泵压是指泵的排出口的表压力。岩心钻探用泵的泵压是冲洗液流经钻孔冲洗循环系统受到各种上阻力而产生的,因此,泵压就等于冲洗液流经循环系统各处损失的压力之和。可用下式计算:
式中:β——附加阻力系数,由于冲洗液中带有岩粉使冲洗液密度提高而增加的压力损失,β=1.1;
p1——冲洗液流经钻杆内的压力损失,Pa;
p2——冲洗液流经钻杆与孔壁间环状空间的压力损失,Pa;
p3——冲洗液流经钻杆接头的压力损失,Pa;
p4——冲洗液流经岩心管及钻头内外的压力损失,Pa。
各部分压力损失的确定方法如下。
1)冲洗液流经钻杆中的压力损失
式中:λ1——阻力系数,见表4-5。
表4-5 液体不同流态的阻力系数λ1
注:η为动力黏度,Pa·s;ηp为塑性黏度,Pa·s;τ0为动切力,Pa;d1为钻杆内径,m;L1为钻杆柱总长度,m;v1为冲洗液在钻杆内的流速,m/s;γ为冲洗液的密度,N/m3;Q为冲洗液量,m3/s;ρ为冲洗液的密度,kg/m3;g为9.81m/s2。
如果考虑地面管路或孔内有钻铤部分的压力损失,也可采用上述方法进行计算。
2)冲洗液流经环状空间的压力损失
此部分的压力损失仍可按照达西公式计算:
式中:λ2——阻力系数,见表4-6;
D——钻孔直径或套管内径,m;(www.xing528.com)
v2——冲洗液上返流速,m/s;
d——钻杆外径或接箍和锁接箍的外径,m;
L2——钻孔深度,m。
表4-6 阻力系数λ2
注:表中字母意义见表4-5注。
3)冲洗液流经钻杆接头的压力损失
冲洗液在钻杆接头内的压力损失是局部阻力损失,其计算公式为:
d2——接头或接箍的内径,m;
l——单根钻杆长度,m;
v3——冲洗液在接头内的流速,m/s;
L——钻杆柱的总长度,m。
4)冲洗液流经岩心管及钻头内外的压力损失
这部分压力损失包括冲洗液流经岩心管及岩心间环状空间的压力损失、冲洗液流经钻头产生折转改变方向时的压力损失,以及流经岩心管与孔壁间环状空间的压力损失,多用实验方法得出或取经验数据。一般单管取心钻进的各项损失之和约为(5~12)×104 Pa。
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