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1、连续油管钻井水力计算实例分析一、计算原始参数CT 规格：0 73x4.8mm（2z” x0.188） x3500m，级别 CT80。8滚筒尺寸（底径 x 内宽 x 轮缘）： 02600x 2450x04200mm采用老井加深工艺，原井筒1500m （5-1/2”和7”套管）加深钻井1000m 和2000m，参考大量实例，钻头采用4-3/4”和6-1/8牙轮钻头或PDC钻头，螺杆 马达采用 3-3/4”和 4-3/4”规格。钻井液采用清水和一种水基泥浆（ULTRADRIL钻井液），其流体参数为： p=1180kg/m3, n=0.52564, k=0.8213Pa.Sn，粘度为 45.5mPa.
2、s。针对现场试验的辽河油田，根据文献，其砂岩岩石的密度按平均值2.3g/cm3 进行计算，若为中粗砂，粒度直径为 0.25mm。下面将依据前期的计算模型分别计算对比。二、泵压计算P =AP +AP +AP +AP +AP +AP泵CT 盘CT 直管汇工具钻头环空（一）管内压降计算模型CT内流体的摩阻损失通常表示为压力降低的形式，即：AP = 2 f 吐fd中L和d分别是管长和管径，v是管内的平均速度，f是范宁Fanning摩擦 因子，它与流体的雷诺数、管壁的粗糙度等因素有关。（二）清水（牛顿流）介质管内摩阻计算1. 雷诺数计算及狄恩数计算n =dZRe 卩式中， N 为雷诺数，无量纲；ReP为
3、液体密度，kg/m3；v为循环介质在管路中的平均流速，m/s；d 为模拟连续油管内径， m；卩为牛顿流体的动力粘度，Pa*s；带入清水数据，得到雷诺数为 202031。狄恩数（Dean）是研究弯管流动阻力的基本无量纲数:NDe其中r为连续油管内径，R为连续油管弯曲半径，N为雷诺数。0Re原井筒1500m加深钻井2000m和1000m时，剩余在盘管滚筒上的管长分别为 0m和1000m，则两种情况下连续油管弯曲半径R的计算如下：R =R =B/2=2.6/2=1.3m 其中 B 为滚筒底径（筒芯直径）10每层排数 M=2450/73=33.56 圆整取 33。每一层长度Li=“ MB+ RJ,下表
4、1计算了盘管上的每层长度，可见盘管上 剩余的1000m大概排4层，根据前面的研究，此时连续油管弯曲半径可按平均 值计算，取 R =1.441m。2表 1 盘管上的连续油管长度计算表油管层数油管增加的径向长度每层长度总长度弯曲半径10.0365260.32260.321.33720.1059273.83534.151.40630.1752287.34821.491.47540.2446300.851122.331.545带入相关数据，可得：N =31473De1N =29893De22. 直管摩阻系数计算模型（1）层流对于直管，范宁摩阻系数可用如下公式计算16SL NRe2）紊流对管内单向流摩阻
5、系数公式进行了分析，当不考虑管粗糙度，在紊流光滑区3*103 N NRe，1 进入了混合摩擦区。此时可采用王弥康等推荐的公式：15.0452 1.10987.1492J厂 _ - g 3.7065 - Ng（2.8257 +（ N 亂SLReRe带入相关数据，得到直管摩阻系数为 0.005。3）过渡流按照过渡流雷诺数上下限（2100和2900）分别计算后插值计算。3. 盘管摩阻系数计算模型1）层流2）紊流3）过渡流CLSLCLSL对于过渡流可采用如下 Srinivasan 公式：1.8 （ r W5-0CLN 0.5 （ R 丿Re对于临界雷诺数的计算模型：（N）Re cr二 2100r 0.
6、51+121R01Srinivasan 等将连续油管内流态分为3 类，即层流 30N 300，过渡流De300vN (N )，紊流(N ) N 14000。De De cr De cr De由前述可知，管内流动处于紊流，则此时两种情况下的连续油管摩阻系数为:广 fSL + 00075( r )0.5F丿二 0.005 + 0.0075(0.0634 W2x1.3 丿二 0.006175(r )0.5 卡R1丿原井筒1500m加深钻井2000m和1000m时，剩余在盘管滚筒上的管长分别为?二 f + 0.0075CL 2 SL二 0.005 + 0.0075(0.0634 “52 x 1.441
7、丿二 0.0061170m和1000m，则两种情况下连续油管(直管段+盘管段)的压降计算如下:APCT直1L pv 2d=2x0.005x3500 x1006 x 3.1620.0634=5.55MPaAP= 0CT盘1则第一种情况连续油管内的总摩阻为 5.55MPa。Lpv22500x1006x3.162AP= 2 f=2 x 0.005 x=3.96MPact 直 2d0.0634Lpv21000x1006x3.162AP= 2 f=2 x 0.006117 x=1.94MPaCT盘2则第二种情况连续油管内的总摩阻为 3.96+1.94=5.9MPa。考虑连续油管全盘在滚筒上情况，计算每层
8、连续油管摩阻压降损失入下表表 2 每层连续油管摩阻压降损失油管层 数油管增加的径向长 度每层长 度总长度弯曲半 径r0/Rv管雷诺 管f管管内摩 阻0.0233.16201790.0061510.0365260.32260.321.33770990.510.0223.16201790.0061320.1059273.83534.151.40650900.530.0213.16201790.0061030.1752287.34821.491.47550940.561122.30.0203.16201790.0060740.2446300.8531.54550990.581436.60.0193.
9、16201790.0060550.3139314.3591.61460950.601764.50.0183.16201790.0060360.3833327.8651.68380930.6370.4526341.372105.91.7530.0183.16201790.006010.6510110.52200.59130.66070.7300354.88368.39381.89288.932460.802829.183211.03500.001.8221.8911.9612.0300.01740.01680.01620.01563.1603.1603.1603.1602017992017992
10、017992017990.0059930.0059750.0059580.005941总摩阻0.700.720.546.69连续油管全部盘在滚筒上，若按照多层缠绕的平均弯曲半径计算，共 11 层，取第6 层的弯曲半径，则摩阻系数为：f = f + 0.0075CL SLrV R丿平均0.5=0.005 + 0.0075(0.0634 WV 2 x1.683 丿=0.006033AP= 2 f=2 x 0.006033 x 3500x 1006 x 3.162 =6.69MPa0.0634CT盘全d和上面逐层计算结果相等，可见利用平均弯曲半径计算有足够精度。即清水作业情况下，连续油管内的最大的总
11、摩阻为 6.69MPa。（三）水基泥浆（非牛顿流）管内摩阻计算1. 广义雷诺数计算计算对于广义雷诺数的计算有：ATdnv2np （ 4n ）nN =Regk 8n1 V 3n +1 丿K 为流变系数， n 为流型指数。考虑采用一种水基泥浆（ULTRADRIL钻井液），带入流体参数，p=1180kg/m3,n=0.52564, k=0.8213Pa.Sn，则计算得到的广义雷诺数为:N =4430。Reg临界广义雷诺数:C )= 3470 1370nRe crgN 4270 1370n为紊流，二者之间为过渡流。Reg对比知流体介质为紊流。2. 直管摩阻系数计算模型1）层流16SL NReg（2）紊
12、流f =-a-SLN bReglg n + 3.93a =5071.75 lg nb =7带入前面的 N 数值，得 f =0.006402Reg SL（3）过渡流计算同牛顿流。3. 盘管摩阻系数计算模型（1）层流_ 5.22（r /Rh3clNo.6Reg（2）紊流/1.06a （ r ）0.1f _ -OCL N 0.8b IR 丿Reg系数 a,b 同上。带入前面的数值，得两种情况下的连续油管摩阻系数为：f =0.007616CL1f =0.007538CL2原井筒1500m加深钻井2000m和1000m时，剩余在盘管滚筒上的管长分别为0m和1000m，则两种情况下连续油管（直管段+盘管段）的压降计算如下：APCT直1=2 x 0.006402 x3500 x1180 x 3.1620.0634=8.33MPaAP_ 0CT盘1则第一种情况连续油管内的总摩阻为 8.33MPa。APCT直2=2 x 0.006402 x2500 xll80 x 3.1620.0634
