钻探水力学详细介绍
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发布时间：2024-08-20 01:28
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时间：2024-08-28 07:13
钻探水力学深入研究钻探过程中钻具与孔壁间环空区域内的钻液特性，包括流态、压力降、动压力和流速等。钻井液作为非牛顿流体，其流动特性受到钻杆运动影响，科研人员通过研究提出了多种计算模型和参数，并进行了一系列的模拟实验。
首先，判断流态是层流还是紊流，通常使用雷诺数。钻井液的有效粘度μe随剪切速率变化，通过流变学理论计算。流态对冲蚀作用至关重要，紊流可能导致钻孔扩大，而层流则相对缓和。临界孔径Dc是衡量冲蚀能力的关键参数，与钻头直径Db和冲蚀准数I相关，具体公式为[685-02]。
环空压力降是钻井液循环时的重要参数，它影响泵压。其计算公式[685-03]中，压力降与钻孔直径、钻具尺寸、流速、密度和摩阻系数等因素有关。减小压力降有助于提高孔底功率，同时影响动压分布和内压力平衡。等效循环密度ρE（千克/立方米）则表示由于压力变化而等效于增大了的钻井液密度。
激动压力由钻具运动引发，包括粘滞波和惯性波，它们与钻具速度和加速度相关，对孔壁产生抽汲和挤压压力。计算钻井液速度和加速度对于理解这种动态压力至关重要。
岩屑流送则涉及滑落速度与钻井液流动的关系，确保岩屑能有效输送至地面。钻井液的流变性能和流量选择对岩屑输送和清洗效果有直接影响。
钻头水力学关注钻头底部的钻井液流动特性，如液流分布、压力降与水功率利用。它旨在优化清洗和冷却效果，提升钻速和钻头寿命。金刚石钻探中，需研究钻头比水马力、压力降分布、水路面积和水口设计等，以优化钻探过程。
从20世纪60年代开始，钻探水力学逐渐发展成为独立学科，从单纯的压力降计算转向指导钻孔稳定和钻速提升。如今，它已成为优化钻探过程的关键组成部分，通过环空水力学与钻头水力学的研究，旨在降低压力降，提高水功率利用率。
扩展资料
用水力学和钻井液流变学的原理，研究钻孔内钻井液流动状况和规律的学科。用以解决钻孔内的排除岩屑、冷却钻头、水功率利用、优化钻探等实际问题。钻探水力学又分为钻孔环空水力学和钻头水力学两部分。
