设计1. 排量排量 方法：双约束条件下定流量方法：双约束条件下定流量 1）井壁稳定）井壁稳定二、水力参数设计二、水力参数设计42320max0.110 102.52 10()()ppmhecmheDDVDD 宾汉：宾汉：幂律：幂律：120.387max204510.005082.54ncnhemKnVDD22maxmax40hecQDDV流型选择问题：流型选择问题： 根据实验

4、确定根据实验确定 按幂律处理按幂律处理 流变参数处理：取平均值流变参数处理：取平均值二、水力参数设计二、水力参数设计1. 排量排量 方法：双约束条件下定流量方法：双约束条件下定流量 2）最小携屑能力）最小携屑能力二、水力参数设计二、水力参数设计5 . 0asasVVVK2/31/31/30.007072.5smsmedV二、水力参数设计二、水力参数设计宾汉：宾汉：幂律：幂律：22minmin40hecQDDV2/3min1/31/30min00.01422.51199500smcmpchepdVVDD2/3min131/31/3min0.01422.51199213smcncmhedVVnKD

5、Dn隐隐函函数数求求解解maxminQQQminrQQ在保证井壁稳定和井眼净化条件约束在保证井壁稳定和井眼净化条件约束 下，流量选择范围为下，流量选择范围为、在满足在满足 的条件下，选取额定的条件下，选取额定泵压高的缸套。泵压高的缸套。二、水力参数设计二、水力参数设计柴油机柴油机转速转速r/minr/min泵速泵速冲冲/min/min缸套直径（缸套直径（mmmm）与理论流量（）与理论流量（L/sL/s）1401401501501601601701701801801901901500150012012028.1628.1632.3232.3236.7836.7841.5241.5246.5446

6、.5451.8551.851400140011211226.2826.2830.1730.1734.3234.3238.7538.7543.4443.4448.4048.401300130010410424.4024.4028.0128.0131.8731.8736.0036.0040.3440.3444.9444.9412001200969622.5322.5325.8625.8639.4239.4233.2133.2137.2437.2441.4841.4811001100888820.6520.6523.7023.7026.9726.9730.4430.4434.1334.1338.03

7、38.0310001000808018.7718.7721.5521.5524.5224.5227.6827.6831.0331.0334.5734.57最大工最大工作压力作压力MPaMPaSL3NB-SL3NB-1000A1000A2424212118.518.5161614.514.5SL3NB-SL3NB-1300A1300A31312727242421211919SL3NB-SL3NB-1600A1600A3535333329292626232321211. 排量；排量；2. 泵压；泵压； 3. 环空返速：环空返速：4. 循环压耗：循环压耗：5. 钻头压降：钻头压降：二、水力参数设计二

8、、水力参数设计2240aheQVDD 地面循环压耗（管汇压耗地面循环压耗（管汇压耗 ） a.宾汉流型：宾汉流型： b.幂律流型：幂律流型：二、水力参数设计二、水力参数设计1.840.80.21.83.767 10ggmppK QQ14 (2)(1.4 lg )7nnggpKQ1.4 lg7344.093 314.088 108.09 10lg2.5nngmmnKKnn二、水力参数设计二、水力参数设计 管内压耗管内压耗 a.宾汉流型：宾汉流型： b.幂律流型：幂律流型：0.80.21.81.84.80.12336mpiiiLQpK LQd14 (2)(1.4 lg )7nniipKL Q1.4

9、lg7311530.64846 lg2.52.546 10317.71 10nnmiiminnKKdn d二、水力参数设计二、水力参数设计 环空压耗环空压耗 a. 宾汉流型：宾汉流型： 层流：层流： 紊流：紊流： 40361.1 100.0004paheheheQLLpDDDDDD 0.20.81.81.831.80.12336pmaaheheLQpK LQDDDD二、水力参数设计二、水力参数设计 环空压耗环空压耗 b. 幂律流型：幂律流型： 层流：层流： 紊流：紊流： 216000 212500nahehehenQLKpDDn DDDD14 (2)(1.4 lg )7nnaapK LQ 1.

10、4 lg722732320.79419 lg2.56.2967 105.09 1021nnmheheamhehehahanK DDDDnKDDDDn DdDD层流与紊流的判断问题：层流与紊流的判断问题： 宾汉宾汉 幂律幂律 二、水力参数设计二、水力参数设计2200.1285710.1285710.214()()ppmhecamheDDVDD 10.3872206262.540.00508nncanmhenKVDD层流与紊流的判断问题：层流与紊流的判断问题： 如果如果 则是层流；则是层流； 如果如果 则是紊流。则是紊流。 二、水力参数设计二、水力参数设计acaVVacaVV总循环压耗：总循环压耗

11、： 二、水力参数设计二、水力参数设计Lgiapppp 钻井泵工作方式：钻井泵工作方式： 一般在一般在软到中软地层软到中软地层采用最大射流冲采用最大射流冲击力工作方式，在硬地层采用最大钻头水击力工作方式，在硬地层采用最大钻头水功率工作方式。不同的工作方式其分配关功率工作方式。不同的工作方式其分配关系不同。同种工作方式在系不同。同种工作方式在临界井深临界井深前后又前后又有不同的优化方法。有不同的优化方法。 二、水力参数设计二、水力参数设计二、水力参数设计二、水力参数设计地层软与硬地层软与硬二、水力参数设计二、水力参数设计最大射流冲击力工作方式优选条件最大射流冲击力工作方式优选条件二、水力参数设计二

12、、水力参数设计最大钻头水功率优选条件最大钻头水功率优选条件最大射流冲击力工作方式：最大射流冲击力工作方式：宾汉流型：宾汉流型：幂律流型：幂律流型： 二、水力参数设计二、水力参数设计1.80.526mgccmcFcppKK LQLLK14 (2)(1.4 lg )714 (2)(1.4 lg )71428(2)(1.4lg )nnrgccmcFcnnpmpKK L QnnLLK Q最大钻头水功率工作方式：最大钻头水功率工作方式：宾汉流型：宾汉流型：幂律流型：幂律流型： 二、水力参数设计二、水力参数设计1.80.357mgccmcPcppKK LQLLK14 (2)(1.4 lg ) /714 (

13、2)(1.4 lg ) /7721 (2)(1.4lg )nnrgccmcPcnnpmpKK LQnnLLK Q四大系数四大系数二、水力参数设计二、水力参数设计40.80.2g3.767 10mpK 0.80.2cacic31.84.8110.12336mpcihcohcoKKKDDDDD 0.80.2papip31.84.8110.12336mppihpohpoKKKDDDDDLgccpcKKK LKLL二、水力参数设计二、水力参数设计最大射流冲击力工作方式优选条件最大射流冲击力工作方式优选条件二、水力参数设计二、水力参数设计最大钻头水功率优选条件最大钻头水功率优选条件4. 钻头压降；钻头压降；二、水力参数设计二、水力参数设计6. 喷射速度；喷射速度；7.冲击力冲击力；8.水马力水马