鉆井循環(huán)泵對(duì)泵量的需求及制約因素

　　鉆井液的泵量是指用泥漿泵向井內(nèi)連續(xù)泵注的鉆井液(包括氣體)的體積流量，其計(jì)量單位采用L/min(公升/分)或L/s(公升/秒)。鉆進(jìn)時(shí)須有足夠的泵量才能將井底鉆屑有效地沖攜出地面，同時(shí)對(duì)發(fā)熱的鉆頭進(jìn)行有效冷卻，這是鉆井液泵量的兩個(gè)最主要的功能。如果泵量過(guò)小，不足以把較大、較重的巖粒從環(huán)空中懸沖出來(lái)，則會(huì)減慢或停滯鉆進(jìn)速度甚至發(fā)生擠埋鉆事故，電會(huì)因鉆頭冷卻效果差而導(dǎo)致燒鉆惡果。所以，提供足夠的循環(huán)泵量對(duì)于鉆進(jìn)工程非常重要。

　　另外，在使用井底動(dòng)力機(jī)的特殊情況下還要保證泵量能夠滿足驅(qū)動(dòng)能力的要求;在利用噴射鉆頭水力碎巖時(shí)需要足夠的泵量提供強(qiáng)大的水馬力。反循環(huán)取心取樣和泥漿脈沖隨鉆測(cè)量也要求具備可靠的泵量：

　　但是，泵量也不能過(guò)大。一則隨泵量增加循環(huán)阻力增加(呈線性遞增關(guān)系)，泥漿泵的承壓增高直至達(dá)到極限而憋泵，同時(shí)井壁承受較大的動(dòng)壓差而易遭破壞.井內(nèi)流體也易漏、涌;二則泵量增加則環(huán)空流速增大(也呈線性遞增關(guān)系).對(duì)井壁的沖刷破壞程度加大：三則泵量增加勢(shì)必會(huì)增加泥漿泵的動(dòng)力消耗，也會(huì)加大泵的磨損和運(yùn)行噪音。此外，過(guò)大的泵量對(duì)井底鉆壓的控制、減少鉆頭沖蝕等也會(huì)帶來(lái)不利影響。所以必須綜合兼顧來(lái)設(shè)計(jì)泵量，對(duì)其大小進(jìn)行合理控制。

　　鉆井液泵量直接決定了鉆井液在井內(nèi)各部位的流速。泵量Q與流速u的基本關(guān)系表現(xiàn)為Q=wA(A為過(guò)流面積)。任意時(shí)刻地面泵送的排量只有一個(gè)相對(duì)定值，但此時(shí)鉆桿中、環(huán)空中、鉆頭等處所具有的流速卻因?yàn)檫^(guò)流面積不同而具有不同的數(shù)值。泵量的設(shè)計(jì)需要詳細(xì)剖析井內(nèi)各處的流速情況。

　　鉆井工程大部分采用不含氣相的不可壓縮鉆井液，這種情況下(且不考慮漏、涌)泵量在井內(nèi)各處的體積流量理論上同值。但對(duì)于氣體型呵壓縮的鉆井液情況就截然不同了，這時(shí)井內(nèi)體積流量是隨各處壓力的不同而明顯改變的。

　　在確定鉆進(jìn)泵量時(shí)必須結(jié)合鉆屑的K寸和密度、鉆井液的流變性、所鉆地層的穩(wěn)定性、鉆具和井眼規(guī)格尺寸，并聯(lián)系考慮鉆壓、轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)速度等多方面需求和制約因素來(lái)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。因此，不同鉆井條件下塒影響確定泵量的因素有各自的側(cè)重點(diǎn)。如在大顆粒鉆屑情況下應(yīng)該以懸排能力來(lái)確定泵量;鉆進(jìn)堅(jiān)硬強(qiáng)研磨巖層時(shí)要重點(diǎn)兼顧泵量大到能夠有效冷卻鉆頭;小井眼深井條件下更側(cè)重限制泵量以防止憋壓：破碎松散地層應(yīng)以盡量小的泵量設(shè)計(jì)來(lái)減少對(duì)井壁的沖蝕。

　　在眾多影響泵量設(shè)計(jì)的因素中，懸排鉆渣是最基本的需求因素。因此，在大部分情況下設(shè)計(jì)泵量時(shí)首先以能夠可靠排除鉆渣為目標(biāo)來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算。更具體的又將這一思路分為兩種計(jì)算方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一種是按鉆井液流速達(dá)到可以沖浮鉆屑來(lái)計(jì)算泵量;第二種是按限制環(huán)空中鉆屑百分含量不超標(biāo)來(lái)計(jì)算泵量。兩種計(jì)算方法所考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)有所區(qū)別，計(jì)算過(guò)程所依托的參數(shù)不盡相同，適應(yīng)的環(huán)境條件也各異，叮根據(jù)實(shí)際情況選擇或綜合使用。

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