水力喷射径向钻井高压喷头优化设计
?油气田开发工程?
水力喷射径向钻井高压喷头优化设计
孙杰
（国家采油装备工程技术研究中心；胜利油田高原连续油管工程有限公司）
摘要：微井眼水力喷射径向钻井技术的关键技术高压喷头设计在国内还相对空白三为此，通过对现有喷头的参数优化，运用理论分析与实践验证的方式，结合公式计算与有限元分析，对高压喷头的结构数据进行了优化设计三对应不同的地层制作了不同参数的喷头，通过试验验证，喷头试验效果良好三高压喷头优化设计能根据不同的地层特性设计制作不同的高压喷头，在保证正常破岩钻进的基础上，尽量降低高压软管摩擦压降，使水动力最大程度作用到喷头上，保证喷头良好的作业效果三采用该优化设计方法和高压喷头可满足不同地层的钻进需要，可在更大范围内推广应用三
关键词：水力喷射；高压喷头；有限元；优化设计
中图分类号：ＴＥ２４８ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０.１６０８２／ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１００１－４５７８.２０１６.０８.０２１
ＤｅｓｉｇｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＮｏｚｚｌｅ
ｆｏｒＨｙｄｒａｕｌｉｃＪｅｔＲａｄｉａｌＤｒｉｌｌｉｎｇ
ＳｕｎＪｉｅ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｂｌａｎｋａｒｅａｏｆｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｄｅｓｉｇｎｆｏｒｍｉｃｒｏ?ｂｏｒｅｈｏｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｊｅｔｒａｄｉａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂａｓｅｄｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｎｏｚｚｌｅ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｉｄａｔｉｏｎ，ａｎｄｆｏｒｍｕｌａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｔａｏｆｔｈｅｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｈａｖｅｂｅｅｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄ.Ｓｐｅｃｉａｌｎｏｚｚｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｔａ，ａｎｄｈａｓｂｅｅｎｔｅｓｔｅｄｗｉｔｈｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔｓ.Ｔｈｅｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｖａｒｉｏｕｓｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.Ｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｎｏｒｍａｌｒｏｃｋ?ｂｒｅａｋｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｏｆｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｏｓｅｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｔｈｅｎｏｚｚｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｏｗｅｒｃｏｕｌｄｅｎｓｕｒｅａｇｏｏｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｎｏｚｚｌｅ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｊｅｔ；ｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
０ 引言
微井眼水力喷射径向钻井技术已经在加拿大二美国和阿曼等国家现场应用上千井次，并取得了较好的效果，但在低渗低孔隙度油藏的应用效果并不好三中国国内低渗透二超低渗透油气资源丰富，低渗储量占探明储量的比例自１９９５年以来一直保持在６０％ ６５％［１］三微井眼水力喷射径向钻井技术在国内主要应用于低渗油藏，可在一个储层平面钻出多个径向水平井眼，水平井段长度最高可达１００ｍ，井眼直径超过５０ｍｍ，这样可以大幅增加油井泄油面积，使油气井产量和开采速度大幅提高三该项技术有２个技术难点，即套管定位开窗技术和高压喷头设计［２－４］三随着该技术在油田增产服务业的推广，套管开窗技术已经为多家公司掌握，而高压喷头的设计还相对空白三由于受导向器转弯半径和高压软管等配套装配的制约，高压喷头的外形尺寸等数据变化范围不会很大，在此外形尺寸的基础上如何优化设计喷嘴水眼的尺寸，使其满足不同地层
２９ 石油机械
ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０１６年第４４卷第８期
水力参数设计及编程
钻井水力参数设计报告 石油工程2 专业班级： 设计人： 指导教师： 时间：年月日
钻井水力参数设计 一、设计目的 编写VB应用程序，在给定条件下，根据最大水功率工作分析计算钻井水力参数。 二、设计要求 编制的VB程序具有以下功能： 1. 输入设计给定条件 2. 根据已知条件进行水力参数设计 3. 设计结果用列表输出 三、给定条件 1.钻井泵（缸套φ、额定泵冲x、额定排量Qs、额定泵压Ps） 2.地面管汇承压Pe 3.地面管汇当量直径de,当量长度Le 4.喷嘴规范（d=7-16） 5.流量系数c 6.设计井段深度 7.钻头直径Dh 8.钻铤参数（外径Dc、内径Di、长度Lc） 9.钻杆参数（外径Dp、壁厚δ） 10.钻井液密度ρ、塑性粘度η 四、问题分析 1.设计依据 （1）井身结构（按开钻次序分大段） （2）钻具结构（每次开钻的钻铤、钻杆规范及长度） （3）泥浆性能（密度、粘度，将井大段分成小段） （4）钻头进尺（将全井分成多个基本设计井段） （5）钻井泵输出特性（泵压、排量） （6）最低环空返速（限定最低循环排量） （7）地面管汇允许承压（限定钻进中的最高压力） （8）喷射钻井工作方式（决定钻进循环排量）
2. 设计步骤 （1） 确定最低环空返速 182.37·Va Dh =ρ 推荐取值范围Va=0.6-0.87m/s （2） 确定钻进循环最低排量 ()224 Qa Dh Dp Va =-π （3） 求循环压耗系数K 求出m 、n ，计算K=(n+m ·H) （4） 选择钻井泵缸套 基本原则：缸套额定排量0.9Qs>Qa; 缸套额定泵压Ps 接近Pe 当Ps>Pe 时，取0.9Pe ，Ps N2 =$L$2-2*$M$2 Q2=$P$2/$N$2 R2=59.7/(2*Q2)^(8/7) 第一种情况 直段长度盘管长度密度P n k a b △Pg 情况1 3500 0 清水1006 1 0.001 0.0786 0.25 0.024 R5=(LOG10(P5)+3.93)/50 R6 S5=(1.75-LOG10(P5))/7 S6 T5=0.0003767*($O5/1000)^0.8*($Q5*1000)^0.2*($S$2/60)^1.8 T6 C16=PI()*(($A16-2*$B16)^2-$L$2^2)/4 C17 D16=36/3600/$C16 D17 G16=$O$5*($A16-2*$B16-$L$2)*$D16/$Q$5 G17 H16=(1/(2*(1.8*LOG10($G16)-1.53)))^2 H17 E16=2*$H$16*$L$5*$O$5*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 E17 F16 =2*$H$16*$L$6*$O$5*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 F17 G20=($O$6*$D16^(2-$P$6)*($A16-2*$B16-$L$2)^$P$6/($Q$6*12^($P$6-1)))*( 4*$P$6/(3*$P$6+1))^$P$6 H20=16/G20 E20=2*$H20*$L$5*$O$6*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 F20=2*$H20*$L$6*$O$6*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 G2=($S$2/60000)/(PI()*$N$2^2/4) H2=$O$5*$N$2*$G2/$Q$5 K2=H2*($N$2/2/1.3)^0.5 K3=H3*($N$2/2/1.441)^0.5 目前，高压清洗机在我国各个工业领域已经逐渐得到推广应用，而且呈逐步扩大趋势。其重要部件高压喷嘴是高压清洗机应用中获得高能量利用率的关键因素之一，对高压水射流的清洗质量有明显的影响。经过实验，如果喷嘴的质量差或者耐磨性不够，将引起高压水射流质量恶化，最终导致设备大部分功率浪费掉。 首先，喷嘴是流体射流的发生元件，它的功能不但是把高压泵或增压器提供的静压转化为水的动压，而且应保证水射流具有优良的流动特性与动力特性。其次，喷嘴又是清洗除垢的执行元件，其传输功率会影响清洗效果，因此喷嘴在高压清洗机整体中的作用至关重要。 一、连续水射流清洗喷嘴的种类及结构介绍： 1、按内孔横截面形状可分为：圆锥收敛形、圆锥圆柱形和流线型喷嘴等； 2、按出水射流形状可分为：圆柱型、扇形、锥形、雾化型等。 其中，圆锥圆柱形喷嘴由于其流量系数大，是目前最常用的高压喷嘴，结构图如下： 圆锥收敛形喷嘴 圆锥收敛形喷嘴 。 特点：射流聚集性差，适用于中、低压水射流，制作材料一般采用合金钢。圆锥带圆柱形喷嘴 特点：射流聚集性较好，适用于中、低压水射流，制作材料一般采用合金钢。收敛扩散形喷嘴 特点：产生有效的空化作业，适用于中、低压淹没水射流，制作材料一般采用合金钢。 喇叭口形喷嘴 特点：射流穿透力强，适用于高压和超高压水射流，制作材料为宝石。 流线形喷嘴 ； 特点：射流聚集性好，阻力小，设计、加工难度大，制作材料一般采用合金钢。 二、喷嘴流量、压力、喷孔孔径的关系： 高压清洗机当喷射压力与喷嘴孔径设定后，喷射流量可按照如下公式计算： 公式(1) 喷枪喷嘴取，柔性喷杆取。 通过公式(1)可看出，当喷嘴直径确定后，只有压力达到一定值时，流量才达到泵的排量，其关系曲线如下图： 水射流常用术语词汇表 A Abrasion 磨耗，磨损Abrasive 磨料Abrasive jet 磨料射流Abrasive nozzle 磨料喷嘴Abrasive particle 磨料颗粒Abrasive suspension jet 磨料浆体射流Advanced ceramics 高级陶瓷 Air jet 空气射流Autoclave 蒸压器，高压釜 B Back thrust 后推力，后座力Blasting 喷射Borehole 扩孔，孔眼Breaking 破裂，碎裂Brinell hardness 布式硬度Brittle material 脆性材料 Bur 毛刺，鳞片 C Cannon 炮，短粗管Carbon dioxide 二氧化碳Cavitation 空化Cavitation erosion 空蚀，汽蚀Cavitating jet 空化射流Centrifugal pump 离心泵Chemical erosion 化学冲蚀Check valve 单向阀Chipping 碎片，碎屑Cleaning 清洗，清净CMC 羧甲基纤维素Coal mining 采煤，采矿Coating removal 涂层清除Composite 复合物，复合材料Compressive strength 抗压强度Concrete 混凝石，混凝土Continuous jet 连续射流Contraction 收缩 Control valve 控制阀Culmination 顶点，极点 Cut 切割，切削Cutting 切割，切屑 D Deburring 去毛刺，除鳞Decommissioning 拆除Decontamination 净化，清除Descaling 除垢，除锈Discharge 排出，排量Discharge coefficient 流量系数Dismantling 拆卸，拆除Disposal 处理，废弃Drilling 钻进，钻孔Droplet impact 液滴冲击Ductile material 塑(韧)性材料Dump valve 卸荷阀，切断阀Dwell time 停滞时间Dynamic pressure 动压力 E EDM machining 点火花加工Elasto-plastic method 弹塑性方法 China University of Petroleum 高压水射流钻井完井与增产改造技术 李根生 中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室 石油工程教育部重点实验室 CNPC高压水射流重点实验室 2009年12月22日 汇报提纲 前言 ?水力脉冲空化射流钻井?水射流深穿透射孔?磨料射流射孔割缝?水力喷射定向压裂?水力喷射分段压裂?水力深穿透径向水平井?水平井射流冲砂洗井?结论与认识 60年代末70年代初，美国NSF资助了一项庞大的研究计划，寻求一种高效的切割破岩方法，提出并试验了25种新方法，电火花、激光、火焰、等离子体、电化学、高压水射流等，最后一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法。 高压水射流技术是近二、三十年来发展起来的一门新技术，正越来越广泛地应用于煤炭、石油、化工、冶金、船舶、航空、交通、建筑等工业部门，用以清洗、除垢、切割、破岩等，提高工效，降低成本，减轻劳动强度，改善工作环境。近年来，出现超高压射流、空化射流、自振空化射流、磨料射流等新型射流技术。 油气井工程 一.提高射流井底效率 二.自振空化射流钻头钻井 三.水力脉冲空化射流钻井 四.超高压射流辅助破岩钻井 五.旋转射流钻径向水平井 六.连续管洗井与小井眼钻井 七.煤层气与储气库洞穴技术完井和增产处理 八. 旋转射流处理近井地层 九. 磨料射流射孔割缝增产 十. 高压水射流深穿透射孔 十一.水力喷射定向/分层压裂十二.水力喷射深穿透水平井十三.水平井旋转射流冲砂洗井十四.自激波动注水技术 十五.高油气比井射流增效 提高机械钻速 优化井身结构加强钻井管理 更新改造设备优化泥浆性能培训施工队伍 高效破岩钻头高压喷射钻井动力钻具复合钻进 减少井下事故 欠平衡气体钻井 连续油管钻井水力计算实例分析 一、计算原始参数 CT 规格：" 78 73 4.8(20.188")3500mm m φ???，级别CT80。 滚筒尺寸（底径x 内宽x 轮缘）：260024504200mm φφ?? 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： ρl =1180kg/m 3，n=0.52564，k=0.8213Pa.s n ，粘度为45.5mPa.s 。 二、泵压计算 P P P P P P P =?+?+?+?+?+?泵工具CT 直管汇钻头环空CT 盘 （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： 2 2f L v P f d ρ?= 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 e R d N ρν μ = 式中，N Re 为雷诺数，无量纲； ρ为液体密度，kg/m 3； ν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 ； μ为牛顿流体的动力粘度，Pa*s ； 狄恩数(Dean)是研究弯管流动阻力的基本无量纲数： De N N = 其中r 0为连续油管内径，R 为连续油管弯曲半径，N Re 为雷诺数。 2.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： Re 16 SL f N = （2）紊流 对管内单向流摩阻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 １０．６０５６／ｄｋｙｑｔ２０１３０１０２６ 大排量超高压喷射钻井技术 蒋金宝 中国石化集团中原石油勘探局塔里木钻井公司，新疆库尔勒８４１０００ 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３）项目“提高超深井钻井速度及安全钻具技术研究”（２００６ＡＡ０６Ａ１０９－７）； 国家重点基础研究发展计划（９７３）项目“深井复杂地层安全高效钻井基础研究”（２０１０ＣＢ２２６７０３） 为了进一步提高塔河油田中上部地层的机械钻速，依据其钻井地质特点，文中开展了大排量超高压喷射钻井技术 研究。依据塔河油田钻井地质环境，制定了大排量、适当钻头压降的超高压喷射钻井技术方案，并据此优化升级钻井装备， 以满足大排量超高压喷射钻井技术的需求。依据试验方案，对排量和钻头压降２个核心参数进行了优化设计，并开发了水 力学计算软件，在此基础上优化了钻进参数和钻井液性能参数。现场应用５口井，与常规钻井技术相比，３５ ＭＰａ高压喷射 钻井的机械钻速可提高５０％～２６０％，钻井周期可缩短３８％～５８％，同时该技术还具有明显的防阻卡效果，井身质量较好，提 速提效显著。 大排量；超高压喷射钻井；试验方案；参数优化；机械钻速；现场试验；塔河油田 ＴＥ２４８Ａ Ｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｊｅｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｊｉａｎｇ Ｊｉｎｂａｏ ２０１２－０７－０２２０１２－１１－０９ 作者简介：蒋金宝，男，１９８１年生，博士，高级工程师，主要从事微 裂缝地层井壁稳定和超深井钻井提速提效研究工作。电话： （０９９６）２２１０６３０， Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｍｍｙｂｏｙｕｐｃ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ。 万方数据 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920625923.4 (22)申请日 2019.05.05 (73)专利权人 桂林航天工业学院 地址 541004 广西壮族自治区桂林市七星 区金鸡路2号 (72)发明人 袁凯峰 周俊 王治国 卢伟 (74)专利代理机构 深圳汇策知识产权代理事务 所(普通合伙) 44487 代理人 迟芳 (51)Int.Cl. B05B 15/00(2018.01) (54)实用新型名称 一种水射流喷嘴罩 (57)摘要 一种水射流喷嘴罩。用于水射流的喷嘴不使 用时缺乏遮挡和防护，导致喷嘴易因外界磕碰、 腐蚀或其他影响而导致使用性能降低。本实用新 型包括锥形筒和网罩，所述锥形筒的大口端为插 口端，所述锥形筒的小口端处设置有网罩，所述 锥形筒内沿其内圆周方向设置有若干个柔性凸 起，若干个柔性凸起均靠近锥形筒的插口端设 置，每个柔性凸起与相邻的柔性凸起之间间隙设 置，所述锥形筒内沿其内圆周方向设置有吸水 片，吸水片靠近锥形筒的小口端设置。本实用新 型用于防护喷嘴。权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 209829386 U 2019.12.24 C N 209829386 U 权 利 要 求 书1/1页CN 209829386 U 1.一种水射流喷嘴罩，其特征在于：包括锥形筒(1)和网罩(2)，所述锥形筒(1)的大口端为插口端，所述锥形筒(1)的小口端处设置有网罩(2)，所述锥形筒(1)内沿其内圆周方向设置有若干个柔性凸起(4)，若干个柔性凸起(4)均靠近锥形筒(1)的插口端设置，每个柔性凸起(4)与相邻的柔性凸起(4)之间间隙设置，所述锥形筒(1)内沿其内圆周方向设置有吸水片(5)，吸水片(5)靠近锥形筒(1)的小口端设置。 2.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：锥形筒(1)外套装有连接片 (3)。 3.根据权利要求2所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：连接片(3)靠近锥形筒(1)的插口端处。 4.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：网罩(2)为半球形罩体，网罩(2)与述锥形筒(1)的小口端相卡接。 5.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：网罩(2)为半球形罩体，网罩(2)与述锥形筒(1)的小口端固定连接。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：锥形筒(1)为圆锥筒或方锥筒。 7.根据权利要求6所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：吸水片(5)厚度的取值范围为2～4mm。 8.根据权利要求1所述的一种水射流喷嘴罩，其特征在于：连接片(3)上配合设置有连接环(6)，连接环(6)上加工有豁口(7)。 2 优快钻井技术介绍 众所周知，提高钻井速度是加快油气勘探开发步伐的重要途径。多年来，特别是重组分立以来，经过甲乙双方的积极投入和广大钻井工作者的努力，油田拥有了一系列加快钻井速度的技术，钻井速度也逐年提高，但与国外先进的钻井速度指标相比，仍存在着很大的差距。 一、大港油田采用的优快钻井技术 目前，油田用于优快钻井的成熟配套技术有： 1、高压喷射钻井与优选钻井参数钻井 ●钻头：除钻砾石、安山岩、玄武岩等硬质岩性用HJ517或H517牙轮钻头外，其余地层如明化镇、馆陶中上部、不含砾的沙河街组、孔店组、中生界首选PDC钻头，也可选用HAT127牙轮钻头。 ●喷嘴：牙轮钻头组装中长喷嘴或不等径普通双喷嘴或三喷嘴(大小嘴径比为1:0.68-0.72或1:0.68-0.72:0.68-0.72)。 ●钻具组合： 常规钟摆钻具(用于防斜和降斜)：钻头+短钻铤1-2根或钻铤1-3根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 常规满眼钻具(用于稳斜和防斜)：钻头+稳定器+短钻铤1根+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 常规增斜钻具(用于增斜)：钻头+稳定器+钻铤1-3根+稳定器+钻铤单根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆或钻头+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆或钻头+稳定器+钻铤1-3根+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 导向钻具(可用于定向、造斜、稳斜、降斜和纠偏)：钻头+导向马达+无磁钻铤1根+MWD+稳定器+钻铤18-21根+加重钻杆+钻杆。 ●钻压：对于牙轮钻头，除防斜吊打、定向、扭方位外，最大的安全钻压为每英吋20KN。对于PDC钻头，钻压一般在40-80KN。 ●转速：对于机械钻机，在上部地层采用Ⅱ档或Ⅲ档的转速，在中深部地层采用Ⅰ档或Ⅱ档转速。对于电动钻机，采用适合牙轮钻头的95rpm。使用PDC钻头时，可采用动力钻具+转盘的复合钻井方式或转盘不低于Ⅱ档的转速。 ●泵压：牙轮钻头的泵压达到17Mpa以上，PDC钻头的泵压达到14Mpa以上。穿漏层、定向与扭方位可适当降低泵压。 ●排量：φ311.1mm及以上尺寸井眼的排量≥55L/S。φ244.5mm井眼的排量≥ 本科毕业设计（论文）通过答辩 摘要： 高压水射流技术是近三十年来发展起来的一项新技术，在采矿、冶金、石油、建筑、化工、市政建设及医学领域得到广泛应用并取得可喜的成果。从原理上讲，它与世隔绝我国煤矿中使用已久的水力采煤技术基本相同，都是把具有一定压力的水通过直径较小的喷嘴形成射流，将这股射流作为工具进行切割、破碎和清洗物料。所不同的只是高压水射流的水压更高、喷嘴直径更细而已。水力采煤中使用的水压通常为5~15MP，水枪出口直径为15~30mm；而高水射的水压一般在30MP以上，有的高达数百兆帕，喷嘴直径则在2mm以下，最小的可达0.1mm。因此高压水射流可以在很小的区域内集中极大的能量，例如100MP的高压水射流的能量束密度可以与激光束相匹敌。 本毕业设计题目是水射流采煤机切割装置设计。主要阐述了高压水射流技术在采煤机上的应用之背景，优缺点和所需要解决的问题等方面的内容。 高压水射流和采煤机联合进行破煤是一门新技术，需要解决的问题还很多。本设计主要是关于喷嘴在滚筒上的布置，水路控制系统和高压旋转密封等方面作初步的尝试。设计了一种用高压水射流控制水路，水射流辅助截齿破煤的滚筒结构。 关键词：水射流；截齿；喷嘴；滚筒 1 水射流采煤综述 1.1高压水射流概述 煤炭作为我国一次能源的主体,它的持续、稳定和协调发展,无疑具有重大意义。采掘机械的技术水平则是发展煤炭工业中的关键环节。加强采掘机械的科学技术研究工作是煤炭工业增产、节约能源消耗、保障工人安全、高效率等方面的发展的重要技术手段。 高压水射流技术是近几十年来逐渐发展起来的一门新兴技术。它的应用发展日趋成熟和广泛。在这种形式下，人们试途将高压水射流技术应用于矿山机械中，特别是采掘机械中，已经取得初步成果。这必将推动煤炭工业的进一步发展。 高压水射流的基本原理是将具有一定的压力水通过直径较小的喷嘴形成的射流，并将这股射流作为工具进行破碎、切割和清洗等工作。一般水压在30MP以上，而喷嘴的直径仅在2mm以下。这样形成的水射流具有极高的能量，从而具有很强的打击力。高压水射流系统一般有如下几部分组成：压力源、喷嘴及其控制装置和连接它们的高压管以及其它。其附示意图如下： 图1-1 ?油气田开发工程? 水力喷射径向钻井高压喷头优化设计 孙杰 （国家采油装备工程技术研究中心；胜利油田高原连续油管工程有限公司） 摘要：微井眼水力喷射径向钻井技术的关键技术高压喷头设计在国内还相对空白三为此，通过对现有喷头的参数优化，运用理论分析与实践验证的方式，结合公式计算与有限元分析，对高压喷头的结构数据进行了优化设计三对应不同的地层制作了不同参数的喷头，通过试验验证，喷头试验效果良好三高压喷头优化设计能根据不同的地层特性设计制作不同的高压喷头，在保证正常破岩钻进的基础上，尽量降低高压软管摩擦压降，使水动力最大程度作用到喷头上，保证喷头良好的作业效果三采用该优化设计方法和高压喷头可满足不同地层的钻进需要，可在更大范围内推广应用三 关键词：水力喷射；高压喷头；有限元；优化设计 中图分类号：ＴＥ２４８ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０.１６０８２／ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１００１－４５７８.２０１６.０８.０２１ ＤｅｓｉｇｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＮｏｚｚｌｅ ｆｏｒＨｙｄｒａｕｌｉｃＪｅｔＲａｄｉａｌＤｒｉｌｌｉｎｇ ＳｕｎＪｉｅ （ＮａｔｉｏｎａｌＯｉｌＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ；ＳｈｅｎｇｌｉＯｉｌｆｉｅｌｄＨｉｇｈｌａｎｄＣｏｉｌｅｄＴｕｂｉｎｇＥｎｇｉ?ｎｅｅｒｉｎｇＣｏ.，Ｌｔｄ.） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｂｌａｎｋａｒｅａｏｆｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｄｅｓｉｇｎｆｏｒｍｉｃｒｏ?ｂｏｒｅｈｏｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｊｅｔｒａｄｉａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂａｓｅｄｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｎｏｚｚｌｅ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｉｄａｔｉｏｎ，ａｎｄｆｏｒｍｕｌａｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｔａｏｆｔｈｅｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｈａｖｅｂｅｅｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄ.Ｓｐｅｃｉａｌｎｏｚｚｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｔａ，ａｎｄｈａｓｂｅｅｎｔｅｓｔｅｄｗｉｔｈｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔｓ.Ｔｈｅｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｖａｒｉｏｕｓｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.Ｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｎｏｒｍａｌｒｏｃｋ?ｂｒｅａｋｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｏｆｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｏｓｅｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｔｈｅｎｏｚｚｌｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｏｗｅｒｃｏｕｌｄｅｎｓｕｒｅａｇｏｏｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｎｏｚｚｌｅ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｊｅｔ；ｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｚｚｌｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ０ 引言 微井眼水力喷射径向钻井技术已经在加拿大二美国和阿曼等国家现场应用上千井次，并取得了较好的效果，但在低渗低孔隙度油藏的应用效果并不好三中国国内低渗透二超低渗透油气资源丰富，低渗储量占探明储量的比例自１９９５年以来一直保持在６０％ ６５％［１］三微井眼水力喷射径向钻井技术在国内主要应用于低渗油藏，可在一个储层平面钻出多个径向水平井眼，水平井段长度最高可达１００ｍ，井眼直径超过５０ｍｍ，这样可以大幅增加油井泄油面积，使油气井产量和开采速度大幅提高三该项技术有２个技术难点，即套管定位开窗技术和高压喷头设计［２－４］三随着该技术在油田增产服务业的推广，套管开窗技术已经为多家公司掌握，而高压喷头的设计还相对空白三由于受导向器转弯半径和高压软管等配套装配的制约，高压喷头的外形尺寸等数据变化范围不会很大，在此外形尺寸的基础上如何优化设计喷嘴水眼的尺寸，使其满足不同地层 ２９ 石油机械 ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０１６年第４４卷第８期 喷嘴结构对高压水射流影响及结构参数优化设计1 韩启龙，马洋 (第二炮兵工程大学 动力工程系， 陕西 西安 710025) 摘要：喷嘴是产生高压水射流的关键部件，其结构形式对射流动力学性能有很大影响。以圆柱形喷嘴为对象，进行喷嘴结构对高压水射流的影响分析及结构参数优化设计。采用两相流计算流体力学模型进行喷嘴内外的射流流场分析。为节省计算资源，在优化设计时引入Kriging 代理模型替代计算流体力学模型。分别采用改进的非劣分类遗传算法（Nondominated Sorting Genetic Algorithm, NSGA-II ）和基于分解的多目标进化算法（MultiObjective Evolutionary Algorithms based on Decomposition, MOEA/D ）进行单目标和多目标优化设计。研究结果表明：直线型喷嘴总体性能较优，凹型喷嘴次之，凸型喷嘴性能最差。以直线型喷嘴为设计对象，以射流初始段长度和流量为目标，得到了单目标和多目标优化设计结果，单目标优化时，两个指标较基准外形分别提高14.71%和27.56%。多目标优化时，优化得到的半锥角处于[15.4 , 89.8 ]区间上。基于代理模型和进化算法的全局优化方法在进行喷嘴的优化设计时是有效的。 关键词：高压水射流；喷嘴；全局优化；两相流；代理模型；MOEA/D 中图分类号：V411 文献标志码：A 文章编号： Influence of nozzle structure on high pressure water jet and optimization design of nozzle structure parameter HAN Qilong, MA Yang (Second Artillery Engine ering University, Xi’an 710025, China ） Abstract : Nozzle is the crucial component used to generate high pressure water jet, and its structure form has large influence on dynamic performance of high pressure water jet, so the influence of nozzle structure on high pressure water jet is analyzed, and the optimization design of nozzle structure parameter is implemented in this paper. Two phase flow computational fluid dynamics model is employed to analyze flow field. The Kriging surrogate model is used to replace the computational fluid dynamics model in the process of optimization design for reducing the computational resources. The Nondominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) and MultiObjective Evolutionary Algorithms based on Decomposition (MOEA/D) are respectively employed to carry out single and multi objective optimization design. The research results were summarized as follows. First, the general capability of line-form nozzle was the best, then the concavity-form nozzle, and the protruding-form nozzle has the worst capability. Second, the single and multi objective optimization design of line-form nozzle was implemented, in which core zone length and mass flux of water jet were taken as optimization objectives. Compared to the baseline, the two indexes increased by 14.71% and 27.56% respectively after the single objective optimization. The optimal semi-cone angle after multi objective optimization located on [15.4 , 89.8 ]. Third, the global optimization algorithm based on surrogate model and evolutionary algorithm was proved to be effective. Key words: high pressure water jet ；nozzle ；global optimization ；two phase flow ；surrogate model ；MOEA/D 1 收稿日期：2015-11-20 基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（E031303） 第二炮兵工程大学科研基金青年项目（2015QNJJ034） 作者简介：韩启龙（1979－），男，甘肃宁县人，硕士，副教授，E-mail ：longfeng.061106@https://www.360docs.net/doc/b616248632.html, 马洋（通讯作者），男，湖南澧县人，博士，讲师，E-mail ：mldy0612@https://www.360docs.net/doc/b616248632.html, 由于具有清洗质量好、清洗速度快、绿色环保、安全性能高等优点[1]，高压水射流在固体发动机推进剂的清洗和切割中具有很好的应用前景[2,3]。 喷嘴是产生高压水射流的关键部件，其结构形式对射流动力学性能和内部流场有很大影响。为了研究喷嘴结构的影响，广大学者采用不同的方法手段进行研究。刘庭成采用理论分析方法定性论述了喷嘴结构参数及其对清洗作业的影响[4]，以及喷嘴直径、胶管直径与清洗机压力、流量相匹配的重要性[5]。王洪伦[6]通过公式推导得到了影 第四节 钻井常用计算公式 一、井架基础的计算公式 （一）基础面上的压力 P 基= 式中： P 基——基础面上的压力，MPa ； n ——动负荷系数（一般取1.25~1.40）； Q O ——天车台的负荷=天车最大负荷+天车重 量，t ； Q B ——井架重量，t ； （二）土地面上的压力 P 地=P 基+W 式中：P 地——土地面上的压力，MPa; P 基——基础面上的压力，MPa; W ——基础重量，t （常略不计）。 （三）基础尺寸 1、顶面积F 1= 式中：F 1——基础顶面积，cm2； B 1——混凝土抗压强度（通常为 28.1kg/cm2=0.281MPa) 2、底面积F 2= 式中：F 2——基础底面积，cm 2； B 2——土地抗压强度，MPa ； P 地——土地面上的压力，MPa 。 3、基础高度 式中：H ——基础高度，m ； F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm 2； P 基——基础面上的压力，MPa ； nQ O +Q B 4 P B P B B3——混凝土抗剪切强度（通常为3.51kg/cm2=0.351MPa）。 （二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式 配合比为1∶m∶n=水泥∶砂子∶卵石。根据经验公式求每1m3混凝土所需的各种材料如下： 2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1-69。 混凝土 用途 体积 配合比 每立方米混凝 土 每立方米砂子每立方米石子 每1000公斤水 尼 水泥 kg 砂子 m3 石子 m3 水泥 kg 石子 m3 混凝 土 m3 水泥 kg 砂子 m3 混凝 土 m3 砂子 m3 石子 m3 混凝 土 m3 1.坚硬土壤上的井 架脚，小基墩井架 脚，基墩的上部 分。 1∶2∶4 335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.99 2.厚而大的突出基 墩。 1∶2.5∶5 276 0.46 0.91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3.10 3.63 3.支承台、浇灌坑 穴及其他。 1∶3∶6 234 0.46 0.93 504 2 2.15 253 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4.承受很大负荷和 冲击力的小基墩。 1∶1∶2 585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5.承受负荷不大的 基墩。 1∶4∶8 180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率 2018年度提名国家科技进步奖 项目公示容 一、项目名称 高压水射流关键技术、成套装备研发及其工程应用 二、提位意见 该项目立足于工业领域中众多高危险、高难度的水力破碎、钢质表面除层和特种材料切割工程需求，在国首次建立定量化射流模型和装备评价体系，突破了超高压旋转水射流技术难题，研发了系列超高压发生设备并开发了工程化成套装备，实现了特定工程目标的新工艺，项目成果成功应用于高压泵、喷嘴、水切割破碎设备、高压清洗机等产品设计制造单位，以及国家石油储备基地、中国石油、国际机场、天津市政、船舶重工等工程应用单位。项目成果促进了我国超高压水射流领域的技术进步。成果形成的新技术装备体系完整，在破碎、除层和切割三类工程领域适应围广泛，取得了突出的经济效益与社会效益。 项目材料填写规，容真实，经公示无异议。对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。 三、项目简介 许多高危险、高难度的工程长期依赖落后工艺，如人工在油罐清除油泥、高空船舶除锈、钢构件化学和喷砂除 层、航空航天特种材料成型等，频发恶性安全事故，环境污染严重，危害人身健康，效率极度低下。水射流技术以其集束打击、湿式清洁、冷态作业和适应性强等特点可以成为上述难题的新工艺。 而上世纪90年代我国乃至国际上水射流技术还限于初期阶段，由于缺失超高压水射流技术体系和喷嘴、旋转体、往复密封、阀组等关键技术，国高压泵在70MPa、110kW以，射流部件限于手持喷枪，应用停留在简单的清洗作业。 本项目自2004年始，针对工业清洗、除层(除磷、除锈、破碎)和水切割三大类工程需求，以100～420MPa超高压大流量水射流技术为核心，集泵、阀、密封、液压、真空、自动化等多学科为一体，开发了大流量高难度工业清洗、超高压表面除层和超高压智能化水切割等功能的多种成套装备，在石化、冶金、机场、船舶、铝业、路桥和材料成型等领域广泛应用，安全、环保、高效。在此基础上创建了以技术专著、产品标准、发明专利等形式的高压水射流技术体系。项目填补国空白，达到国际先进水平，某些指标国际领先。项目作为通用技术，淘汰大批落后工艺，打破国外垄断，使我国的水射流技术、产品和产业从无到有，到大规模生产。主要创新点如下： 1、建立量化射流模型和装备技术与标准体系。揭示射流现象和机理，建立射流压力、磨料量、喷嘴直径、材料 SY/T5234-91 喷射钻井水力参数计算方法 1主题内容与适用范围 本标准规定了石油及天然气钻井中喷射钻井水力参数的计算方法。 本标准适用于石油及天然气钻井中喷钻井水力参数计算。 2计算公式中的符号、名称及单位(见表1) 表1 序号符号名称单位 1 A b井底面积mm2 2 A J喷嘴面积mm2 3 D 钻柱外径mm 4 D b钻头直径mm 5 D h井径mm 6 D p 钻杆外径mm 7 D ro 岩屑直径mm 8 d 钻柱内径mm 9 F J 射流冲击力N 10 f o 环空净化系数—— 11 H 井深m 12 H o 临界井深m 13 K 钻井液稠度系数Pa·s n 14 k a 环空压耗系数—— 15 k b 钻头压降系数—— 16 k c 钻铤压耗系数—— 17 k ci 钻铤内压耗系数—— 18 k i 管内压耗系数—— 19 k p 钻杆压耗系数—— 20 k pi 钻杆内压耗系数—— 21 k tp 地面管汇压耗系数—— 22 L 钻柱长度m 23 L e钻铤长度m 24 L p钻杆长度m 25 N b钻头水功率kW 26 N S钻井泵实际水功率kW 27 N r钻井泵额定水功率kW 28 n 钻井液流性指数—— 序号符号名称单位 29 P a环空压耗Mpa 30 P b钻头压降Mpa 31 p c 钻铤压耗Mpa 32 p i 钻柱内压耗Mpa 33 p p 钻杆压耗Mpa 34 p po 钻井循环压耗Mpa 35 p r 钻井泵额定泵压Mpa 36 p s 钻井泵工作压力Mpa 37 p sp地面管汇压耗MPa 38 Q 排量L/s 39 Q opt 最优排量L/s 40 Q r 额定排量L/s 41 Re 环空雷诺数--- 42 N u 钻头单位面积水功率W/mm2 43 νa环空返速m/s 44 ν c 临界返喷m/s 45 νj射流喷速m/s 46 νsi岩屑滑落速度m/s 47 μp塑性粘度mPa·s 48 μf钻井液粘度mPa·s 49 ρm钻井液密度g/cm3 50 ρro 岩屑密度g/cm3 51 τy屈服值Pa 52 η钻井泵水功率利用率—— 53 θ600旋转粘度计600r/min读数—— 54 θ300旋转粘度计300r/min读数—— 55 θ200旋转粘度计200r/min读数—— 56 θ100旋转粘度计100r/min读数—— 3 喷射钻井水力参数计算公式 3.1塑性粘度 μp=θ600-θ300 (1) 3.2屈服值 τy=0.479(2θ300-θ600) (2) 3.3流性指数 n=3.32log θ600 (3) θ300 钻井常用计算公式 高压喷射钻井常用公式 机泵条件——泵的最大允许输出功率： N允泵=N额泵*η机*η容（马力） 式中：N允泵——泵的最大允许输出功率（马力）； N额泵——泵的额定功率（马力）； η机——机械效率（通常为80~85%）； η容——容积效率（通常为80%）。 泵的实用功率： N实泵=P总*Q/7.5（马力） 式中：N实泵——泵的实用功率（马力） P总——总泵压（公斤／厘米２） Q——排量升／秒） 功率分配关系： N实泵＝Ｎ循＋Ｎ嘴（马力） 或：喷嘴功率分配比值＝Ｎ嘴／Ｎ泵 式中：Ｎ循——循环系统功率损耗（马力） Ｎ嘴——喷嘴水马力（马力）。 压呼分配关系： Ｐ总＝Ｐ循＋Ｐ嘴（公斤／厘米２） 或：喷嘴压力分配比值＝Ｐ嘴／Ｐ总 式中：Ｐ循——循环系统压力损耗（压耗）（公斤／厘米２）Ｐ嘴——喷嘴压降（压降）（公斤／厘米２） 喷嘴压力降： Ｐ嘴＝0.82ρＱ２／Ｃ２de4（公斤／厘米２） 式中：ρ——泥浆密度（比重）（克／厘米３） Ｑ——排量（升／秒） Ｃ——流量系数，由试验确定，常用喷嘴为0.95~0.985 de——喷嘴相当直径（厘米） de＝nd嘴２ n——喷嘴数目 d嘴——喷嘴直径（厘米） 当n=3时，dc＝1.732d嘴 循环系统压力损耗（压耗） Ｐ循＝ＫrＱ２（公斤／厘米２） 式中；Ｋ——压力损失系数（0.034） r——泥浆比重（克／厘米３） 喷嘴=P嘴*Q／7.5＝0.11*ρＱ３／Ｃ２de4（马力） 中单位与符号同（５）式式 喷射速度： Ｖ嘴＝12.74ＣＱ／de２（米／秒） 中单位与符号同（５）式式 Ｖ嘴——喷速（米／秒） 射流冲击力： Ｆ冲＝n rf0Ｖ嘴2/g(公斤) 式中：Ｆ冲——射流冲击力（公斤） n＝——喷嘴数目 r＝泥浆比重（克／厘米３） f0——每个喷嘴的横截面积（厘米２） f0——0.25*л d嘴２ Ｖ嘴——喷射速度（米／秒） d嘴——喷嘴直径（厘米） g——重力加速度（980厘米／秒２） 返回速度： Ｖ返＝12.74Ｑ／（Ｄ井２－Ｄ杆２）（米／秒） 式中：Ｖ返——返回速度（米／秒） Ｑ——排量（升／秒） Ｄ井——井径（厘米） Ｄ杆——钻杆外径（厘米） 压井基本数据计算 关井立管压力：Ｐd Pd+Pmd=Pp=Pa+Pma 式中：Ｐd——关井立管压力，公斤／厘米２ Pmd——钻柱内泥浆柱压力，公斤／厘米２ Pp——地层压力，Pp Pa——关井套管压力，公斤／厘米２ Ｐma——环空内受侵泥浆柱压力，公斤／厘米２ 因此：Ｐp＝Pd+0.1* rm*H 式中：rm——泥浆比重，（克／厘米３） Ｈ——井深，米。 压井所需泥浆的新比重：rm１＝10*(Ｐp+Pe)/H 式中：rm１——压井所需泥浆新比重，（克／厘米３） Ｐp——地层流体压力，公斤／厘米２ Pe——附加压力，一般１０～３０公斤／厘米２ Ｈ——井深，米。 压井循环时立管总压力，：Ｐt Ｐt＝Ｐd+Pc+Pe 式中：Ｐt——压井循环时立管总压力，公斤／厘米２ Pd——关井立管压力，公斤／厘米２ Pc——定排量压井循环时钻柱内、钻头水眼、环形空间 内流动阻力的循环压力，公斤／厘米２ Pe——考虑平衡安全时的附加压力，公斤／厘米２ 求初始循环压力Pti （１）用不同泵速，如２５、３０、３５、４０、４５、５０冲／分（即不同排量时）记录下来的立管压力Ｐci （２）Pti＝Pd+Pci+Pe 式中：Pti——初始循环压力，公斤／厘米２ Pd——关井立管压力，公斤／厘米２连续管钻井水力参数计算软件计算公式
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