wellplan--水力参数计算说课讲解
水力计算书
水力计算书
水力计算是水利工程领域中极为重要的一项技术。
它主要是通过
对水体运动规律的分析与计算，来预测和控制水体的运动状态，保障
工程建设的安全可靠。
下面将通过介绍水力计算的基本概念、计算方法、应用领域等方面，对此进行全面讲解。
水力力学主要研究液体在管道、渠道等水利工程中运动的规律。
在水利工程建设和管理中，需要对水流的流速、水面高度、流量、液
位稳定性和使用水的效率等进行水力计算。
计算涉及到的基本参数有：流量、平均流速、液体相对密度、摩擦阻力系数等。
在进行水力计算时，首先需要了解液体在流动中的基本规律。
利
用质量守恒定律和动量守恒定律，可以推导出水体在不同条件下的流速、水面高度、水深等。
计算方法主要包括：流量计算、流速计算、
水位计算、悬移负载计算等。
应用领域广泛，包括：输水系统的设计和运行管理、水力发电、
洪水预测和防治、水质管理等。
水力计算具有重要的意义，可以提高
水资源的利用率，保障工程安全，提高水资源的保护和利用效率。
总之，水力计算是水利工程领域中不可或缺的技术。
相信随着科
技的不断发展，水力学的研究和应用将会得到更为广泛的发展和应用。
wellplan--水力参数计算
Hydraulic Analysis
Contents
1、Topics Discussed in the Module 2、Analysis process
3、Introduction and Concepts
4、Navigating Hydraulics Module 5、Exercises
OK
View Pie Charts.
Vieimize Planning
Impact Force OK
HHP OK
Optimize Nozzle Check
Final Check -Hole Cleaning -- Pressure Loss -- ECD Charts
Sign Off
1 method uses actual rig circulating pressures Graphical methods ( Bit Vendor Optimization May Be Rqd.)
Calculates temperature effects on fluid rheology and density Considers workstring eccentricity Considers pipe roughness
hole cleaning
Study ECD’s with regard to limitations of: pore pressure（孔隙压力）
fracture pressure（破裂压力）
Avoid kicks（井涌） and formation damage resulting from swab and surge pressures
Herschel-Bulkley, and Generalized Herschel-Bulkley.
水力计算书
水力计算书水力计算是涉及到水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，广泛应用于水力工程、水资源管理、水利规划等领域。
水力计算的目的是通过各种计算方法来研究水体流动的各种参数，如流速、水位、水压等，并对水力结构和工程进行设计和优化。
水力计算的基本原理包括质量守恒定律和能量守恒定律。
质量守恒定律表明，在封闭的系统中，流入的水量必须等于流出的水量，即入流=出流。
能量守恒定律则表明在流体运动中，流体的总能量保持不变，包括动能和势能。
根据这两个基本原理，可以推导出一系列水力计算的公式和方法。
在水力计算中，常用的参数包括流量、流速、水位和水压等。
流量是单位时间内通过某一横截面的水量，通常用Q表示，单位为m³/s或m³/h。
流速是单位时间内通过某一横截面的水流速度，通常用v表示，单位为m/s。
水位是指水面的高度或者压力水头，通常用H表示，单位为m。
水压是单位面积上受到的水力作用力，通常用P表示，单位为Pa。
根据质量守恒定律，可以得到流量计算公式：Q = Av，其中A 是横截面的面积，v是水流的速度。
根据能量守恒定律，可以得到水位和流速之间的关系：v = (2gH)^(1/2)，其中g是重力加速度。
通过这些公式，可以相互计算不同的水力参数。
在水力计算中，还经常需要考虑一些特殊情况，如管道阻力、水库泄洪等。
管道阻力是由于水在管道内运动而产生的阻力，可以根据Darcy-Weisbach公式来计算。
水库泄洪是指水库在超过一定水位后，通过泄洪口排放多余水量，通常需要根据水库的形状和放水能力来进行计算。
除了上述基本原理和方法，水力计算还涉及一些复杂的计算模型和数值计算方法，如有限元法、计算流体力学等。
这些方法可以用来模拟和计算复杂的水力现象，如水力振荡、水波传播等。
总之，水力计算是研究水流、水体运动以及水力学原理的一门学科，通过质量守恒定律和能量守恒定律，可以得到一系列水力计算的公式和方法。
水力计算在水力工程、水资源管理、水利规划等领域具有重要的应用价值。
WELLPLAN_培训只是课件
What is the difference between the Effective and True Tension Plots?
精确判断钻柱工作状况 预测钻柱将要受到的应力
调整、优化作业参数
✓ 经验数值或者landmark推荐数值
✓ 计算钻柱所受应力（拉、压、剪切、弯曲、侧向或者综合应力等） ✓ 调整井眼轨迹，设计最佳钻具组合 ✓ 计算钻机能力（最大钻井深度） ✓ 研究不同泥浆或润滑液对扭矩和摩阻影响
✓ 指重表、转盘/井下动力扭矩与转速 ✓ 快速计算摩擦系数，提供经验
WELLPLAN_培训
钻完井施工综合设计 －水力学计算WELLPLAN.Hydraulics
功能特点：优化排量
➢ 从系统压耗程度来优化
钻完井施工综合设计 －水力学计算WELLPLAN.Hydraulics
功能特点：优化排量
➢ 从井眼清洁度来优化
钻完井施工综合设计 －水力学计算WELLPLAN.Hydraulics
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扭矩与摩阻分析 WELLPLAN.Torque/Drag
该模块能精细计算钻井作业过程中的钻柱所受到的扭矩与摩 阻，不但在钻井设计中大大提高了效率，而且可以结合施工的具 体参数进一步校正计算结果，进一步提高精度，不但辅助工程师 设计井眼轨迹与优选钻柱组合，而且能够预测钻井作业过程钻柱 的受力趋势，有效避免了卡钻、钻柱失效等等事故。
WELLPLAN Manual
WELLPLAN 操作手册1 234567 8910111213141517 16181920212422232625272829 30八、NOTEBOOK•点击主菜单中的Applications-Notebook-Calculators-Units是一个单位转换计算器。
•Calculators-Hydraulics-Pump Output输入泵的冲程（mm）、泵的效率（一般取97%）、泵的冲数、缸套外径选三缸单作用（Triplex）可以快速计算出泵排量。
•Calculators-Hydraulic-Annular（环空）输入泵排量、井眼直径、钻杆外径、长度可以计算出环空的每米容量、总体积、上返速度。
•Calculators-Hydraulic-Pipe可以计算钻杆内的容积、替排量、流速等。
•Calculators-Hydraulic-Nozzles输入总面积或水眼尺寸后可以互相反算。
•Calculators-Hydraulic-Buoyancy Factor输入泥浆密度可计算出浮力系数。
•Calculators-Fluids-Mix Fluids（混合液）：如将一方1.15g/cm3的泥浆与两方1.8g/cm3的泥浆混合后，可计算出混合后泥浆的密度：三方1.60g/cm3•Calculators-Fluids-Dilute/Weight up稀释或加重。
•Calculators-Fluids-Compressibility（压缩能力）：输入压力和总体积即可计算压缩后体积。
•Calculators-Miscellaneous-linear Weight（线重量）：输入钻具的外径与内径、泥浆密度可计算出钻具的线重量、总重量、浮重。
•Calculators-Miscellaneous-Block line Cut-off Length & Leak off test 可以计算大绳的切割长度和进行地漏计算。
计算水力学--主要内容讲解
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sin g Cij
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水文09级计算水力学教学课件
第四章 河道水流计算
课程内容
蛙跳格式 LAX-Wendroff格式 Abbott隐式格式 Presissmann隐式格式 四点线性隐格式 内边界处理
§3. 差分方程—定解问题
FTBS格式
j+1
j
i-1
i
FTFS格式
j+1
j
i
i+1
j+1
j i-1 i i+1
FTCS格式
j+1
j
j-1
i-1 i i+1
蛙跳格式
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§3. 差分方程—定解问题
j+1
Q j 1 i
Q j 1 i 1
j
Qi j
Qj i 1
i
i+1
隐式格式：不能直接从j时间层上值直接解出，需联 立求解j+1层上的值的格式。
对同一个定解问题，可以有多种差分格式，多种步长参数来近 似，从而也得到若干个差分近似解。那么这些解是否可以都作 为原定解问题的近似解？那些解精度高？为什么？
相容性、稳定性及收敛性分析
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§4. 截断误差和相容性 以FTBS格式为例
等价方程
截断误差
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§7. Lax等价定理
相容性是收敛性的必要条件，稳定性与收敛性有一定 的联系。
Lax等价定理阐述相容性、收敛性和稳定性三者之间 关系。
Lax等价定理: 对一个适定的线性微分问题及一个与 其相容的差分格式，如果该格式稳定则必收敛，不稳 定必不收敛。换言之，若线性微分问题适定，差分格 式相容，则稳定性是收敛性的必要和充分的条件。
WELLPLAN_培训教学教材
钻完井施工综合设计 －水力学计算WELLPLAN.Hydraulics
功能特点：优化排量
➢ 从井眼清洁度来优化
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钻完井施工综合设计 －水力学计算WELLPLAN.Hydraulics
功能特点：井眼清洁度计算
➢ 有效监控起下钻过程中各特定井深处的压力变化 ▪ 压力和当量循环密度的计算用以确定起下钻速度范围 ▪ 对特殊的起下钻推荐操作步骤 ▪ 开泵和停泵情况下的抽吸激动压力 ▪ 在开泵的条件模拟循环
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WELLPLAN ® Training Course
钻完井施工综合设计 －水力学计算WELLPLAN.Hydraulics
完整的循环系统分析，钻头水眼优选，压力损耗，抽吸激动压 力和井眼清洁计算等。提供了工程师在进行水力学设计分析所需的 所有程序。
主要计算模块：
➢ 具体排量下的压力变化关系 ➢ 变排量下压耗分布关系 ➢ 排量与钻头外参数关系 ➢ 抽吸/激动下各环节压力变化情况 ➢ 喷嘴优化方案 ➢ 井眼清洁度计算
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钻完井施工综合设计 －扭矩与摩阻分析 WELLPLAN.Torque/Drag
扭矩与摩阻分析 WELLPLAN.Torque/Drag
该模块能精细计算钻井作业过程中的钻柱所受到的扭矩与摩 阻，不但在钻井设计中大大提高了效率，而且可以结合施工的具 体参数进一步校正计算结果，进一步提高精度，不但辅助工程师 设计井眼轨迹与优选钻柱组合，而且能够预测钻井作业过程钻柱 的受力趋势，有效避免了卡钻、钻柱失效等等事故。
官网水力计算课程设计
官网水力计算课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握官网水力计算的基本原理和方法。
2. 使学生了解并掌握流体力学在水利工程中的应用。
3. 帮助学生理解并运用相关公式进行官网水力计算。
技能目标：1. 培养学生运用流体力学知识解决实际问题的能力。
2. 提高学生官网水力计算的数据分析和处理技能。
3. 培养学生团队协作和沟通交流能力，通过小组讨论和报告的形式展示学习成果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对水利工程建设的兴趣和责任感，认识到水资源合理利用的重要性。
2. 引导学生关注我国水利事业的发展，增强民族自豪感。
3. 培养学生严谨的科学态度和积极探索的精神。
课程性质分析：本课程为水利工程学科的核心课程，旨在让学生掌握官网水力计算的基本理论和方法，培养解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生处于高年级阶段，已具备一定的流体力学和水利工程基础知识，具有较强的逻辑思维和动手能力。
教学要求：1. 结合实际案例，深入浅出地讲解水力计算原理和公式。
2. 鼓励学生参与课堂讨论，提高分析问题和解决问题的能力。
3. 注重实践操作，培养学生的实际操作能力。
4. 适时进行课程评估，确保学生达到预期学习成果。
二、教学内容1. 官网水力计算基本原理：介绍流体力学在水利工程中的应用，重点讲解达西-魏斯巴赫方程、曼宁公式等基本计算方法。
教材章节：第三章 流体力学基础，第四节 水力计算原理。
2. 官网水力计算公式及其应用：详细讲解不同工况下的水力计算公式，如均匀流、非均匀流、临界流等。
教材章节：第四章 水力计算公式，第五节 水力计算公式应用。
3. 实际案例分析：分析典型水利工程案例，如渠道设计、防洪工程等，使学生了解水力计算在实际工程中的应用。
教材章节：第五章 水利工程案例，第二节 案例分析。
4. 官网水力计算软件应用：介绍常见的水力计算软件，如HEC-RAS、MIKE 等，并进行实际操作演示。
教材章节：第六章 水力计算软件，第三节 软件应用。
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Quick
Look.
OK
View
Pie
Charts. OK
View Plots
OK
Optimize Planning
Impact Force
OK
HHP OK
Optimize Nozzle Check
Final Check -Hole Cleaning -- Pressure Loss -- ECD Charts
Study ECD’s with regard to limitations of: pore pressure（孔隙压力） fracture pressure（破裂压力）
Avoid kicks（井涌） and formation damage resulting from swab and surge pressures
Sign Off
When Should I Use Hydraulics Module
Pressure Loss Annular Velocity Swab/Surge Hydraulics Optimization Hole Cleaning
Introduction and Concepts
➢ Pipe roughness and eccentricity calculations for Herschel-Bulkley are based on empirical correlations.
➢ Pressure drops across mud motors, MWD’s, split flow（分流） components such as under reamers and hole openers are accounted.
1 method uses actual rig circulating pressures Graphical methods ( Bit Vendor Optimization May Be Rqd.)
Drilling
Analysis process
Review Data
Mode: Hole Cleaning Operational
View Plots
OK
Problem
Provide Solution --Best Pump -- Min Q
Pump Rate Range Mode（压力损失，环空流速，环空排量）
application
Overview
➢ Hole cleaning model is based on empirical relationships coupled with analytical formulations
➢ Basis for frictional pressure loss calculations using Rheological models （ 流变模型）such as Bingham Plastic, Power Law（幂律）, Newtonian, Herschel-Bulkley, and Generalized Herschel-Bulkley.
Rheological Models
Bingham Plastic, PV (塑性粘度)& YP (动切力)dependent Power Law, n ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流性指数）& k （稠度系数）coefficients Herschel Bulkley, n & k curve fit from Fann data Newtonian ( Water) User-defined Surface Equipment Configurations Several pumps - active / inactive ECD - accommodates deviated wells(主要适用于斜井)
➢ Swab/Surge calculations based on conventional steady-state model（稳定 模型）.
➢ Effect of wellbore circulating temperatures on fluid properties are based on transient models.
Objectives
➢ Explain the purpose of the Hydraulics module(模块). ➢ State when the Hydraulics module should be used. ➢ Explain the different modes of Hydraulics analysis. ➢ Explain the use of Hydraulics module for practical
Pump Limitations.
Problem
Select New Pump
OK
Check Critical Annulus Velocity and Q Mode
Sensitivity -RPM -ROP
Cont. on next slide
Analysis process
Mode: Pressure: Pump Rate Fixed
石油工程青年学术论坛
wellplan--水力参数计算
Topics Discussed in the Module
Study cases too complex for hand calculations “what if” analysis is made easy
Optimize flow rates based on: bit performance (maximize ROP) hole cleaning
PV＝Φ600-Φ300（MP.s） YP=1/2(2Ф300-Ф600)(Pа)
Introduction and Concepts
Classical Methods of bit jet optimization:
4 calculation methods
Maximum hydraulic horsepower Maximum bit jet impact force Maximum nozzle velocity Percent system pressure loss at the bit