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流态判别

钻井液

流态判别按幂律(Power-law)流变模式，通过 Fann 旋转粘度计 Φ600/Φ300 读数计算流性指数 n 与稠度系数 K，结合排量算出环空返速，再由幂律环空广义雷诺数 Re 判断钻井液在环空中的流态(层流/过渡流/紊流)。判据采用 Dodge–Metzner 三态阈：临界雷诺数随流性指数 n 变化，而非固定的 2100。层流利于携岩且压耗低，紊流易冲刷井壁。输入井径、钻柱外径、排量、井深、钻井液密度与 Φ600/Φ300 读数，即可得到塑性粘度、动切力、n、K、环空返速、环空雷诺数与流态。

本页把推导链和取值要点列全了；配浆时代入实测数据，配套工具可直接得到结果。

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计算公式

PV = Φ600 - Φ300，YP = (Φ300 - PV) ÷ 2 (Pa)YP/PV = YP ÷ PV流性指数 n = log(Φ600 ÷ Φ300) ÷ 0.301稠度系数 K = Φ300 ÷ 500^n × 0.4788 (Pa·sⁿ)环空流速 v = 12.7 × Q ÷ (D² - d²) (m/s)环空雷诺数 Re = 12000 × ρ × (D-d)^n × v^(2-n) ÷ (1200^n × K × ((2n+1)/(3n))^n)流态判定: Re < 3470−1370n 层流，Re > 4270−1370n 紊流，之间过渡流

D/d 单位 cm，ρ 密度 (g/cm³)，Q 排量 (L/s)；幂律环空广义雷诺数判流态（与雷诺数页同口径）。

使用步骤

  1. 输入井径(mm)、钻柱外径(mm)、排量(L/s)、井深(m)
  2. 输入钻井液密度(g/cm³)与 Fann Φ600/Φ300 读数
  3. 点「计算」，得到流性指数 n、稠度系数 K、环空返速、环空雷诺数 Re 与流态

常见问题

钻井液流态怎么判别？
按幂律模型先求流性指数 n 与稠度系数 K，再算幂律环空广义雷诺数 Re = 12000×ρ×(D-d)^n×v^(2-n) ÷ (1200^n×K×((2n+1)/(3n))^n)，然后按 Dodge–Metzner 判据：Re < 3470−1370n 为层流，Re > 4270−1370n 为紊流，介于两者之间为过渡流。本工具自动完成计算与判别。
为什么临界雷诺数不是固定的 2100？
2100 是牛顿流体圆管流动的经验值。钻井液是幂律非牛顿流体，其层流→紊流的转捩点随流性指数 n 变化，Dodge–Metzner 给出的下临界值为 3470−1370n、上临界值为 4270−1370n。n 越小(剪切稀化越强)，临界雷诺数越高，越不容易进入紊流。
流性指数 n 和稠度系数 K 怎么算？
流性指数 n=log(Φ600÷Φ300)÷0.301；稠度系数 K=Φ300÷500^n×0.4788 (Pa·sⁿ)，由 Fann 六速旋转粘度计的 Φ600/Φ300 读数求得。

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