喷射钻井的概念课件.ppt

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1、喷射钻井的基本概念喷射钻井的基本概念一、循环系统构成一、循环系统构成1 1 1 1、功用：、功用：、功用：、功用：在钻进中从在钻进中从在钻进中从在钻进中从井眼中清除岩屑。井眼中清除岩屑。井眼中清除岩屑。井眼中清除岩屑。2 2 2 2、组成及循环流程、组成及循环流程、组成及循环流程、组成及循环流程（图（图（图（图2 2 2 210101010）：泥浆罐）：泥浆罐）：泥浆罐）：泥浆罐泥浆泵泥浆泵泥浆泵泥浆泵地面管线地面管线地面管线地面管线立管立管立管立管水龙带水龙带水龙带水龙带水笼头水笼头水笼头水笼头方钻杆方钻杆方钻杆方钻杆钻杆钻杆钻杆钻杆钻头钻头钻头钻头（清洗）井（清洗）井（清洗）井（清洗）井底

2、（射流）底（射流）底（射流）底（射流）（携带岩屑）环空（携带岩屑）环空（携带岩屑）环空（携带岩屑）环空井口井口井口井口振动筛（净化设备）振动筛（净化设备）振动筛（净化设备）振动筛（净化设备）泥浆罐。泥浆罐。泥浆罐。泥浆罐。3 3 3 3、泥浆泵：、泥浆泵：、泥浆泵：、泥浆泵：活塞泵活塞泵活塞泵活塞泵(图图图图2 2 2 211111111a,a,a,a,图图图图2 2 2 211111111b,b,b,b,图图图图2 2 2 211111111c,c,c,c,图图图图2 2 2 211111111d)d)d)d)l l l l 双缸泵、三缸泵双缸泵、三缸泵双缸泵、三缸泵双缸泵、三缸泵l l l

3、 l 单作用泵、双作用泵单作用泵、双作用泵单作用泵、双作用泵单作用泵、双作用泵常用：三缸单作用卧式治塞泵常用：三缸单作用卧式治塞泵常用：三缸单作用卧式治塞泵常用：三缸单作用卧式治塞泵,如如如如3 3 3 3NB-1300NB-1300NB-1300NB-1300（马力）。马力）。马力）。马力）。喷射式钻头：喷射式钻头：钻头上安装喷嘴钻头上安装喷嘴 二、喷射式钻头的水力特性二、喷射式钻头的水力特性二、喷射式钻头的水力特性二、喷射式钻头的水力特性(一一一一)、射流及其对井底的作用、射流及其对井底的作用、射流及其对井底的作用、射流及其对井底的作用1 1 1 1、射流的特性、射流的特性、射流的特性、射

4、流的特性 射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。射流是指通过管嘴或孔口过水断面周界不与固体壁接触的液流。淹没射流：淹没射流：淹没射流：淹没射流：射流流体的密度小于或等于周围流体的密度射流流体的密度小于或等于周围流体的密度射流流体的密度小于或等于周围流体的密度射流流体的密度小于或等于周围流体的密度 非淹没射流：非淹没射流：非淹没射流：非淹没射流：射流流体的密度大于周围流体的密度射流流体的密度大于周围流体的密度射流流体的密度大于周围流体的密度射流流体的密度大于周围流体的

5、密度 自由射流：自由射流：自由射流：自由射流：不受固壁限制不受固壁限制不受固壁限制不受固壁限制 非自由射流：非自由射流：非自由射流：非自由射流：受到固壁限制受到固壁限制受到固壁限制受到固壁限制 连续射流：连续射流：连续射流：连续射流：射流内某一点的压力保持稳定射流内某一点的压力保持稳定射流内某一点的压力保持稳定射流内某一点的压力保持稳定 脉冲射流：脉冲射流：脉冲射流：脉冲射流：射流流束内的压力不稳定射流流束内的压力不稳定射流流束内的压力不稳定射流流束内的压力不稳定 在在在在喷喷喷喷射射射射式式式式钻钻钻钻头头头头的的的的井井井井底底底底条条条条件件件件下下下下，钻钻钻钻井井井井液液液液从从从从

6、普普普普通通通通喷喷喷喷嘴嘴嘴嘴喷喷喷喷出出出出形形形形成成成成射射射射流流流流后后后后，被被被被井井井井筒筒筒筒内内内内的的的的钻钻钻钻井井井井液液液液所所所所淹淹淹淹没没没没，并并并并且且且且其其其其运运运运动动动动和和和和发发发发展展展展受受受受到到到到井井井井底底底底和和和和井井井井壁的限制，因而壁的限制，因而壁的限制，因而壁的限制，因而属于淹没非自由射流属于淹没非自由射流属于淹没非自由射流属于淹没非自由射流。射流的扩散角：射流的扩散角：射流的扩散角：射流的扩散角：射流纵剖面上周射流纵剖面上周射流纵剖面上周射流纵剖面上周界母线的夹角，可表示射流的界母线的夹角，可表示射流的界母线的夹角，

7、可表示射流的界母线的夹角，可表示射流的密集程度。密集程度。密集程度。密集程度。初始速度：初始速度：初始速度：初始速度：喷嘴出口断面上的速喷嘴出口断面上的速喷嘴出口断面上的速喷嘴出口断面上的速度（基本相等）度（基本相等）度（基本相等）度（基本相等）射流流速核：射流流速核：射流流速核：射流流速核：射流中心保持初始射流中心保持初始射流中心保持初始射流中心保持初始速度流动的流束。其长度主要速度流动的流束。其长度主要速度流动的流束。其长度主要速度流动的流束。其长度主要受喷嘴直径和喷嘴内流道的影受喷嘴直径和喷嘴内流道的影受喷嘴直径和喷嘴内流道的影受喷嘴直径和喷嘴内流道的影响。响。响。响。射流的动能转换成对

8、井底的压能，射流的动能转换成对井底的压能，射流的动能转换成对井底的压能，射流的动能转换成对井底的压能，形成井底冲击压力波。形成井底冲击压力波。形成井底冲击压力波。形成井底冲击压力波。井底漫流：井底漫流：井底漫流：井底漫流：射流在井底限制下沿射流在井底限制下沿射流在井底限制下沿射流在井底限制下沿井底方向流动。井底方向流动。井底方向流动。井底方向流动。2 2 2 2、射流对井底的清洗作用、射流对井底的清洗作用、射流对井底的清洗作用、射流对井底的清洗作用(1)(1)(1)(1)射流的冲击压力作用射流的冲击压力作用射流的冲击压力作用射流的冲击压力作用 对对对对岩岩岩岩屑屑屑屑的的的的冲冲冲冲击击击击翻

9、翻翻翻转转转转作作作作用用用用：作作作作用用用用在在在在井井井井底底底底岩岩岩岩屑屑屑屑上上上上的的的的压压压压力力力力极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀，使使使使岩岩岩岩屑屑屑屑产产产产生一个翻转力矩，离开井底。生一个翻转力矩，离开井底。生一个翻转力矩，离开井底。生一个翻转力矩，离开井底。(2)(2)(2)(2)漫流的横推作用漫流的横推作用漫流的横推作用漫流的横推作用 漫漫漫漫流流流流具具具具有有有有附附附附面面面面射射射射流流流流性性性性质质质质。高高高高速速速速漫漫漫漫流流流流对井底岩屑产生一个横推力对井底岩屑产生一个横推力对井底岩屑产生一个横推力对井底岩屑产生一个横推力(3)(3)(3)

10、(3)射流对井底的破岩作用射流对井底的破岩作用射流对井底的破岩作用射流对井底的破岩作用 岩岩岩岩石石石石强强强强度度度度较较较较低低低低：射射射射流流流流冲冲冲冲击击击击力力力力超超超超过过过过地地地地层层层层岩岩岩岩石石石石的的的的破破破破碎碎碎碎压压压压力力力力时时时时，射射射射流流流流将将将将直直直直接接接接破破破破碎岩石。碎岩石。碎岩石。碎岩石。岩石强度较高：岩石强度较高：岩石强度较高：岩石强度较高：高速射流流体挤入高速射流流体挤入高速射流流体挤入高速射流流体挤入岩石的微裂纹或裂缝，形成岩石的微裂纹或裂缝，形成岩石的微裂纹或裂缝，形成岩石的微裂纹或裂缝，形成“水楔水楔水楔水楔”，使微裂

11、纹或裂缝扩大，从而使岩石，使微裂纹或裂缝扩大，从而使岩石，使微裂纹或裂缝扩大，从而使岩石，使微裂纹或裂缝扩大，从而使岩石强度大大降低。强度大大降低。强度大大降低。强度大大降低。(二二二二)、射流水力参数、射流水力参数、射流水力参数、射流水力参数 喷速、冲击力、水功率喷速、冲击力、水功率喷速、冲击力、水功率喷速、冲击力、水功率1 1 1 1、射流喷射速度、射流喷射速度、射流喷射速度、射流喷射速度 2 2 2 2、射流冲击力、射流冲击力、射流冲击力、射流冲击力 射流冲击力是指射流在其作用的面积上的总作用力的大小射流冲击力是指射流在其作用的面积上的总作用力的大小射流冲击力是指射流在其作用的面积上的总

12、作用力的大小射流冲击力是指射流在其作用的面积上的总作用力的大小2 2 2 2、射流水力功率、射流水力功率、射流水力功率、射流水力功率 单位时间内射流所具有的做功能量单位时间内射流所具有的做功能量单位时间内射流所具有的做功能量单位时间内射流所具有的做功能量(三三三三)、钻头水力参数钻头水力参数钻头水力参数钻头水力参数 1 1 1 1、钻头压降、钻头压降、钻头压降、钻头压降 指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力的降低值指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力的降低值指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力的降低值指钻井液流过钻头喷嘴以后钻井液压力的降低值 (三三三三)、钻头水力参数钻头水力参数钻头水力参数钻头水

13、力参数 1 1 1 1、钻头水功率、钻头水功率、钻头水功率、钻头水功率 指钻井液流过钻头时所消耗的水力功率指钻井液流过钻头时所消耗的水力功率指钻井液流过钻头时所消耗的水力功率指钻井液流过钻头时所消耗的水力功率(一一一一)、传递过程、传递过程、传递过程、传递过程泥泥泥泥 浆浆浆浆 泵泵泵泵(N N N Np p p p=P P P Pp p p pQ Q Q Q)地地地地 面面面面 管管管管 汇汇汇汇(损损损损 失失失失 N N N Ns s s s=P P P Ps s s sQ Q Q Q)钻钻钻钻 柱柱柱柱 内内内内(损损损损 失失失失N N N Ndpdpdpdp=P P P Pdpdp

14、dpdpQ Q Q Q)钻头钻头钻头钻头(有用有用有用有用N N N Nb b b b=P P P Pb b b bQ Q Q Q)环空环空环空环空(损失损失损失损失N N N Na a a a=P P P Pa a a aQ Q Q Q)井口。井口。井口。井口。P P P Pp p p p-泵压泵压泵压泵压;Q-Q-Q-Q-排量排量排量排量;P P P Ps s s s-地面管汇压力损失地面管汇压力损失地面管汇压力损失地面管汇压力损失;P P P Pdpdpdpdp-钻柱内压力损失钻柱内压力损失钻柱内压力损失钻柱内压力损失;P P P Pa a a a-环空内压力损失环空内压力损失环空内压力

15、损失环空内压力损失;P P P Pb b b b-钻头压降。钻头压降。钻头压降。钻头压降。三、水功率传递三、水功率传递 (二二二二)、传递过程传递过程传递过程传递过程总泵压总泵压总泵压总泵压:P P P Pp p p p=P=P=P=Ps s s s+P P P Pdpdpdpdp+P P P Pb b b b+P+P+P+Pa a a a =P =P =P =P损损损损+P P P Pb b b b(三三三三)、水力计算、水力计算、水力计算、水力计算步骤步骤步骤步骤:1.1.1.1.确定排量确定排量确定排量确定排量Q Q Q Q和泵压和泵压和泵压和泵压P P P Pp p p p2.2.2.2.计算循环系统压耗计算循环系统压耗计算循环系统压耗计算循环系统压耗(P P P P损损损损=P P P Ps s s s+P P P Pdpdpdpdp+P+P+P+Pa a a a)3.3.3.3.计算钻头可获得的压降计算钻头可获得的压降计算钻头可获得的压降计算钻头可获得的压降(P P P Pb b b b=P=P=P=Pp p p p-P-P-P-P损损损损)4.4.4.4.设计钻头喷嘴大小设计钻头喷嘴大小设计钻头喷嘴大小设计钻头喷嘴大小