噴嘴節(jié)流壓差公式及其應(yīng)用

1、噴嘴節(jié)流壓差公式及其應(yīng)用噴嘴節(jié)流壓差公式及其應(yīng)用撰寫人：任勇撰寫人：任勇研究思路研究思路伯努利方程連續(xù)性方程多噴嘴多噴嘴節(jié)流壓差公式系統(tǒng)效率分析系統(tǒng)效率分析壓力平衡關(guān)系式及流壓力平衡關(guān)系式及流體摩阻分析體摩阻分析單噴嘴單噴嘴節(jié)流壓差公式噴嘴當(dāng)量直徑的引入噴嘴當(dāng)量直徑的引入及其應(yīng)用及其應(yīng)用噴噴嘴嘴節(jié)節(jié)流流壓壓差差通通用用公公式式一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)1.速度系數(shù)的引入及其物理意義速度系數(shù)的引入及其物理意義在截面1-1與2-2截面之間的伯努利方程為：22222222211PP式中：1P122P

2、：截面1-1處的壓力和速度：截面2-2處的壓力和速度：流體從截面1-1到截面2-2處 的局部阻力系數(shù)：液體密度油管油管噴嘴噴嘴1122Dd流體單個(gè)噴嘴時(shí)節(jié)流流動(dòng)示意圖一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)1.速度系數(shù)的引入及其物理意義速度系數(shù)的引入及其物理意義22222222211PP21212211PP令：11212122PP理想流體：022222211PP實(shí)際流體2121202PP 202定義 為速度系數(shù)，速度系數(shù)，其物理意義物理意義是指實(shí)際流體實(shí)際流體通過噴嘴（有摩阻損失）時(shí)的速度速度與理想流體理想流體通過噴嘴時(shí)的速度速度（無摩阻損失）之比。顯然速度系數(shù)小于速度

3、系數(shù)小于1。一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)2.流量系數(shù)的引入及其物理意義流量系數(shù)的引入及其物理意義22VAQ pAA220220pAQ 令：dC020QCACQdpdpA20dC0Q：噴嘴收縮系數(shù)：噴嘴橫截面積：噴嘴出口處緩變流動(dòng)的過流面積：理想流體通過噴嘴的速度：理想流體通過噴嘴的流量：噴嘴的流量系數(shù)2A式中 為噴嘴的流量系數(shù)流量系數(shù)，其物理意義是實(shí)際流體實(shí)際流體流過噴嘴的流量流量與理想流體理想流體流過噴嘴的流量流量之比。其值小于小于1，也小于或等于噴嘴的速度系數(shù)小于或等于噴嘴的速度系數(shù)。dC一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)2

4、.流量系數(shù)的引入及其物理意義流量系數(shù)的引入及其物理意義流流量量系系數(shù)數(shù)噴嘴結(jié)構(gòu)噴嘴結(jié)構(gòu)噴嘴內(nèi)表面噴嘴內(nèi)表面粗糙度粗糙度內(nèi)部流體流內(nèi)部流體流動(dòng)狀態(tài)動(dòng)狀態(tài)共同決定共同決定一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)一、單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)3.單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)單噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)20pdACQ 2121202PP 24dAp4222212182dCQPPd1)()()(8244242221DdDdCdCQdd02214222218dCQPPd42228dCQPd單噴嘴節(jié)流壓差公式：?jiǎn)螄娮旃?jié)流壓差公式：噴嘴節(jié)流壓差，Pa：噴射液體密度，kg/m3：排量，m3/s：噴嘴流量系數(shù)，無因次：

5、噴嘴直徑，mPQdCd二、多噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)二、多噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)二、多個(gè)噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)二、多個(gè)噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)油管油管噴嘴噴嘴11122Dd1流體多個(gè)不等徑噴嘴時(shí)節(jié)流流動(dòng)示意圖多個(gè)不等徑噴嘴時(shí)節(jié)流流動(dòng)示意圖d233噴嘴噴嘴2二、多個(gè)噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)二、多個(gè)噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)22222222211PP22223232211PP1-1截面到2-2截面：1-1截面到3-3截面：噴嘴結(jié)構(gòu)一樣3232PP噴嘴結(jié)構(gòu)相同的不等徑噴嘴，其速度和節(jié)流壓差相同，只是排量分配不同而已。噴嘴結(jié)構(gòu)相同的不等徑噴嘴，其速度和節(jié)流壓差相同，只是排量分配不同而已。

6、2222211nndQdQdQnQQQQ21222212222211nnndddQdQdQdQ4122128dCQPd222221222)(8nddddCQP二、多個(gè)噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)二、多個(gè)噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推導(dǎo)222221222)(8nddddCQP不等徑噴嘴節(jié)流不等徑噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式：壓差計(jì)算公式：等徑噴嘴節(jié)流壓等徑噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式：差計(jì)算公式：422228dnCQPdddddn21三三 、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣三、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣三、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣222221222)(8nddddCQP不等徑噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式

7、：不等徑噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式：等徑噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式：等徑噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式：422228dnCQPd22221nedddd當(dāng)量直徑：當(dāng)量直徑：42228eddCQP噴嘴節(jié)流壓差通用公式：噴嘴節(jié)流壓差通用公式：當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑dedde單噴嘴：不等徑噴嘴：22221nedddd等徑噴嘴：dnndde2三、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣三、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣422811.0eddCQP噴嘴節(jié)流壓差通用公式：噴嘴節(jié)流壓差通用公式：國(guó)際單位制：礦場(chǎng)單位制：42216.225eddCQP單位制國(guó)際單位制PaKg/m3m3/s無因次m礦場(chǎng)單位制MPaKg/m3m3/min無因次mmPQdCed三

8、、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣三、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的推廣計(jì)算條件：計(jì)算條件：噴嘴結(jié)構(gòu)：6*6.3mm噴嘴流量系數(shù)：0.92噴射液體密度：1000kg/m3由上表可以看出，噴嘴節(jié)流壓差與排量之間成二次方關(guān)系。排量越大，對(duì)噴嘴節(jié)流由上表可以看出，噴嘴節(jié)流壓差與排量之間成二次方關(guān)系。排量越大，對(duì)噴嘴節(jié)流壓差影響就越大。因此，在噴射過程中，準(zhǔn)確掌握排量是非常重要的。壓差影響就越大。因此，在噴射過程中，準(zhǔn)確掌握排量是非常重要的。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用1.評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效

9、率和系統(tǒng)效率噴嘴上游處的能量：221211PPE噴嘴下游處的能量：2222E壓能動(dòng)能動(dòng)能能量轉(zhuǎn)換效率：212EE對(duì)于出口圓柱形噴嘴則有：212dCEE也就是說噴嘴的流量系數(shù)的平方流量系數(shù)的平方代表了噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率，也即噴嘴將壓能轉(zhuǎn)噴嘴將壓能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的效率取決于噴嘴的流量系數(shù)換為動(dòng)能的效率取決于噴嘴的流量系數(shù)，進(jìn)一步的與噴嘴的結(jié)構(gòu)、內(nèi)表面粗糙度和流體流態(tài)有關(guān)。因此，噴嘴的流量系數(shù)對(duì)噴射效果起著關(guān)鍵性的作用。噴嘴的流量系數(shù)對(duì)噴射效果起著關(guān)鍵性的作用。1.1 評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用1.評(píng)價(jià)噴嘴的

10、能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率例如，假設(shè)噴嘴的流量系數(shù)為流量系數(shù)為0.9，則噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率為能量轉(zhuǎn)換效率為0.81。也就是說噴嘴。也就是說噴嘴將將81%的壓能轉(zhuǎn)換為流體的動(dòng)能的壓能轉(zhuǎn)換為流體的動(dòng)能，其余19%則由于局部摩阻局部摩阻而損失掉了。噴嘴流量系數(shù) ，能量轉(zhuǎn)換效率 ，相同條件下噴射效果就越好。1.1 評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用1.評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率 因此，篩選噴嘴時(shí)，應(yīng)選取流量系數(shù)高的噴嘴篩選噴嘴時(shí)，應(yīng)選取流量系數(shù)高的噴嘴。也即必須考慮噴

11、嘴的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、加工工藝加工工藝。1.2 噴嘴優(yōu)選噴嘴優(yōu)選噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)選：噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)選：由下表可以看出，流線型和圓錐收斂型流線型和圓錐收斂型噴嘴流量系數(shù)最高，但流線型噴嘴加工難度大，故目前選擇圓錐收斂型噴嘴圓錐收斂型噴嘴。目前實(shí)際加工噴嘴流量系數(shù)在0.90.95之間。加工要求：加工要求：加工噴嘴時(shí)內(nèi)表面光潔度光潔度要求高，以提高噴嘴的流量系數(shù)和耐磨性。噴嘴材質(zhì)：噴嘴材質(zhì)：經(jīng)過篩選，目前國(guó)內(nèi)噴嘴材料為硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金，其耐磨性基本能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。同時(shí)，也在準(zhǔn)備引進(jìn)國(guó)外最新材料ROCTEC500。薄壁孔口外伸短管內(nèi)伸短管圓錐收斂型圓錐擴(kuò)張型流線型噴嘴結(jié)構(gòu)類型收縮系數(shù)速度系數(shù)流量系數(shù)流

12、量系數(shù)薄壁孔口0.640.970.62外伸短管1.000.820.82內(nèi)伸短管1.000.710.71圓錐收斂型0.980.960.95圓錐擴(kuò)張型1.000.450.45流線型1.000.980.98不同噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的流量系數(shù)不同噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的流量系數(shù)四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用1.評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率1.3 評(píng)價(jià)噴射系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)噴射系統(tǒng)效率地面壓力噴嘴上游壓力噴嘴下游壓力流體沿程摩阻損失噴嘴局部摩阻損失sfsfssbPPPPPPP1122dC地面到噴嘴前的轉(zhuǎn)換效率噴嘴轉(zhuǎn)換效率：噴射系統(tǒng)效率：21實(shí)例：地面油管壓力：3

13、0MPa； 流體沿程摩阻：10MPa； 噴嘴流量系數(shù)：0.9%7 .661地面到噴嘴前的效率：噴嘴的轉(zhuǎn)換效率：整個(gè)噴射系統(tǒng)的效率整個(gè)噴射系統(tǒng)的效率：%819 . 022%5421四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用1.評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)噴嘴的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)效率1.3 評(píng)價(jià)噴射系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)噴射系統(tǒng)效率提提高高噴噴射射系系統(tǒng)統(tǒng)效效率率提高噴嘴流量系數(shù)降低流體摩阻增加管柱內(nèi)徑采用組合管柱全部采用大管徑油管適當(dāng)控制排量?jī)?yōu)選噴嘴結(jié)構(gòu)降低噴嘴內(nèi)表面粗糙度四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用2.評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況 由于噴

14、嘴在施工后其磨損是不均勻不均勻的，有些磨損嚴(yán)重，有些較輕。這可能與以下兩方面有關(guān)：地層裂縫產(chǎn)生的方位。布孔方式。多個(gè)噴嘴存在噴射流體的相互干擾，導(dǎo)致其壓力分布發(fā)生了變化。 因此，我們要評(píng)價(jià)噴嘴的在施工前后的磨損情況，只能通過當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑進(jìn)行評(píng)價(jià)。也即將多個(gè)噴嘴等效成一個(gè)噴嘴多個(gè)噴嘴等效成一個(gè)噴嘴，對(duì)應(yīng)的直徑為當(dāng)量直徑。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用2.評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況42228eddCQP噴嘴節(jié)流壓差通用公式：噴嘴節(jié)流壓差通用公式：當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑dedde單噴嘴：不等徑噴嘴：22221nedddd等徑噴嘴：dnndde2在施工前在施工前，

15、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式采用，噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式采用等徑噴嘴計(jì)算公式等徑噴嘴計(jì)算公式；在施工結(jié)束后或在施工過程中在施工結(jié)束后或在施工過程中，計(jì)算噴嘴節(jié)流壓差，則應(yīng)采用，計(jì)算噴嘴節(jié)流壓差，則應(yīng)采用不等徑計(jì)算公式不等徑計(jì)算公式。上述兩個(gè)階段都對(duì)應(yīng)各自的當(dāng)量直徑，比較當(dāng)量直徑的變化就可以得出噴嘴的磨上述兩個(gè)階段都對(duì)應(yīng)各自的當(dāng)量直徑，比較當(dāng)量直徑的變化就可以得出噴嘴的磨損情況，與多個(gè)噴嘴時(shí)完全等效，且實(shí)用、方便。損情況，與多個(gè)噴嘴時(shí)完全等效，且實(shí)用、方便。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用2.評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況此外，有一點(diǎn)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，噴嘴在不斷磨損過程中，除了

16、其尺寸變大外，其流道和內(nèi)表面粗糙度也發(fā)揮生了了變化，最終導(dǎo)致流量系數(shù)降低，系統(tǒng)效率降低，這里假設(shè)流量系數(shù)與噴嘴出口直徑成以下關(guān)系：0101deedCddC施工前噴嘴的當(dāng)量直徑和流量系數(shù)施工后噴嘴的當(dāng)量直徑和流量系數(shù)0ed0dC1ed1dC施工過程中噴嘴的磨損噴嘴直徑變大噴嘴直徑變大噴嘴出口形狀和流道改變噴嘴出口形狀和流道改變噴嘴內(nèi)表面粗糙度增加噴嘴內(nèi)表面粗糙度增加噴嘴流量系數(shù)降低噴嘴流量系數(shù)降低噴嘴節(jié)流壓差降低噴嘴節(jié)流壓差降低噴射速度大大降低噴射速度大大降低噴射效率大大降低噴射效率大大降低四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用2.評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況2.1

17、 實(shí)例計(jì)算實(shí)例計(jì)算杏平杏平7第三段第三段杏平7采用的是水力噴砂射孔壓裂一體化工藝，噴嘴采用6個(gè)直徑6.3mm的噴嘴。其中第三段采用一趟管柱壓裂，壓裂時(shí)施工排量1.8m3/min。則施工前噴嘴的當(dāng)量直徑為：也就是說，采用6個(gè)6.3mm的噴嘴與采用1個(gè)15.43mm的噴嘴，在相同情況下，兩者的節(jié)流壓差和噴射速度節(jié)流壓差和噴射速度完全一樣。 在第三段施工后，其噴嘴出口直徑發(fā)生了不均勻磨損，經(jīng)測(cè)得分別為7.7mm、6.8mm、7.9mm、9.1mm、7.5mm、8.3mm，則此時(shí)噴嘴的當(dāng)量直徑為：mmndde43.1563 . 60mmde39.193 . 85 . 71 . 99 . 78 . 67

18、 . 72222221四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用2.評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況2.1 實(shí)例計(jì)算實(shí)例計(jì)算杏平杏平7第三段第三段節(jié)流壓差15.88MPa噴嘴當(dāng)量直徑15.43mm噴嘴當(dāng)量直徑19.39mm噴射速度160.48m/s施工過程中噴嘴磨損施工過程中噴嘴磨損節(jié)流壓差10.07MPa噴射速度101.65m/s節(jié)流壓差降低節(jié)流壓差降低5.81MPa也就是說，當(dāng)噴嘴當(dāng)量直徑由也就是說，當(dāng)噴嘴當(dāng)量直徑由15.43mm變化到變化到19.39mm時(shí)，噴嘴節(jié)流壓差時(shí)，噴嘴節(jié)流壓差降低了降低了5.81MPa，而這可以從施工曲線上進(jìn)行驗(yàn)證。，而這可以從施工曲線上進(jìn)

19、行驗(yàn)證。計(jì)算參數(shù)：計(jì)算參數(shù)：施工排量：施工排量：1.8m3/min施工前噴嘴流量系數(shù)施工前噴嘴流量系數(shù)Cd0：0.9四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用2.評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況2.1 實(shí)例計(jì)算實(shí)例計(jì)算杏平杏平7第三段第三段加砂前井口油壓：35MPa停止加砂后頂替時(shí)井口油壓：28MPa由實(shí)際施工可以看出，在施工前后，相同排量下井口油壓從35MPa降低到28MPa，降低了7MPa，而我們從理論公式估算出降低了5.81MPa，僅僅相差1.19MPa。表明理論計(jì)算具有一定的精確度和可靠性表明理論計(jì)算具有一定的精確度和可靠性。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴

20、節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用2.評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況評(píng)價(jià)噴嘴的磨損情況綜上所述，借助于上述理論，我們可以根據(jù)實(shí)際施工的壓力變化情況估算出綜上所述，借助于上述理論，我們可以根據(jù)實(shí)際施工的壓力變化情況估算出對(duì)應(yīng)的噴嘴當(dāng)量直徑的變化，進(jìn)一步估算出噴射速度是否能滿足施工的需要，對(duì)應(yīng)的噴嘴當(dāng)量直徑的變化，進(jìn)一步估算出噴射速度是否能滿足施工的需要，以便及時(shí)調(diào)整參數(shù)，提高施工的可靠性。以便及時(shí)調(diào)整參數(shù)，提高施工的可靠性。施工壓力變化量噴嘴當(dāng)量直徑變化量估算噴射速度決策是否需要是否需要調(diào)整參數(shù)調(diào)整參數(shù)能否進(jìn)行能否進(jìn)行下一段的下一段的施工施工四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的

21、壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力以噴嘴為節(jié)點(diǎn)，對(duì)噴射系統(tǒng)進(jìn)行分析，可以得出，噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式：cocoffPPPPP21)(靜靜噴嘴節(jié)流壓差 井口油壓 井口套壓 油管靜水壓力 環(huán)空靜水壓力 油管摩阻 環(huán)空摩阻42228eddCQP四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力首先，對(duì)加砂前的井口壓力進(jìn)行預(yù)測(cè)，加砂前油管靜水壓力和環(huán)空靜水壓力一樣。另外，套壓可以近似認(rèn)為等于零。故此時(shí)水力噴射過程中壓力平衡關(guān)系式可以簡(jiǎn)化為：cooffPP也就是說，要能

22、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)井口油壓，必須準(zhǔn)確預(yù)測(cè)噴嘴節(jié)流壓差噴嘴節(jié)流壓差和不同排量下的流體摩阻流體摩阻。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力校校正正噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證滿足工程要求否？滿足工程要求否？否否是是流體摩阻計(jì)算公式優(yōu)選流體摩阻計(jì)算公式優(yōu)選流體摩阻流體摩阻理論理論計(jì)算公式計(jì)算公式流體摩阻流體摩阻經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式計(jì)算公式計(jì)算井口油壓計(jì)算井口油壓實(shí)際施工壓力實(shí)際施工壓力對(duì)比對(duì)比滿足工程要求否？滿足工程要求否？是是校正校正否否預(yù)測(cè)加砂前施工壓力預(yù)測(cè)加砂前施工壓力

23、判斷管柱工作性能判斷管柱工作性能計(jì)算思路：計(jì)算思路：四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.1 噴嘴節(jié)流壓差公式的驗(yàn)證噴嘴節(jié)流壓差公式的驗(yàn)證2006年5月，在西峰油田進(jìn)行了水力噴射工具的模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)采用了2個(gè)個(gè)6.3mm的噴嘴。相關(guān)施工數(shù)據(jù)和曲線見下表。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.1 噴嘴節(jié)流壓差公式的驗(yàn)證噴嘴節(jié)流壓差公式的驗(yàn)證排量,m3/min施工壓力,MP

24、a噴嘴節(jié)流壓差公式計(jì)算出的預(yù)測(cè)壓力,MPa流量系數(shù)Cd=0.9流量系數(shù)Cd=0.92流量系數(shù)Cd=0.950.827.528.2327.0225.341.043.144.1142.2239.59由于地面模擬試驗(yàn)管線較短，流體摩阻幾乎可以忽略，故由噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式計(jì)算出的壓力就應(yīng)該是實(shí)際的施工壓力。由上表可以看出，當(dāng)噴嘴流量系數(shù)取0.92時(shí)，由噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式計(jì)算出的壓力與實(shí)際施工壓力比較符合。由此可以得出：噴嘴節(jié)流壓差公式是可以用來預(yù)測(cè)井口油壓的，誤差較小，可以滿足工程要求。噴嘴節(jié)流壓差公式是可以用來預(yù)測(cè)井口油壓的，誤差較小，可以滿足工程要求。目前采用的噴嘴的流量系數(shù)為目前采用的噴嘴的

25、流量系數(shù)為0.92。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.1 理論方法的可信度評(píng)價(jià)理論方法的可信度評(píng)價(jià)目前，北京石油大學(xué)在計(jì)算噴射過程中流體摩阻時(shí)沿用了鉆井液的計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果見下表。排 量 ,m3/min油管壓耗，MPa套管壓耗，MPa油管壓耗+套管壓耗，MPa1.29.161.7510.911.513.542.5916.131.818.633.5622.192.124.44.6729.072.430.825.

26、8936.71計(jì)算條件計(jì)算條件：油管外徑：73mm；油管內(nèi)徑62mm；套管外徑139.7mm，套管內(nèi)徑127.3mm，油管長(zhǎng)度1000m。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.1 理論方法的可信度評(píng)價(jià)理論方法的可信度評(píng)價(jià)由上表可以看出，在1.8m3/min的排量下，1000m井深時(shí)：油管摩阻為油管摩阻為18.63 MPa，環(huán)空摩阻為環(huán)空摩阻為3.56 MPa，兩者相加為，兩者相加為22.19 MPa。顯然這與實(shí)際施

27、工嚴(yán)重不符。實(shí)際施工井深均大于1000m，但在1.8m3/min的排量下井口油壓也只有25MPa左右，根據(jù)上述摩阻計(jì)算此時(shí)節(jié)流壓差低于節(jié)流壓差低于5MPa，這顯然不可能。 故流體摩阻計(jì)算公式并不可信，計(jì)算誤差特別大，不能滿足工程要求。故流體摩阻計(jì)算公式并不可信，計(jì)算誤差特別大，不能滿足工程要求。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.2 經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)針對(duì)該問題，提出利用現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，具

28、體如下表。油管摩阻計(jì)算油管摩阻計(jì)算排量排量摩阻系數(shù)摩阻系數(shù)排量排量摩阻系數(shù)摩阻系數(shù)排量排量摩阻系數(shù)摩阻系數(shù)m3/minMPa/1000mm3/minMPa/1000mm3/minMPa/1000m0012.29423.7920.10.6011.12.4252.14.0090.20.8761.22.5732.24.2650.31.1041.32.6952.34.4860.41.3061.42.8132.44.7090.51.5181.52.9482.54.9330.61.6861.63.062.65.1980.71.8431.73.172.75.4260.82.0171.83.3292.85.6

29、560.92.1591.93.5772.95.926四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.2 經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)油套環(huán)空摩阻計(jì)算油套環(huán)空摩阻計(jì)算排量排量摩阻系數(shù)摩阻系數(shù)排量排量摩阻系數(shù)摩阻系數(shù)排量排量摩阻系數(shù)摩阻系數(shù)m3/minMPa/1000mm3/minMPa/1000mm3/minMPa/1000m0010.60920.9660.10.1371.10.6482.10.9880.20.20

30、91.20.6922.21.0130.30.271.30.7282.31.0350.40.3261.40.7642.41.0550.50.3851.50.8052.51.0760.60.4321.60.8392.61.0990.70.4781.70.8722.71.1180.80.5281.80.9052.81.1370.90.5691.90.9432.91.159四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.2 經(jīng)驗(yàn)方法

31、的可信度評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)為了進(jìn)一步研究摩阻的關(guān)系式和便于實(shí)際應(yīng)用，對(duì)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到下圖。QQQfo5468. 35832. 1375. 023:9 . 20Q相關(guān)系數(shù)為相關(guān)系數(shù)為0.99596。擬合精度很高，可以滿足實(shí)際計(jì)算要求。擬合精度很高，可以滿足實(shí)際計(jì)算要求。Q排量，m3/min；fo油管摩阻系數(shù)，MPa/1000m四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.2 經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)方法的可信度

32、評(píng)價(jià):9 . 20QQQfc7229. 01161. 02相關(guān)系數(shù)為相關(guān)系數(shù)為0.9911。擬合精度很高，可以滿足實(shí)際計(jì)算要求。擬合精度很高，可以滿足實(shí)際計(jì)算要求。Q排量，m3/min；fc油套環(huán)空摩阻系數(shù)，MPa/1000m對(duì)油套環(huán)空摩阻經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到下圖，并對(duì)其進(jìn)行擬合。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.2 經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià):9 . 20QQQfc7229. 01161. 0

33、2Q排量，m3/min；fo油管摩阻系數(shù)，MPa/1000mfc油套環(huán)空摩阻系數(shù)，MPa/1000m由此可以得出計(jì)算油管摩阻和油套環(huán)空摩阻的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。QQQfo5468. 35832. 1375. 023油管摩阻：油套環(huán)空摩阻：四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.2 經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)由此可以得出計(jì)算油管摩阻和油套環(huán)空摩阻的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式可以計(jì)算出不同排量下的摩阻系數(shù)。見下表排

34、量,油管摩阻系數(shù),油套環(huán)空摩阻系數(shù),總摩阻系數(shù)總摩阻系數(shù),排量,油管摩阻系數(shù),MPa/1000m油套環(huán)空摩阻系數(shù),總摩阻系數(shù)總摩阻系數(shù),m3/minMPa/1000mMPa/1000mMPa/1000mm3/minMPa/1000mMPa/1000m00001.93.60.954.550.61.640.392.0323.760.984.740.82.020.52.522.13.941.014.9512.340.612.952.24.131.035.161.22.620.73.322.34.351.055.391.42.890.783.682.44.581.075.641.53.020.823.

35、852.54.831.085.911.63.160.864.022.65.111.096.21.73.30.894.192.75.421.116.521.83.440.934.372.85.751.116.86適用范圍：適用范圍：27/8油管油管+51/2 套管套管四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.2 流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證流體摩阻計(jì)算方法探討及其驗(yàn)證3.2.2 經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)方法的可信度評(píng)價(jià)由于上述計(jì)算公式是通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)整理得到的，故認(rèn)為是可信的。此外，如

36、果經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出的摩阻有較大誤差，而噴嘴節(jié)流壓差公式已經(jīng)得到室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)的證明是可信的，那么由經(jīng)驗(yàn)公式和噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算出的井口壓力應(yīng)該與實(shí)際誤差也較大。因此，下面通過間接法來驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)公式的可靠性。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力井號(hào)井號(hào)噴點(diǎn)位置噴點(diǎn)位置,m施工排量施工排量,m3/min施工壓施工壓力力,MPa計(jì)算節(jié)流計(jì)算節(jié)流壓差壓差,MPa計(jì)算流體計(jì)算流體摩阻摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓預(yù)測(cè)壓力力,MPa絕對(duì)誤絕對(duì)誤差差,MPa相對(duì)誤相對(duì)誤差差,%塞塞390-22193111

37、1.24.695.6910.38-0.827.34黃黃552635111.54.697.7612.450.958.27杏杏74-0316501.824.115.27.2122.41-1.697.03塞塞388-2419961.826.515.28.7223.92-2.589.75黃黃5526351.826.515.211.5126.710.210.78羅羅628601.830.215.212.4927.69-2.518.32塞塞389-211930227.618.769.1527.910.311.13塞塞390-221958222.418.769.2928.055.6525.2塞塞390-22

38、19312.129.4820.699.5530.240.762.58塞塞392-2620062.128.520.699.9230.612.117.4塞塞390-2219582.226.522.710.1132.816.3123.8池池5120322.232.522.710.4933.190.692.12安安8115302.438.127.028.6335.65-2.456.42莊莊26-1618302.4630.9728.3910.6239.018.0425.96注：只針對(duì)直井中工具第一次施工時(shí)的施工分析，且只預(yù)測(cè)加砂前的施工壓力注：只針對(duì)直井中工具第一次施工時(shí)的施工分析，且只預(yù)測(cè)加砂前的施工

39、壓力直井水力噴射壓裂施工中施工壓力與計(jì)算壓力的比較直井水力噴射壓裂施工中施工壓力與計(jì)算壓力的比較3.3 直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證由上表可以看出，大部分井預(yù)測(cè)壓力與實(shí)際施工壓力誤差在10%以內(nèi)。只有塞390-22、莊26-16井預(yù)測(cè)出的誤差大于20%，根據(jù)分析認(rèn)為，這是由于施工時(shí)儀表顯示排量明這是由于

40、施工時(shí)儀表顯示排量明顯低于實(shí)際排量導(dǎo)致。分析如下：顯低于實(shí)際排量導(dǎo)致。分析如下：塞塞390-22井射孔曲線井射孔曲線四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證塞塞390-22壓裂曲線壓裂曲線1.結(jié)合射孔曲線與壓裂曲線分析認(rèn)為，很有可能是射孔時(shí)排量過低才導(dǎo)致該井在經(jīng)過幾次憋壓后才壓開。2.與塞389-21對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩者噴點(diǎn)位置接近，排量均為2m3/min時(shí)，塞389-21施工壓力為27.6MPa，而該

41、井僅僅為22.4MPa。因此，該井排量明顯偏低。經(jīng)過分析認(rèn)為塞經(jīng)過分析認(rèn)為塞390-22井預(yù)測(cè)誤差偏大是因?yàn)閮x表排量明顯低于實(shí)際排量導(dǎo)致的。井預(yù)測(cè)誤差偏大是因?yàn)閮x表排量明顯低于實(shí)際排量導(dǎo)致的。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證1.結(jié)合施工曲線分析認(rèn)為，該井與塞390-22一樣，地層難以以壓開很可能是因?yàn)樯淇讜r(shí)排量過低導(dǎo)致的。2.與安81井對(duì)比可知，安81井噴點(diǎn)位置比該井淺，排量也比該井低，而

42、施工壓力卻比該井高7.13MPa。因此，該井排量也明顯偏低。3.根據(jù)加砂后曲線特征計(jì)算表明，該井實(shí)際排量也低于顯示排量。經(jīng)過分析認(rèn)為莊經(jīng)過分析認(rèn)為莊26-16井預(yù)測(cè)誤差偏大同樣是因?yàn)閮x表排量明顯低于實(shí)際排量導(dǎo)致井預(yù)測(cè)誤差偏大同樣是因?yàn)閮x表排量明顯低于實(shí)際排量導(dǎo)致的。的。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa計(jì)算流體摩阻 ,

43、MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相對(duì)誤差,%儀表顯示實(shí)際預(yù)測(cè)塞390-22195821.81.822.415.28.5523.751.356.03塞390-2219582.22 226.518.769.2928.051.555.83莊26-1618302.462.262.2630.9723.969.733.662.698.68三口井反算的實(shí)際排量與儀表顯示排量的比較三口井反算的實(shí)際排量與儀表顯示排量的比較采用試錯(cuò)法，進(jìn)行反算，認(rèn)為上述3口井在實(shí)際施工時(shí)，實(shí)際排量比儀表顯示排量要低約0.2m3/min。采用反算的排量后，誤差均在10%以內(nèi)。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算

44、公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證直井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式流體摩阻經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式流體摩阻經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式預(yù)測(cè)加砂前施工壓力預(yù)測(cè)加砂前施工壓力判斷管柱工作性能判斷管柱工作性能地地面面加加砂砂油管靜水壓力和環(huán)空油管靜水壓力和環(huán)空靜水壓力改變靜水壓力改變噴嘴節(jié)流壓差改變噴嘴節(jié)流壓差改變預(yù)測(cè)加砂后施工壓力變化預(yù)測(cè)加砂后施工壓力變化直井水力噴射射孔整個(gè)過程計(jì)算步驟：四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)

45、的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證對(duì)于水平井，有一個(gè)問題就是如何計(jì)算摩阻如何計(jì)算摩阻。前面的摩阻經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式是通過直井的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出來的，該公式能否適用于水平井？為此，我們首先按照實(shí)際噴點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算，然后再根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校正。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)

46、測(cè)與驗(yàn)證莊平莊平7、莊平、莊平12井井兩口井均為國(guó)外公司施工，采用了兩口井均為國(guó)外公司施工，采用了6個(gè)個(gè)5.3mm噴嘴，流量系數(shù)取噴嘴，流量系數(shù)取0.98。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證莊平莊平12及莊平及莊平7施工壓力與預(yù)測(cè)壓力比較施工壓力與預(yù)測(cè)壓力比較井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa計(jì)算流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相

47、對(duì)誤差,%莊平1221601.832.326.749.4336.173.8711.99莊平1223101.832.226.7410.0936.834.6314.37莊平1224581.836.126.7410.7337.471.373.8莊平722071.8634.528.559.8838.433.9311.39莊平724051.8538.128.2510.7238.970.872.28注：兩口井為國(guó)外公司施工，注：兩口井為國(guó)外公司施工， 采用了采用了6個(gè)個(gè)5.3mm噴嘴。且計(jì)算只針對(duì)工具的第一次施工，噴嘴流量系數(shù)取噴嘴。且計(jì)算只針對(duì)工具的第一次施工，噴嘴流量系數(shù)取0.980.98由上表中的絕

48、對(duì)誤差項(xiàng)可以看出，預(yù)測(cè)壓力均比實(shí)際施工壓力要高。而噴嘴流量系數(shù)為0.98，噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算不應(yīng)該偏高，故很有可能是摩阻計(jì)算偏高所致。為此，我們對(duì)摩阻進(jìn)行校正，均乘以校正系數(shù)校正系數(shù)0.8，計(jì)算結(jié)果見下表。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證莊平莊平12及莊平及莊平7施工壓力與校正后的預(yù)測(cè)壓力比較施工壓力與校正后的預(yù)測(cè)壓力比較由上表可以看出，在對(duì)流體摩阻進(jìn)行均乘以校正系數(shù)校正系數(shù)0.8后后，

49、整體誤差明顯降低，均在10%以內(nèi)，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算的要求。井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa校正后的流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相對(duì)誤差,%莊平1221601.832.326.747.5534.291.996.15莊平1223101.832.226.748.0734.812.618.1莊平1224581.836.126.748.5935.33-0.772.14莊平722071.8634.528.557.936.451.955.66莊平724051.8538.128.258.5836.83-1.273.34四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)

50、用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證地平地平1井井采用6個(gè)6.3mm噴嘴噴射射孔未壓開采用6個(gè)5.5mm噴嘴噴射射孔水力射孔施工過程：水力射孔施工過程：四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證地平地平1第一次施工壓力

51、與預(yù)測(cè)壓力比較（校正前）第一次施工壓力與預(yù)測(cè)壓力比較（校正前）井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa計(jì)算流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相對(duì)誤差,%地平127841.113.25.688.7414.421.229.25地平127841.926.516.9312.6729.63.111.69地平127842.234.522.714.3737.072.577.45注：注： 采用了采用了6個(gè)個(gè)6.3mm噴嘴。且計(jì)算只針對(duì)工具的第一次施工，噴嘴流量系數(shù)取噴嘴。且計(jì)算只針對(duì)工具的第一次施工，噴嘴流量系數(shù)取0.92 地平地平1第一次施工壓力與預(yù)測(cè)壓力比

52、較（校正后）第一次施工壓力與預(yù)測(cè)壓力比較（校正后）井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa校正后流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相對(duì)誤差,%地平127841.113.25.686.5612.24-0.967.31地平127841.926.516.938.1926.43-0.070.26地平127842.234.522.79.7333.48-1.022.96對(duì)比兩表可以看出，在對(duì)流體摩阻校正后，整體計(jì)算誤差降到在對(duì)流體摩阻校正后，整體計(jì)算誤差降到10%以內(nèi)以內(nèi)。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平

53、衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證地平地平2井井四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa校正后的流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相對(duì)誤差,%地平2247819.94.695.84

54、10.530.636.35地平224781.514.610.557.6318.183.5824.49地平22478218.718.769.428.169.4650.59地平224782.219.622.710.2332.9313.3368.02地平226601.8125.615.349.3324.67-0.933.63地平地平2井施工壓力與預(yù)測(cè)壓力比較（校正后）井施工壓力與預(yù)測(cè)壓力比較（校正后）由上表可以看出，地平2在噴點(diǎn)為2478m處水力射孔時(shí)，壓力明顯偏低。分析可能是球座坐封不嚴(yán)或施工時(shí)地面設(shè)備存在供液不足造成的。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)

55、的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證其他井其他井排量低于排量低于1.2m3/min時(shí)時(shí)井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa計(jì)算流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相對(duì)誤差,%路平2147419.14.694.349.03-0.070.75吳平52095110.94.696.1710.86-0.040.36靖平421461.0311.54.986.4511.43-0.070.62吳平5226519.54.696.6

56、711.361.8619.59吳平72346112.94.696.9111.6-1.310.08靖平42350111.34.696.9211.610.312.76吳平826921114.697.9312.621.6214.72吳平422001.215.56.757.3114.06-1.449.26低排量時(shí)施工壓力與預(yù)測(cè)壓力的比較（校正前）低排量時(shí)施工壓力與預(yù)測(cè)壓力的比較（校正前）由上表可以看出，對(duì)于排量低于1.2m3/min時(shí)，使用直井經(jīng)驗(yàn)?zāi)ψ栌?jì)算公式基本上可以滿足計(jì)算要求。在1m3/min排量下，大部分井可以實(shí)現(xiàn)球座密封。只有2口井在此排量下，鋼球不能將球座密封，表現(xiàn)為施工壓力比理論預(yù)測(cè)壓力

57、要低。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證其他井其他井排量低于排量低于1.2m3/min時(shí)時(shí)低排量時(shí)施工壓力與預(yù)測(cè)壓力的比較（校正后）低排量時(shí)施工壓力與預(yù)測(cè)壓力的比較（校正后）井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施工壓力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa計(jì)算流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓力,MPa絕對(duì)誤差,MPa相對(duì)誤差,%路平2147419.14.693.478.16-0.9410.29吳平520

58、95110.94.694.949.63-1.2711.68靖平421461.0311.54.985.1610.14-1.3611.84吳平5226519.54.695.3410.030.535.55吳平72346112.94.695.5310.22-2.6820.79靖平42350111.34.695.5410.23-1.079.49吳平826921114.696.3411.030.030.3吳平422001.215.56.755.8512.6-2.918.7由該表可以看出，對(duì)于低排量，校正后整體計(jì)算誤差反而變大。故對(duì)于排量小于故對(duì)于排量小于1.2m3/min時(shí)，摩阻計(jì)算直接采用經(jīng)驗(yàn)公式，沒有

59、必要乘以校正系數(shù)時(shí)，摩阻計(jì)算直接采用經(jīng)驗(yàn)公式，沒有必要乘以校正系數(shù)0.8。四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用四、噴嘴節(jié)流壓差計(jì)算公式的應(yīng)用3.建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力建立噴射系統(tǒng)的壓力平衡關(guān)系式，預(yù)測(cè)施工壓力3.3 水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證水平井水力噴射射孔加砂前施工壓力的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證其他井其他井排量大于排量大于1.7m3/min時(shí)時(shí)由下表可以看出，當(dāng)排量大于1.7m3/min時(shí)，經(jīng)過校正后的理論預(yù)測(cè)井口油壓與實(shí)際施工油壓比較接近，整體誤差均小于小于10%，可以作為施工前的預(yù)測(cè)參考值，也可以用來判斷施工過程中壓力是否異常。井號(hào)噴點(diǎn)位置,m施工排量,m3/min施

60、工壓施工壓力力,MPa計(jì)算節(jié)流壓差,MPa校正后流體摩阻 ,MPa預(yù)測(cè)壓預(yù)測(cè)壓力力,MPa絕對(duì)誤絕對(duì)誤差差,MPa相對(duì)誤相對(duì)誤差差,%路平115601.821.115.25.4520.65-0.452.13吳平520951.823.815.27.3222.52-1.285.38吳平221941.8123.815.377.723.07-0.733.08吳平422001.824.515.27.6922.89-1.616.59吳平522651.825.115.27.9123.11-1.997.92吳平623221.8924.6716.768.4225.180.512.06吳平723461.8222.