动力水头对钻具轴向力的影响.pdf

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1、第38卷第6期煤田地质与勘探VO1．38N0．62010年12月COALGE0匹0GY&EP10R[10NDec．20l0文章编号：1001—1986(2010)06—0079—02动力水头对钻具轴向力的影响李田军一，鄢泰宁，方俊(1．中国地质大学工程学院，湖北武汉430074；2．岩土钻掘与防护教育部工程研究中心，湖北武汉，430074)摘要：在冲洗液循环条件下，动力水头对钻具轴向力的影响不容忽视。从流体动力学入手，定性和定量分析了深孔钻进条件下，动力水头对钻压的影响。举离力是钻具轴向力的重要组成部分，工程实例证明，在深井中举离力

2、对轴向力的影响更大。因此，准确计算循环钻井液动力水头产生的举离力，对于正确分析钻具轴向力、估算实际钻压具有重要的意义。关键词：动力水头；举离力；轴向力；循环条件中图分类号：P634文献标识码：ADOI：10．39690．issn．1001—1986．2010．06．017TheinfluenceofdynamicheadonaxisfoIceLITianjun，YANTaining，FANGJun(1．EngineeringFaculty，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China；

3、2．ResearchCenterofGeotechnicDrillingandDrivingEngineering，MinistryofEducation，Wuhan430074，China)Abstract：Underconditionsofcirculatingdrillingfluid，theinfluenceofdynamicheadontheaxialforceofdrillstringcannotbeneglected．Fromfluiddynamics，thepaperqualitativelyandquantitat

4、ivelyanMyzedtheinfluenceofdynamicheadondrillingpressureduringdrillingdeepwells．Liftingforceistheimportantcomponentofaxialforceofdrillstring．Engineeringcasesprovedthatliftingforceinfluencedmoreaxialforceindeepwells．Thereforeaccuratecalculationofliftingforceinducedbydyna

5、micheadofcirculatingdrillingfluidhasimportantsignificanceforcorrectanalysisofaxialforceofdrillstringandestimationofactualdrillingpressure．Keywords：dynamichead；liftingforce；axialforce；circulatingcondition钻具轴向力的分析，对于正确判断钻头上的钻D2，内径为，岩心直径为d3，岩心充满岩心管，压、钻具的强度校核及其稳定性研究具有重要意义。

6、岩心管和岩心长度为L2；钻井液与钻具间的摩擦系在冲洗液循环条件下，动力水头对钻具轴向力的影数为，钻井液密度为)，，泵量为Q。响不容忽视lz-。国内关于钻具轴向力的计算多数只井眼轴向以静力平衡为条件，未考虑钻井液在循环过程中产生的动力水头作用对轴向力的影响【3。有的文献虽讨论了循环条件下钻具轴向力的计算，但只作了定一性分析，没有给出具体计算轴向力的解析式1。本文着重讨论动力水头引起的举离力对轴向力的影响。图1斜井眼不意图Fig．1Schematicdrawingofinclinedborehole1循环条件下举离力分析根据流体动力学有

7、关理论，若不考虑钻井液在多如图1所示，在斜直井眼的钻井过程中，钻具孔性孔壁和钻具接头处的损失，水头损失由下式确定：轴向力主要由重力、轴向拉力、动力水头引起的举离力、钻压、井壁对钻具的摩擦力等组成。这里主L丢嚣，(1)要分析动力水头引起的举离力计算。式中为钻具长度；R为水力半径，且R=A／x，设斜直井眼的顶角为仅，井眼直径为D；钻柱为湿周，即断面上固体边缘与流体相接触的边缘；的外径为D1，内径为d1，长度为L1；岩心管外径为A为管道面积；v为流体速度。收稿日期：2010．06．13基金项目：国家高技术研究发展计~J(863计划)项I~

8、(2007AA060701)作者简介：李田军(1977—)，男，讲师，博士研究生，从事钻探工程力学的教学与研究工作·80·煤田地质与勘探第38卷在循环过程中，钻井液流经钻柱、岩心管、钻岩心管内径d2=0．056m，岩心直径ds=O．0