对钻孔进行冲洗的流体参数分析

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长春工程学院学报（自然科学版）$##! 年 第 $ 卷 第 $ 期 ， 0/ KF34CGFE4 J45A/ %7GF/（U3A/ VG=/ 1?=/ ） $##!， X;H/ $， U;/ $
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对钻孔进行冲洗的流体参数分析
张祝新， 王利涛， 侯 刚
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力损失； 环状空间中的压力损失； 接头中的压力损 失； 岩芯管和钻头内外的压力损失等。其各项损失 可用工程流体力学中的液流阻力的计算方法求出。 !"#"# 钻杆中的压力损失 （#$） $ &! !! # " # ・ " %# ! — —为钻杆的数量； #— — —单根钻杆的长度。 $— !"#"! 环型空间中的压力损失 注意： 此处称为环型空间而非环型缝隙 （空间大 于缝隙） ！ （#） 层流时， 流体流过环型空间的压力损失为：
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压力损失计算
牛顿流体的计算 洗孔过程中， 为了克服冲洗液在循环系统中遇
到的各种阻力， 促成冲洗液的循环流动， 冲洗液必须 具有一定的压力能， 压力能的消耗称为压力损失 （又 称阻力损失） 。冲洗液的压力损失包括： 钻杆中的压
（2）
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长春工程学院学报 （自然科学版）
（ !..#， ! !）
收稿日期： $##! , #" , $) 作者简介： 张祝新 （!)-"， ， 男 （汉） ， 辽宁营口， 副教授 +—） 主要研究液压传动与控制， （#’"!） .)..))!*$$’+
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洗孔流量的计算
在钻孔冲洗功率计算中， 冲洗液量的确定可用
下式计算： （!） ! " !#$ 其中： — —为 冲 洗 液 上 返 速 度 不 均 匀 系 数， 约 !— 为 ! / $； — —为冲洗液最大上返空间的过流断面积； #— — —为冲洗液上返速度。 $— 冲洗液量确定的前提是保证有效地排出岩粉和 冷却钻头。冲洗液量不足， 钻头与岩石摩擦产生的 热量就不能及时带走， 温度就会不断上升， 以至钻头 上的磨料被软化而失去刻取岩石的能力， 甚至 “烧 钻” ； 冲洗液量过大， 会增加对孔壁和岩芯冲刷作用， 并导致不必要的能量消耗。一般认为， 从排出岩粉 出发确定的冲洗液量能够满足冷却钻头的需要。而 满足排出岩粉需要的条件为： 冲洗液的上返速度要
张祝新， 等： 对钻孔进行冲洗的流体参数分析
9 这表明， 当物料的密度及液体的密度、 粘度等已 知时， 就可计算出 3 值， 若粒径小于或等于 3 值， 就 可用斯托克斯公式计算其自由沉降速度。 "’# 中等雷诺数时的分析 中等雷诺数一般是指： （ 在有的文 " " () " "!& ， 章中， 称 ""()"# 区域为奥镇 4.))5 区， 此区域内， #$ 在这里我们按一般文章中 6 $ ’ /， () 介绍的情况不考虑这一区域） 其流体处在过渡区 （阿 阻力系数 (% 1 连 788)5 区） ， 阻力系数表达式为： (% # 代入一般式得： "! "! ! # # ! ! %" !() & ! （0）
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大雷诺数时的分析
大雷诺数一般是指： 流体处在 "!& "()"# : "!/ ， 紊流区 （牛顿 ;)<+,5 区） ， 阻力系数为： 代 (% 1 ! ’ $， 入一般式得： %& "! +（ "& * "） （ 506-.4 公式）（""） & " 从上面的牛顿公式可知： 亦即 ! ! 与!%& 成正比， !! #
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在宾塑流情况下判断流态的临界雷诺数为 !#..。 不同的是， 紊流时的阻力系数如下：
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洗孔功率
洗孔流量和循环系统的压力损失确定以后， 就
* ）" # + #（ &% ） "& " ］ （ & 23304 公式） （9） "/ " # 从上面的阿连公式可知： 即较 ! ! 与 %& 成正比， （ ! ! #［ 大粒径 %& 的自由沉降速度 ! ! 大。 代入雷诺数范围得：