泥浆粘度计算
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工程泥浆粘度的算法
---按实际情况分类与计算步骤
注：1.分正循环和反循环两种情况计算；
2.文章中除了标识的是最后计算需要的公式，其余的都是推导过程的公式；（1）正循环
符号表1（不含中间量）：
动塑比推荐值为0.36~0.48mPa·s，作为输入量处理
（1）
泥浆上返速度、雷诺系数和岩屑净化系数的计算
正循环回转钻进时，泥浆沿钻杆与孔壁间的环空上升返回沉淀池，形成正循环排渣系统。计算环空的雷诺数和环空的岩屑净化率。
环空内平均上返流速v a
（2）
式中，v a—泥浆在环空内的平均上返流速，m/s；
Q —泥浆流量，L/s （输入）； D —钻孔（头）直径，mm （输入）； D p 2—钻杆外径，mm （输入）。
环空内泥浆雷诺数Re
对于宾汉塑性流体，是根据雷诺系数Re 的大小对流态进行判断的。
1、泥浆在环空内有效粘度
()
μτμp a
p y ea v D D +-=
21366.0（3）
式中，μea —泥浆在环空内有效粘度，mPa·s
τy —动切力，Pa （式1）； D p 1—钻杆内径，mm （输入）；
v a —泥浆在环空内的平均上返流速，m/s （式2）； μp —塑性粘度，mPa·s 。
2、环空内宾汉流体雷诺数临界情况
()21001000
Re 2=-=
μρea
m a p a v D D （4）
式中，Re a —环空内的宾汉塑性流体雷诺数；
D —钻孔直径，mm （输入）； D p 2—钻杆外径，mm （输入）；
v a —泥浆在环空内的平均上返流速，m/s （式2）； ρm —泥浆密度，g/cm 3（调用，根据泥浆护壁条件）； μea —泥浆在环空内的有效粘度，mPa·s （式3）。
将（3）代入（4）则（塑性粘度的上限，将μp 符号改为μp2）
（5）
其中τy /μp 为动塑比，根据式（1）输入
环空内岩屑净化系数LC
1、环空内岩屑沉降速度
ea
m s gD v μρρ18)(2
s sa -= （6）
将（3）代入（6）（塑性粘度的下限，将μp 符号改为μp1）
()()()⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+--=
1212
/1366.018p a p p p y s m s sa v D D gD v μμμτρρ （7）
式中，v sa —渣土颗粒环空中的沉降速度估算值，m/s ；
μea —泥浆的有效粘度，mPa·s （式3）； D s —渣土颗粒当量直径，mm （输入）； ρs —渣土颗粒的密度，g/cm 3（输入）；
ρm —泥浆密度，g/cm 3（调用，根据护壁条件确定）。
2、环空内岩屑净化临界情况
.50=-=
a
sa
a a v v v LC （8） 式中， LC a —环空内岩屑净化系数；
v a —泥浆在环空中的平均上返速度，m/s （式2）； v sa —渣土颗粒在环空中的沉降速度估算值，m/s （式5）。 （7）代入（8）
（9）
所以 μp1＜μp ＜μp2 （10）
算例1
选择牙轮钻头、正循环回转钻进成孔的方法进行成孔，无不稳定地层，具体参数如下：
钻孔（头）直径D = 600 mm
钻杆内径 D p 1=150 mm ；钻杆外径 D p 2=168 mm 渣土当量直径 D s =5 mm ；渣土颗粒密度 ρs =2.5g/cm 3 泥浆密度 ρm =1.2g/cm 3 动塑比 0.36
解：根据钻进条件和规格，选择泵的型号BW-600/30，泵量Q = 36 m 3/h=10 L/s
则泥浆在环空内上返速度
0384.016860010
12741274222
22=-⨯=-=
D D Q v p a （m/s ）
()()()()()=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛-⨯⨯+⨯⨯⨯-=
⎪⎪⎭⎫
⎝⎛-+
⨯-=
84.301686006.30366.1011.2.2
1384.00168600/1366.011.22
2
p 2p a p p
y
m
a
v D D v D D μτρ
μ
()()()
()()
)
(67.116860036.023.10384.0958.92.15.2/23.192
22
m s 1p s m Pa D D v gD p p y a s ⋅=-⨯⨯+⨯⨯⨯-=-+-=μτρρμ μp1＜μp ＜μp2
（2）反循环
符号表2（不含中间量）：
动塑比推荐值为0.36~0.48mPa·s ，作为输入量处理
（11） 钻杆内平均上返流速v p
按最大过流面计算，根据钻杆内最大截面计算
12） 式中，v p —泥浆在钻杆内的平均上返流速，m/s ；
Q —泥浆流量，L/s （输入）； D p 1—钻杆内径，mm （输入）。 环空内泥浆流速
（13）
式中，v a —泥浆在环空内的平均上返流速，m/s ；
Q —泥浆流量，L/s （输入）； D —钻孔（头）直径，mm （输入）； D p 2—钻杆外径，mm （输入）。
空内泥浆雷诺系数的Re
对于宾汉塑性流体，是根据雷诺系数Re 的大小对流态进行判断的。
1、泥浆在环空内有效粘度
()
μτμp
a
p y ea v D D +-=
21366.0
（14）
式中，μea —泥浆在环空内有效粘度，mPa·s
τy —动切力，Pa （式11）； D p 1—钻杆内径，mm （输入）；