CT-Druckverlust

Methode

Der Verlust wird getrennt für den Teil des Strangs außerhalb der Haspel (gerade) und den Teil auf der Haspel (gekrümmt) berechnet und addiert.

1. Rheologie: Das Modell liefert die Wandschubspannung τ bei der Wandschergeschwindigkeit γ. Newtonsch: τ = μγ. Bingham-plastisch: τ = YP + PV·γ. Potenzgesetz: τ = Kγⁿ. Herschel–Bulkley: τ = τ₀ + Kγⁿ. Empirisch: die gemessenen Fann-Punkte, auf log–log-Achsen durch Geraden verbunden. Die Fann-Drehzahl N ergibt γ = 1,7023 N 1/s und τ = 1,0678 θ lbf/100 ft².
2. Äquivalentes Potenzgesetz: Für die betrachtete Förderung ist die Pseudo-Schergeschwindigkeit Γ = 8V/D. Die Wandschergeschwindigkeit γw = Γ(3n′+1)/(4n′) wird iterativ mit n′, der lokalen Steigung der Fließkurve, bestimmt; K und n′ des Modells sind die mit gleicher Wandspannung und Steigung. Ein Potenzgesetz-Fluid liefert seine eigenen n und K.
3. Fann-Anpassung: Bingham-plastisch PV = θ600 − θ300 und YP = θ300 − PV; Herschel–Bulkley τ₀ = 2τ3 − τ6 und log–log-Anpassung für n und K; Potenzgesetz log–log-Anpassung; newtonsch Anpassung durch den Ursprung. Die Abweichung ist der quadratische Mittelwert des relativen Fehlers des Modells gegenüber den Messwerten.
4. Reynolds-Zahl (Metzner–Reed): Re = 31,042 ρ Q^(2−n) / (9,804^n K ID^(4−3n)) · (n/(1+3n))^n, mit ρ in lb/gal, Q in gal/min, ID in Zoll und K in lbf·sⁿ/100 ft².
5. Gerades Rohr: laminar unter Re = 3470 − 1370n und turbulent über 4270 − 1370n. Laminar f = 16/Re. Turbulent f = a/Re^b, mit a = (log n + 3,93)/50 und b = (1,75 − log n)/7.
6. Coiled Tubing: Der laminare Faktor wird mit ψ·De^φ multipliziert, wobei De = Re_g·(ID/D)^0,5 die Dean-Zahl ist, ψ = 47,969 − 153,8n + 166,22n² − 60,132n³ und φ = 0,875n − 0,515. Turbulent: f = 1,069·a/Re^(0,8b)·(ID/D)^0,1. Die laminare Grenze ist (4n/(3n+1))^n · [2100 ψ (ID/D)^(0,5φ)]^(1/(1−φ)), die turbulente Grenze liegt 800 darüber.
7. Druckverlust: ΔP = f ρ Q² L / (154,63 ID⁵) in Feldeinheiten. Zwischen den beiden Grenzen wird der Verlust linear in Re interpoliert, vom laminaren Verlust an der unteren Grenze zum turbulenten Verlust an der oberen Grenze.

Annahmen

• Die Wandrauheit geht nur in den turbulenten Reibungsfaktor ein, als Verhältnis des Haaland-Faktors mit Rauheit zu dem ohne; bei Rauheit 0 ergibt sich das Ergebnis für glattes Rohr. Für n ungleich 1 ist das eine Schätzung.
• Bei Modellen mit Fließspannung wird das äquivalente Potenzgesetz für die eingegebene Förderrate ausgewertet. Das ist für laminare Strömung belastbar; turbulente und Übergangswerte für solche Fluide sind Schätzungen, und die kritischen Reynolds-Zahlen sind die eines Potenzgesetz-Fluids.
• Ein einphasiges Potenzgesetz-Fluid ohne Feststoffe.
• Glattes Rohr und ausgebildete Strömung, mit entlang des Strangs konstanten Fluideigenschaften.
• Die Krümmung ist die des eingegebenen Haspeldurchmessers; Rohr außerhalb der Haspel ist gerade.
• Die Korrelationen decken nur einen begrenzten Bereich von n und ID/D ab. Prüfen Sie Ergebnisse außerhalb davon.

Basiert auf veröffentlichten Korrelationen für Potenzgesetz-Fluide in Coiled Tubing (Zhou und Shah), mit der Reynolds-Zahl nach Metzner–Reed und den turbulenten Faktoren nach Dodge–Metzner. Die Berechnung reproduziert für ihren Beispielfall ein Referenz-Arbeitsblatt. Prüfen Sie die Originalarbeiten, bevor Sie sich auf ein Ergebnis verlassen.

Die Werkzeuge sind Hilfsmittel für Ingenieure. Prüfen Sie Eingaben und Ergebnisse: die Verantwortung für jede Entscheidung bleibt beim Nutzer.