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《鉆井液循環(huán)當(dāng)量密度影響因素研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、鉆井液循環(huán)當(dāng)量密度影響因素研究摘要：本文建立了鉆井液的循環(huán)當(dāng)量密度計(jì)算模型，同時(shí)分析了巖屑濃度、機(jī)械鉆速、巖屑直徑對(duì)鉆井液循環(huán)當(dāng)量密度的影響，通過分析可以得出：隨著鉆速、鉆屑濃度、巖屑直徑的增大ECD會(huì)增大，因此在鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)要注意這些參數(shù)帶來的影響。關(guān)鍵詞：ECD；巖屑直徑；鉆速；巖屑濃度中圖分類號(hào)：TE3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311(2012)04-0022-021鉆井液循環(huán)當(dāng)量密度(ECD)計(jì)算模型鉆井液的當(dāng)量循環(huán)密度(EquivalentCirculatingDensity,簡寫為ECD)
2、可以定義為鉆井液的當(dāng)量靜態(tài)密度(ESD)與鉆井液流動(dòng)造成的環(huán)空壓耗當(dāng)量密度之和?，F(xiàn)場情況下的當(dāng)量循環(huán)密度ECD表達(dá)式如下：ECD=P(1-Ca)+PsCa+H(1)式中：P為鉆井液密度；Ps為巖屑密度；Ca為環(huán)空巖屑濃度，%;Ap為環(huán)空壓耗。1.1環(huán)空濃度計(jì)算模型環(huán)空濃度Ca的計(jì)算公式：Ca=H(2)式中：R0P為鉆速,(m/h)；d0為鉆桿外徑,(cm)；d為井眼內(nèi)徑，(cm)；vc為鉆井液環(huán)空返速，(m/s)；vs為巖屑沉降速度，(m/s)o1.2環(huán)空壓耗計(jì)算模型當(dāng)流態(tài)為紊流時(shí)，環(huán)空井段的壓耗Ap為[1]:A(3
3、)式中：Ap為環(huán)空壓耗，(kg/cm2)；1為鉆桿長度,(m)；do為鉆柱的外徑，(cm)；d為井眼內(nèi)徑，(cm)；vc為鉆井液環(huán)空返速，(m/s)；P為鉆井液密度，(g/cm3)；f為摩阻系數(shù)，無因次。顯然從上式可知環(huán)空壓耗計(jì)算的關(guān)鍵在于環(huán)空摩阻系數(shù)f的準(zhǔn)確確定。由流體力學(xué)原理知，f與流體的流變模式、流變參數(shù)、流體流態(tài)、流體雷諾數(shù)和幾何邊界條件等有關(guān)。由于理論研究，尤其是非牛頓流體流動(dòng)研究的不完善，以及實(shí)際問題的復(fù)雜，非牛頓流體流動(dòng)的解析解很難得到，目前尚無統(tǒng)一的適用于各種流變模式非牛頓流體的流態(tài)判別和摩阻系數(shù)計(jì)算
4、方法，這些方法都存在很大的局限性，并且有時(shí)在相同條件下計(jì)算結(jié)果也相差很大，不能胡亂使用。在這里摩阻系數(shù)f采用Dodge和Metiner推導(dǎo)出的半經(jīng)驗(yàn)公式[2]來計(jì)算：■=Hlg[Ref■]-■(4)由于在深水鉆井中，不同的海水深度和溫度梯度也會(huì)對(duì)鉆井液的流變性能產(chǎn)生影響,因此在應(yīng)用上述模型計(jì)算環(huán)空壓耗時(shí)，需要考慮溫度和深度(壓力)對(duì)鉆井液觀粘度、塑性粘度和動(dòng)切力的影響，而不能直接應(yīng)用地面上的測(cè)量結(jié)果。2ECD影響因素分析以一口實(shí)鉆井的12.25in井段為例來說明各個(gè)參數(shù)對(duì)ECD的影響。2.1ROP(rateofpen
5、etration)對(duì)ZSECD的影響基本參數(shù)如表1所示。圖1分析了鉆速R0P對(duì)ECD的影響，從圖中可以看出鉆速對(duì)ECD的影響很大，隨著鉆速的提高ECD會(huì)增大，所以為了控制ECD就要在鉆井過程中嚴(yán)格控制鉆速的大小。2.2鉆屑濃度Ca對(duì)ECD的影響基本參數(shù)如表2所示。圖2分析了鉆屑濃度Ca對(duì)ECD的影響，從圖中可以看出鉆屑濃度對(duì)ECD的影響還是很大的，隨著鉆屑濃度的增大ECD會(huì)增大，所以為了控制ECD就要在鉆井過程中盡量旋轉(zhuǎn)鉆桿并適當(dāng)提高排量使井眼盡可能保持清潔以致鉆屑濃度不太大。2.3鉆屑直徑ds對(duì)ECD的影響基本參數(shù)
6、如表3所示。圖3分析了巖屑直徑ds對(duì)ECD的影響，從圖中可以看出巖屑直徑對(duì)ECD的影響還是很大的，隨著巖屑直徑的增大ECD會(huì)增大，所以在鉆井過程中為了控制ECD應(yīng)當(dāng)選擇合適的鉆頭類型以便控制巖屑直徑的大小。3結(jié)論通過本文的數(shù)據(jù)可以看出機(jī)械鉆速、巖屑濃度、巖屑直徑都對(duì)鉆井液的循環(huán)當(dāng)量密度有一定的影響，隨著鉆速、鉆屑濃度、巖屑直徑的增大ECD會(huì)增大，因此在鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)要注意這些參數(shù)帶來的影響。參考文獻(xiàn)：[1]汪志明?油氣井流體力學(xué)與工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005：9-10.[2]DodgeDW,Mets
7、nerAB.Turbulentflowofnon-newtoniansystem[J].AICHE,1959,5(2):189-204.
