图1 淹没非自由射流
明了了射流的结构，我们在来谈谈射流怎样清洗井底。所谓的清洗井底，主要是指把岩屑冲离井底，保持井底“干净”。射流冲到井底以后，能产生两种净化井底的作用，其一是射流对岩屑冲击压力的作用，其二是射流对岩屑的横推作用。
1、射流冲击压力作用
由于射流上的每一点都具有动压力，当射流碰到井底以后，将此动压力传给井底，形成对井底的冲击压力(此冲击压力即等于射流到达井底时的动压力)。岩屑在这个冲击压力作用下，会不会被更压的贴在井底，更不易离开井底呢会的，其理由如下：
(1)射流这个压力不是静压力，而是冲击压力。此冲击压力不是作用在整个井底，而作用在井底的小圆面积上，就整个井底而言，射流作用的面积内的压力较高，而射流作用面积以外的压力较低。就射流的作用面积而言，冲击压力也是极不均匀的，射流的中心压力较高，而离开中心则压力急剧下降。
式中 Pb──钻头压降，MPa；
Vo──射流喷速，m/s；
Fj──射流冲击力，KN；
Nb──钻头水功率，KW；
ρ──钻井液密度，g/cm3；
Q ──钻井液排量，l/s；
d ──喷嘴直径，cm；
C ──钻头喷嘴流量系数，常数。
四种工作方式观点各不相同。Nbmax工作方式认为清洗井底是对岩屑作功，所以认为水功率越大越好，Fjma 工作方式却认为射流冲击力是清洗井底的主要因素， 应以冲击力达到最大为标准。 Vomax工作方式实际上是提高射流动压力，从而增大井底的压力梯度。概括地说，Nbmax工作方式是“功”的观点，Fjmax工作方式是“力”的观点，Vomax工作方式是“动压”的观点。
这四种工作方式，究竟哪种最好期以来，一直有不同的看法。直到目前还未能从理论上给以分析和回答。1975年，有人通过实验，认为在Nbmax、Fjmax和Vomax三种工作方式中，以Fjmax最好，Nbmax次之，Vomax方式最差。但这只是一种看法。究竟哪种工作方式最好，还有今后的理论研究和实践检验。目前国内各油田使用最普通的是Nbmax 和Fimax工作方式。
以上是摘抄相关文章的部分段落，其目的是让读者自己去分析判断，找出适合自己当前情况下的水力参数。现在唯一的困难来如何自由的预测泵压，其实网上有很多现成的计算软件，计算精度很高、压耗分析的也很准，使我们真正了解自己的钻具在井筒的真实的工作状况，有了它们就可以先利用多种喷嘴的组合来推演一遍使用后的泵压情况及钻头的水力参数，根据现成的实际情况进行取舍。
图4 计算软件的下半部分
通过软件中所罗列的项目，不难可以算出钻杆、钻铤内外的流速、压耗、雷诺数等，使读者直观的了解各个环节的水力情况，根据自己的验用，计算很准。有了它，决策时不用去猜，同时保证自己的水力参数在现场的最大化。
在这里介绍一个名词，钻头的比水功率，它是计算出的钻头水功率除以钻头面积的一个值，下面引述几段总结作为参考：
1、上部松软地层机械钻速均随钻头比水功率的增加而提高，只是在不同井段不同水力条件下上升的幅度不同。在进行水力参数设计时，不必局限于所谓的“经济水马力”(0.35-0.57KW/cm2)范围，即使在此范围内保持相对高的比水功率仍然是有益的。
2、比水功率较小时，清岩不彻底，严重影响机械钻速，无论井深浅，因此比水功率不能低于0.30kw/cm2。
3、随着地层硬度的增加，水力破岩作用减小，随比水功率的增加，机械钻速增加不明显。比水功率主要以清岩为主。比水功率宜在0.35-0.57kw/cm2范围内，以便达到经济的目的。
以上的观念是希望读者能通过单独的钻头水马力软件调节适合的钻头比水功率。
图6 软件使用界面
START是开始数据录入，一般会先设置单位，也就是“UNITS”。
图8 基本信息设置
图10 钻具结构及长度设置
图12 点击Calc/Optimzs后的计算结果
这个软件由读者自己细心填写与体会，关于推荐的排量与井底HSI清洗效果及JIF会通过输入的数值与玩家互动。
总结：
本篇文章只是想告诉读者，利用软件来清晰现场的水力参数值，结合现场的实际情况，来最大化有利的参数值，做到有的放矢。文章中大量概念引用自相关书籍，笔者能力有限不在累赘。旨在多一份了解，少一份猜测。
参考资料：
1、刘希圣《钻井工艺原理》
2、徐济银《钻头比水功率影响机械钻速的实验研究》
转载于:https://www.cnblogs.com/315358525/p/3436709.html
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来源：weixin_30522183
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