钻井液计算公式.docx

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钻井液计算公式

一、配制水基钻井液所需材料的计算

1.钻井液的循环容积

1.1井筒容积计算V1（即井内钻井液量计算）

计算式：

D－井径，m;

H－井深，m。

经验式：

（m3/1000m）

1.2泥浆罐容积V2

1.3泥浆槽容积V3（钻井液液面一般只达槽深的2/3）

1.4循环管汇容积V4

钻井液循环量计算：

　V=V1＋V2＋2/3V3＋V4

2.配制定量Vf、定密度ρf的水基钻井液所需的粘土量

已知：

钻井液质量=粘土质量+水质量

钻井液的体积＝粘土体积＋水体积

其中：

钻井液质量

粘土质量

水的=

所以：

式中,mc---粘土质量，t；

Vf---钻井液体积，m3；

Vc---粘土体积，m3；

Vw---水体积，m3；

---钻井液密度，g/cm3；

---粘土密度，g/cm3；

---水的密度，g/cm3。

3.配制定量、定密度的水基钻井液所需的水量

水量=（欲配置钻井液的体积）-（所需的粘土体积）

其中：

所需粘土体积=

所需水量=欲配钻井液体积-

二、调整钻井液密度所需要的材料

1.加重钻井液所需加重材料的计算：

（1）定量钻井液加重时所需要加重材料的计算：

式中：

W---加入的加重材料重量；

V浆---原浆体积；

---原浆密度；

---欲配的钻井液密度；

---加重材料的密度；

（2）配置定量加重钻井液时所需要加重材料的计算：

式中：

W---加入的加重材料重量；

V---欲配的钻井液体积；

---原浆密度；

---欲配的钻井液密度；

---加重材料的密度；

2.降低钻井液密度所需水量的计算

式中：

---降低密度时需要的水量；

V浆---原浆体积；

---原浆密度；

---加水稀释后的钻井液密度；

三、钻井液的循环体积（即井内钻井液量计算）

（1）经验式

井眼内的钻井液量V1（m3/1000m井段）=

（2）算数式

井眼内的钻井液量V1=

式中D------井径，m;

H-----井深，m;

2.泥浆罐容积V2计算

泥浆罐容积V2=

3.泥浆罐容积计算

V3=

（钻井液液面一般只达到槽深的2/3）

4.循环管汇容积计算

V4=

5.钻井液循环量计算

V=V1+2V2+2/3V3+V4

钻井液流变参数的计算

一.表观粘度：

AV=1/2φ600  （mPa.s）

 式中：

  φ600----600r/min下的读值。

二.塑性粘度：

    PV=φ600-φ300 （mPa.s）

 式中：

  φ600----600r/min下的读值。

          φ300----300r/min下的读值。

三.动切力：

 YP=1/2（φ300-PV）=AV－PV    （Pa）

四.静切力：

     G10〃=1/2φ3，I      （Pa）

     G10＇=1/2φ3，F       （Pa）

 式中：

  φ3，I-----静止10s后3r/min下的读值。

          φ3，F-----静止10min后3r/min下的读值。

五.流性指数

n=3.322Lg（φ600/φ300）    （无因次）

六.稠度系数

     K=[（φ600）/1022n]*0.4788    （Pa.Sn）

 式中:

 K---稠性系数，n---流性指数

七.卡森模式的τ0

     τ01/2=1.510[（φ100）1/2-（φ600）1/2]    （Pa）

八.卡森模式的η∞

η∞1/2=1.195（φ6001/2-φ1001/2）       （mPa.S）1/2

 η∞1/2=2.42（φ6001/2-φ3001/2）       （mPa.S）1/2

现场钻井液计算

一.循环周的计算:

式中：

V—井筒容积，V1—井内钻杆体积，Q—排量

二.加重计算

式中：

ρ1—加重剂的密度，ρ2—加重后钻井液密度，ρ0—原钻井液密度

三.稀释计算公式:

式中：

ρ0—原密度，ρ1---稀释后密度

四.井眼容积计算:

理论公式:

 V=π（Db/2）2h*10-6

式中:

V—井眼容积（m3），h—井深（m），Db—钻头直径（mm）

经验公式:

 V（m3/1000m）=Db2/2

式中:

Db—钻头直径（inch）

五.钻井液中悬浮固体的密度：

 式中：

ρss：

悬浮固体的密度。

ρm：

钻井液密度。

ρf：

滤液密度ρ0：

油的密度。

Vm：

水的体积百分数。

Vs：

盐的体积百分数

V0：

油的体积百分数。

Vts：

总固相的体积百分数。

六.环空返速

基本公式：

式中：

Q—排量（L/s），Db—钻头直径（cm），D—钻具外径（cm）

1．26〃--------9〃DC     V=0.0033*Q

  26〃--------5〃DP     V=0.003*Q

2．171/2〃---9〃DC     V=0.0087*Q

  171/2〃---5〃DP     V=0.007*Q

3．121/4〃---8〃DC     V=0.0229*Q

  121/4〃---5〃DP      V=0.0157*Q

4．83/8〃---61/4〃DC   V=0.0632*Q

．83/8〃---5〃DP      V=0.0435*Q

5．57/8〃---46/8〃DC   V=0.1638*Q

  57/8〃---31/2〃DC   V=0.0881*Q

又:

式中：

Q—排量（m3/min），Db—井径（inch），D—钻具外径（inch）

举例：

某井用8.5英寸钻头，排量1.5方/分钻井，试计算钻头与5″钻杆环空的返速

七.环空雷诺数

基本公式：

式中：

V—环空返速（cm/s），ρ—泥浆密度（g/cm3），n—流性指数，K—稠性系数（mPa.Sn），Db—钻头外径（cm），D—钻具外径（cm）

流态判断：

Re≤2000为层流，Re≥2000为紊流

1．26〃----9〃DC

Re=3*n*ρ*12（1-n）*43.18n*V（2-n）/K/（2n+1）

=3*n*ρ*12Yx（1-n）*43.18Yxn*Vyx（2-n）/K/（2N+1）

26〃----5〃DP

Re=3*n*ρ*12（1-n）*53.34n*V（2-n）/K/（2n+1）

2．171/2〃----9〃DC

Re=3*n*ρ*12（1-n）*21.59n*V（2-n）/K/（2n+1）

171/2〃----5〃DP

Re=3*n*ρ*12（1-n）*31.75n*V（2-n）/K/（2n+1）

3．121/4〃----8〃DC

Re=3*n*ρ*12（1-n）*10.8n*V（2-n）/K/（2n+1）

121/4〃----5〃DP

Re=3*n*ρ*12（1-n）*18.42n*V（2-n）/K/（2n+1）

4. 83/8〃----61/4〃DC

Re=3*n*ρ*12（1-n）*5.41n*V（2-n）/K/（2n+1）

83/8〃----5〃DP

Re=3*n*ρ*12（1-n）*8.59n*V（2-n）/K/（2n+1）

5.  57/8〃----46/8〃DC

Re=3*n*ρ*12（1-n）*2.87n*V（2-n）/K/（2n+1）

57/8〃----31/2〃DP

Re=3*n*ρ*12（1-n）*6.05n*V（2-n）/K/（2n+1）

又:

式中：

ρ—钻井液密度（g/dm），V------环空返速（m/s），

PV—塑性粘度（mPa.s）

举例：

当泥浆密度为1.30,塑性粘度为15毫帕秒时，接上题计算该环空雷诺数。

由于Re=8030＞2000故为紊流（注：

Re≤2000为层流）

八.环空临界排量:

基本公式:

Qc=0.00471*（Db2-D2）[20K*（2n+1）n/3n/1200（1-n）*ρ*（Db-D）N]1/2-n式中：

Qc—临界排量（m3/min），n—流性指数，K—稠性系数（mPa.Sn），ρ—泥浆密度（g/cm3），Db—钻头外径（cm），D—钻具外径（cm）

流态判断：

实际排量＞Qc时为紊流，实际排量＜Qc时为层流

1．26〃---9〃DC

Qc=18.08[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/43.18n]1/2-n

26〃---5〃DP

Qc=19.78[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/53.34n]1/2-n

2．           171/2〃---9〃DC

Qc=6.84[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/21。

59n]1/2-n

171/2〃---5〃DP

Qc=8.55[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/31.75n]1/2-n

3．           121/4〃---8〃DC

Qc=2.62[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/10.08n]1/2-n

121/4〃---5〃DP

Qc=3.8[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/18.4n]1/2-n

=3.8[6.67*K（2n+1）Yxn/ρ/1200Yx（1-n）/18.42Yxn]Yx[1/（2-n）]

4．83/8〃---61/4〃DC

Qc=0.95[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/5.41n]1/2-n

83/8〃---5〃DP

Qc=1.38[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/8.59n]1/2-n

5．57/8〃---46/8〃DC

Qc=0.37[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/2.87n]1/2-n

57/8〃---31/2〃DP

Qc=0.68[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/6.05n]1/2-n

九.井径扩大率：

式中：

V—电测所得裸眼井段的容积。