流变模型的选择

[47] 《中华人民共和国石油天然气行业标准—注水泥流变性设计》编写组．注水泥流变性设计[M]．中国石油天然气公司，1993：2-19．

（1）塞流，线速度小于27m/min，颗粒沿直线做流动。

（2）塞流与层流过渡的流态。

（3）层流，线速度小于27m/min，雷诺数Re 大于3000，颗粒沿直线流动。

（4）层流与紊流的过渡流态。

（5）紊流，雷诺数Re 大于3000，颗粒呈环形涡流流动。

固井流体流变参数的确定

针对六速旋转粘度计的广泛应用，生产现场常采用简单计算方法确定固井流体的流变参数。从数学原理上讲，流变方程个有几个待定流变参数，只需有相同数量的测量值就可求解。简单计算方法就是利用这个原理，在有限的六组测量量中，选择与流变方程待定流变参数个数相等的、剪切速率比较合理的测量量组加以利用[36]。用六速旋转粘度计测量固井流体在各个转速下的值，应用公式便可简单计算出各个流变方程中各流变参数的值。

（1）宾汉流体流变参数

水泥浆：

泥浆与前置液：

（2）幂律流体流变参数

水泥浆：

泥浆与前置液：

流态判别方法

塞流要求：

紊流要求：

式中：V —流速，m/s；Vcpg —塞流临界流速，m/s；Vc —紊流临界流速，m/s；Re—雷诺数；Rec—临界雷诺数。

塞流、紊流顶替的临界流速与排量

通过环空塞流临界流速公式和环空紊流临界流速公式可计算不同井径下塞流或紊流的临界流速[48]。

（1）宾汉流体临界流速

塞流圆管临界流速：

塞流环空临界流速：

紊流圆管临界流速：

紊流环空临界流速：

（2）幂律流体临界流速

紊流管内临界流速：

紊流环空临界流速：

（3）临界排量

通过以下公式可求出不同井径下的临界排量：

（1）平均流速计算

圆管：

环空：

（2）雷诺数计算

1）塞流与层流

圆管：

环空：

2）紊流

圆管：

环空：

（3）紊流临界雷诺数计算

临界雷诺数Rec由赫兹数He和临界核隙比ac确定。ac是一隐函数，采用迭代方法和线性处理方法求出，在确定Rec值[48]。

圆管：

1）确定赫兹数

式中：He——赫兹数。

2）临界核隙比计算

①当He≤8000时：

迭代格式：

初始值：ac=0.5