（1）验证试验是否成功:
所以试验成功。 max
P134. L6
\—：PC6 （2）转速? 计算门限钻压必=120r/min 3、4 点: = (第 E=3.2% <15% Dpci
31
转速n固定，钻压W 参考 变化一P134、式（4-18）、式（4T9）
P129
钻速方程：v
/x. =KR(W-M)nA
―-—CCH
1 + C0 ' H
：式(4-9)
w -W
M 】=吧烦-?验4 =196-
%3 -46 - 34 转速 nmin =60/7min (第 2、5 点):
254-196
x 34 = 31.67(用)
w -W . 254-196
M, = Wmin — ———? vnrS =196 — ------- -------- x24 = 32.24(kN)
上2一由 32.5-24 则：M =-(M1 +M2) = 31.96(^)
（2）求转速指数；l：钻压例固定，转速〃变化一〃g、〃而n
钻压 Wg =254AN (第 2、3 ,点：
参考 P135、式（4一21）、式（4一22）
】 他七妃/七耘)lg(32.5/46) -0.151 n Llg(f/%x)—晾60/120广-0.301一 \
钻压W硕=196kN （第4、5点）:
；1g(由 /5) lg(24/34) —0.151 Eg 1 \lg(^n/%ax)\(60/120)_-0.301\
则：A = -(2, +A2) = 0.5016
4、某井用0215. 9mm钻头钻进,喷嘴流量系数C=0. 96,钻井液Pd=l? 42g/cm3,排量为16L/S, 若要求井底比水功率为0. 418kW/cm2,且三个喷嘴中拟采用一个直径为9mm,另两个为等 径。试求另两个喷嘴的直径，并计算射流水力参数和钻头水力参数。
解：比水功率通常为射流水功率与井底面积的比值。
(1)射流水功率：P. = p. -A = 0.418x^x21.592 =153.03aiV) 射流水功率p 。?。5?0' 7
总
j0.05p
Pl\
式(4二32)
；?。3
\济
V 153.03
= 1.3785(cm2)
喷嘴总面积&=^（d；+d；+d；）,又q=9m、&则另两个喷嘴的直径:
2 0 92
—x L3785 - -— = 0.687(wi) ? 6.87伽) n 2
另两个喷嘴的实际直径= 〃3 =
7.0/71/7? O
喷嘴总面积：& 弓（d： +d； +d；）= j（0.92 4-o.72 +0.72） = 1.406（^2）
（2）射流水力参数：
射流喷射速度：七=些=冬也= 113.80(〃/s)
J
A。 1.406 射流冲击力：Fi = Pd ,必=L42X16~ =2.585(3) J
100& 100x1.406 (3) 钻头水力参数
/： L >r nr 人 0*05 ? p f , Q 0.05 X 1.42 x 16^ n cxnm n \\ D1
彷头压降：\\p.= -------- 一 = --------- ； --- — = 9.977(MPa)
) C2-^ 0.962 xl.4062 钻头水功率：ph =。。5了气。3 = 0.05 ：1.42x1? = ]59 63(AW) C2-A(; 0.962 X1.4062
—P-/A m、
Pl46、式(4-53) P145、式(4-50)
P145、式(4-51)
P147：式(4-53)
5、已知：钻头直径215.9mm;钻铤外径177.8mm （内径71.4mm）、M 100m;内平钻杆、 外径127mm （内径108.6mm）;钻井液密度pd=1.2g/cm\\塑性粘度pPV=0.022Pa-S.排量 Q=22L/S;地面管汇压耗△ Pg=0.34MPao求m, a值及井深D = 2000/n时循环系统压耗。
解：地面管汇压耗公式： \小产普=导=顷52 x *
P152、式（4-73）, P153、式（4-80）
据 P153、式(4-82>
*.51655 0.57503 - Kc= Pd 叫
_ 邳 1 (dfl-dc)\\dh+de)l\\
0.51655 O802x = (1.2)X(O.O22)
4818
(7.14) (21.59-17.78)3 (21.59 + 17.78) lOOx
1Z
c°?8
. .0.2
r
0.57503
8、已知：钻头直径
=0.53993 x 100x(4.12440 x W5 +1.39836 xW5) = 2.98190x10-3
内平钻杆,常数5 = 0.51655：
P152
、式(4一74)
山m
= Pd ? c°?8 % ,“02
B 0.57503 1
(dh-dp)\\dh^df)y\\
(1.2)°-8
X(0.022)°-2
X
0.51655 0.57503
(10.86)\— 12.7
尸(21.59 + 12.7)云
=0.539930 x (5.50971 x 1 (注 +1.41151xl0-6)
=3.73697 x IO-6
(P153)
a = Kg + K「_ m ? Lc
=1.30352x 10一3 + 2.98190x IO-3 - 3.73697 x W6 xlOO (PL54)= 3.91172x10-3
当井深 D = 2000m 时，钻杆长度 Lp = 2000 -100 = 1900m。 循环系统压耗：
P154、式(4-83)
S = (mD + a)Q^ = (3.73697 x IO-6 x 2000 + 3.91172 x 10\3) x 2218
= 0.01138566 X22L8 =2.97(MPa)
= 215.9mm ；喷嘴流量系数C = 0.98 ;
钻铤外径 dc = 117.8mm （内径 d” = 71.4m”）、M Lc = 120m ； 内平钻杆、外径
\\21.0mm （内径 d= 108.6/nm ）；
钻井液密度= 1.64g/顷3、塑性粘度〃网=0.047PQ?S； 排量Q = 22L/s；要求环空返速V.N0.7L/S； 地面管汇压耗系数Kp =1.07xl0'3WPa-5,8-r,8； ft
配备2台3NB-1000钻井泵；地面泵压不超过18Mpa; 当前井深D = 4000m。
试按最大钻头水功率方式对该井深处进行水力参数设计。
解（）确定最小排量 Qa
1
主丝=1824 = ° 515(/7 s) p -d 1.64x21.59 4
d
h
=-(21.592 -12.72)x0.7 = I6.76(L/s)
以62、式（4?丑（2）计算环空压耗系数:
）P153
0.57503
钻铤内外压耗系数:
要求环空返速＞0JL/s,则实取巳=0.7L/s
、式(4?82)
携岩要求最小排量:
￥
K
c°?8 /f0.2
c = Pd ? %，? Lc -
T
0.51655 疗* （如-山乎⑷+山尹
=(1.64
严 x(0.047)°2 x 120 x
0.51655 (7.14)48 +
0.57503
(21.59 —17.78)3(21.59 + 17.78\
=0.80593 xl20x (4.12440 x 10-5 +1.39836 x 10'5)
= 5.34111x10-3
内平钻杆,则常数8 = 0.51655 B
m=Pd
'右*b?+^h-dp)\\dh+dvrJ
().8
().2 F
0.57503
8
=(1.64)° x (O.O47)02 x °5165] + ----------- 呼迎 ---------- 商 J￡153±.
(10.86)48 Qi 59 -12.7)3 (21.59 +12.7\
=0.80593 x (5.5097 IxlO-6+1.41 ISlxlO'6) =5.57799 xlO-6
a = K：＜ + K c — m d
=1.07 x 10一3 + 5.34111 x 10一3 — 5.57799xl0xl20 = 5.7404x W
-63
(P154)
井深D = 4000m时压耗系数:
K. =mD + a= 5.57799 xl0-6 x 4000 + 5.7404 xlO\3 = 0.028
(P154)
(3) 选择缸套直径
钻井泵排量0>0 (携岩要求的最小排量),要求胃 = 18.61(L/s)。 由P156、表4-6知,3NB-1000钻井泵、选择140mm缸套时：
额定排量0=27.1乙/$,额定泵压p矿=24.3MP。；考虑钻井泵上水效率，则
24. 3X0. 90=21. 87MPa 27. 1 X0. 90=24. 39L/s
根据限定条件一“地面泵压以不超过18h1Pa较合适”，贝土 泵的工作额定泵压Pr=18MPa,工作额定排量Qr=24. 39L/s
(4) 计算按最大钻头水功率方式下的临界井深
第_临界井深：
P159、式(4-96)
八 pr a 18 5.7404x10—3 1_) — ---------------- = ----------------------------------------------------------- P， 2.8mQ； 8 m 2.8 x 5.57799 xl0-6 x 24.391'8 5.57799 xl 0-6
=3.6699 x IO’ — 1.0291 x 103 = 2639.48(〃?)
第二临界井深为： D _
P159、式(4-97)
p,. ci _____ ___________ [8 _____________ 5.7404x10-3 -2.8m(2* 8 ~ m ~ 2.8 x 5.57799 x IO-6 x 16.7618 ~ 5.57799 x IO'6 = 7.21014x1()3 —0.33179x103 =6214.37(\
(5) 计算优选排量
当前井?深D = 4000m , Dpc < D < Dpa,则最优排量：
1
'——-——Y8 = 20.49( L/s) L 2-8 x 0.028 J
丝丝顼彳遂Z
(6) 确定喷嘴直径
当前井深D = 4000〃?处的循环压耗：
P158、式(4-92)或(4-93)
△Pi =KL -218 =0.028x20.49'8 = 6.43(MP。)
中国石油大学(华东)钻井工程课后题答案.doc
