钻井液现场有关计算.docx
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钻井液现场有关计算
钻井液现场有关计算
1、表观粘度
公式:
AV=1/2×∮600
式中:
AV——表观粘度,单位(mPa.s)。
∮600——600转读数。
2、塑性粘度
公式:
PV=∮600-∮300
式中:
PV——塑性粘度,单位(mPa.s)。
∮600——600转读数。
∮300——300转读数。
3、动切力〔屈服值〕
公式:
YP=0.4788×(∮300-PV)
式中:
YP——动切力,单位(Pa)。
PV——塑性粘度,单位(mPa.s)。
∮300——300转读数。
例题1:
某钻井液测得∮600=35,∮300=20,计算其表观
粘度、塑性粘度和屈服值。
解:
表观粘度:
AV=1/2×∮600=1/2×〔〕
塑性粘度:
PV=∮600-∮300=35-20=15〔〕
屈服值:
YP=0.4788×〔∮300-PV〕
×〔20-15〕〔Pa〕
答:
表观粘度为,塑性粘度,屈服值为
。
4、流性指数〔n值〕
公式:
×lg(∮600÷∮300)
式中:
n——流性指数,无因次。
∮600——600转读数。
∮300——300转读数。
5、稠度系数〔k值〕
公式:
×∮300/511n
式中:
k——稠度系数,单位〔n)。
n——流性指数。
∮300——300转读数。
例题2:
某井钻井液测得∮600=30,∮300=18,计算流性
指数,计算稠度系数。
解:
×lg〔∮600/∮300〕
×lg〔30/18〕
n
K=0.4788×∮300/511
〔〕
答:
流性指数是0.74。
稠度系数为。
6、现场浓度计算
处理剂质量(t)
浓度(%)=——————————×100%
欲配处理剂溶液体积(m3)
例题3:
欲配制聚合物胶液5m3,加KPAM25kg,NPAN
75kg,问其胶液浓度为多少?
解:
根据公式计算
浓度(%)=〔25+75〕/5000×100%=2%答:
胶液浓度为2%。
例题4:
欲配制浓度为1.5%的聚合物胶液5m3,KPAM:
NPAN=1:
2,问需用KPAM、NPAN各多少公斤?
解:
聚合物质量=1.5%×5=0.075(t)=75(kg)
KPAM=75/(1+2)×1=25〔kg)
NPAN=75/(1+2)×2=50〔kg)
答:
需用KPAM25kg,NPAN50kg。
7、溶液浓度的计算
W1
ω=—————×100%
W1+W2
ω——百分比浓度,单位%。
W1——溶质质量,单位g。
W2——溶剂质量,单位g。
例题5:
配制某种钻井液需要溶解50g的NaCl于150g水中,求
溶液中NaCl的质量分数。
根据公式:
ω=[W1÷〔W1+W2〕]×100%得:
ω=[50÷〔50+150〕]×100%=25%
答:
溶液中NaCl的质量分数为25%。
8、浓度稀释计算
根据公式:
W浓ω浓=W稀ω稀
W稀=W浓ω浓÷ω稀
因为:
W水=W稀-W浓
所以:
W水=W浓〔ω浓÷ω稀-1〕
式中:
W水——加水量。
W浓——稀释前的量。
ω浓——稀释前浓度,单位%。
ω稀——稀释后浓度,单位%。
例题6:
欲将10m3浓度为20%的烧碱水稀释至5%,需加水
多少?
解:
根据公式W水=W浓〔ω浓÷ω稀-1〕得:
W水=10〔20%÷5%-1〕=30(m3)
答:
需加水30m3。
例题7:
欲将100kg质量分数20%的烧碱水稀释至5%,需加水多少千克?
根据公式:
W水=W浓〔ω浓÷ω稀-1〕得:
W水=100〔20%÷5%-1〕
=300kg
答:
需加水300kg。
9、现场干粉处理剂加量计算
处理剂加量(t)=处理剂质量浓度(%)×钻井液量(m3)
10、井筒钻井液量计算
公式:
V井=1/4×π×D2×H
式中:
V井——钻井液量,单位m3。
π——圆周率,为。
D——钻头直径,单位m。
H——井深,单位m。
11、井眼钻具外环空钻井液量计算
V环=1/4×π×(D2-d2)×H
式中:
V环——
钻井液量,单位
m3。
π——
D——
d——
圆周率,为。
钻头直径,单位m。
钻头直径,单位m。
H——井深,单位m。
12、环空返速计算
〔一般216mm井眼,311mm井眼〕
公式:
Va×Q/(D2-d2)
式中:
Va——
环空返速,单位
m/s。
Q——
D——
排量,单位l/s。
钻头直径,单位cm。
d——钻具直径,单位cm。
13、钻井液循环周计算
井筒钻井液量(m3)+地面循环钻井液量(m3)
T循环=———————————————————
Q×60÷1000
T循环——循环周时间,单位min。
Q——排量,单位l/s。
例题8:
某井用∮216mm钻头钻进至井深2850m,钻杆外
径∮127mm,内径∮,欲按循环周提高钻井液密度,计
算循环一周钻井液所需的时间?
〔地面循环罐内钻井液总体积为
108m3,排量为38l/s〕
解:
T循环=〔V地面+V井-V钻杆〕÷〔60Q÷1000〕
={108+〔×2×2850÷4〕-[×〔2-
2〕×2850÷4]}÷〔60×38÷1000〕
=〔-〕÷
〔min〕
答:
循环一周钻井液所需的时间为88.89min。
14、油气上窜速度〔迟到时间法〕
H钻头
V=〔H油-———×t〕÷t静
t迟
式中:
V——油气上窜速度,单位m/h。
H油——油气层顶部,单位m。
H钻头——钻头位置,单位m。
t迟——迟到时间,单位min。
t静——停泵总静止时间,单位h。
t——从开泵到见到油气时间,单位min。
或:
油气上窜速度〔相对时间法〕
H油×t1-△h×t2
V=——————————
t静〔t1+t2〕
式中:
V——油气上窜速度,单位m/h。
H油——油气层顶部,单位m。
△h——油层厚度,单位m。
t1——循环时油气显示时间,单位min。
t2——从开泵到见到油气时间,单位
min。
t
静
——停泵总静止时间,单位
h。
例题
9:
某井
16日
18:
00
钻至井深
4125m,循环至
19:
00
短起下钻,
22:
30
开泵循环测后效,
49min
测得钻井液
密度下降,气测全烃值升高,计算油气上窜速度?
〔:
油顶
3975m,4125m迟到时间为52min,循环排量为35l/s〕
解:
V=〔H油-H钻头÷t迟×t〕÷t静
=〔3975-4125÷52×49〕÷
〔m/h〕
答:
油气上窜速度为。
15、迟到时间的计算
公式:
t迟×V环÷Q
式中:
t迟——
从井底上返时间,单位
min。
V环——
环空钻井液体积,单位
m3。
Q——
循环排量,单位
l/s。
例题
10:
某井用∮
216mm
钻头钻进至井深
3850m,钻杆外
径∮127mm,计算该井迟到时间?
〔排量为
38l/s〕
解:
V
环=1/4×π×
(D2-
d2)×H
=1/4×3.14×2-2)×3850
=92.26(m3)
t迟×V环÷Q
×÷38
=40.47(min)
答:
该井迟到时间。
16、提高钻井液密度计算
V原ρ加〔ρ重-ρ原〕
W加=———————————
ρ加-ρ重
式中:
W加——加重材料用量,单位t。
V原——欲加重钻井液体积,单位m3。
ρ加——加重材料的密度,单位g/cm3。
ρ重——钻井液欲加重至密度,单位g/cm3。
ρ原——原钻井液的密度,单位g/cm3。
例题11:
某井在翻开油层前,共有密度为3的钻井液200m3,现根据油层压力欲将密度提高到3,问需用密度为3的加重剂重晶石多少吨?
解:
根据公式
W加=[V原ρ加〔ρ重-ρ原〕]/〔ρ加-ρ重〕
=[200××〔-〕]/〔-〕
〔t〕
答:
需用密度为3的加重剂重晶石。
17、混入钻井液密度计算
V原×ρ原+V
混×ρ混
ρ=
———————————
V原+V
混
式中:
ρ——混入后钻井液密度,单位
g/cm3。
V原——原钻井液体积,单位
m3。
ρ原——原钻井液密度,单位
g/cm3。
V混——欲混入钻井液体积,单位
m3。
ρ混——欲混入钻井液密度,单位
g/cm3。
18、压井钻井液密度计算
P立+P平安
ρ加重=
ρ原+———————
×
H
式中:
ρ加重——
压井钻井液密度,单位
g/cm3。
ρ原——
原钻井液密度,单位
g/cm3
。
P立——
关井后立管压力,单位
MPa。
P平安——
平安附加压力,单位
MPa。
油井平安附加压力为:
1.5~3.5MPa,气井平安附加压力
为:
3~5MPa。
或:
P立
ρ加重=ρ原+——————+ρ平安
×H
ρ加重——压井钻井液密度,单位g/cm3。
ρ原——原钻井液密度,单位g/cm3。
P立——关井后立管压力,单位MPa。
ρ平安——平安附加系数,单位g/cm3。
油井平安附加系数为:
0.05~0.1g/cm3,气井平安附加系
数为:
0.07~0.15g/cm3。
例题12:
某井在钻进时发生溢流关井,溢流物为天然气。
井深3200m,井内钻井液密度3。
关井10min后测得关井立压5MPa,求压井密度?
解:
ρ加重=ρ原+P立÷×H)+ρ平安
=1.25+5÷×
≈〔g/cm3〕
答:
压井钻井液密度为3。
例题13:
某井在钻进时发生溢流关井,溢流物为天然气。
井深3200m,井内钻井液密度3。
关井10min后测
得关井立压5MPa,求压井密度?
解:
ρ加重=ρ原+(P立+P全)÷×H)
=1.25+(5+5)÷×3200)
≈〔g/cm3〕
答:
压井钻井液密度为3。
19、计算钻井液密度
ρ=102×〔Pp+Pe〕÷H
式中:
ρ——钻井液密度,单位g/cm3。
Pp——地层压力,单位MPa。
Pe——平安附加压力,单位MPa。
H——井深,单位m。
例题14:
地层压力Pp=34MPa,压力附加值Pe=3MPa,
井深H=3200m,计算钻井液密度。
解:
ρ=102×〔Pp+Pe〕/H
=102×〔34+3〕/3200
〔g/cm3〕
答:
钻井液密度为3。
20、膨润土含量计算
膨润土含量(g/l)=14.3×消耗亚甲基兰溶液体积(ml)÷取钻
井液体积(ml)
21、钻井液固相含量有关计算
含水体积(%)=蒸馏出水的体积÷取钻井液体积×100%含油体积(%)=蒸馏出油的体积÷取钻井液体积×100%固相含量(%)=100%-含水体积(%)-含油体积(%)
例题15:
某井为淡水混油钻井液,固相平均密度为
3,取20ml钻井液蒸出15ml水和1.6ml油。
计算此钻井
液的总固相、油、水、加重剂体积分数。
〔重晶石密度为3,
粘土密度为3。
〕
解:
ф水=15/20×100%=75%
ф油×100%=8%
ф固=100%-75%-8%=17%
ф加重剂=〔ρ固-ρ低〕÷〔ρ加-ρ低〕×ф固
=〔-〕÷〔-〕×17%=4.9%
答:
钻井液得总固相、油、水、加重剂的体积分数分别为
17%、8%、75%和4.9%。
22、计算岩屑密度
ρD=1÷〔2-ρs〕
式中:
ρD——岩屑密度,单位g/cm3。
ρs——岩屑筛选后参加密度计中使其读数为
,
加满淡水后的读数。
例题16:
某地层岩屑筛选后参加密度计中使其读数为
,
加满淡水后读数为,求其密度?
解:
根据公式:
ρD=1/〔2-ρs〕得:
=1/〔2-〕
〔g/cm3〕
答:
其密度为3。
23、岩屑输送比〔净化系数,要求〕
RT=1-VS÷Va
式中:
RT——岩屑输送比。
VS——岩屑滑落速度,单位m/s。
Va——环空返速,单位m/s。
24、岩屑滑落速度〔要求≤〕
公式:
×D〔ρ-ρ′〕÷〔ρ′×FV〕
式中:
Vs——岩屑滑落速度,单位m/s。
D——岩屑直径,单位mm。
ρ——岩屑密度,单位g/cm3。
ρ′——钻井液密度,单位g/cm3。
FV——表观粘度,单位(mPa.s)。
例题17:
某井钻进时测得D=12mm,ρ3,ρ′
3,,求该井岩屑滑落速度。
〔ρ-ρ′〕/〔ρ′FV〕
×12〔-〕/〔×16〕
〔m/s〕
答:
该井岩屑滑落速度是。
25、环空剪切速率计算
γ1=1200×Va÷〔D-d〕
式中:
γ1——环空剪切速率,单位s-1。
Va——环空返速,单位m/s。
D——钻头直径,单位cm。
d——钻具直径,单位cm。
26、管内剪切速率计算
γ2=1200×V÷D
式中:
γ2——管内剪切速率,单位s-1。
V——管内速度,单位m/s。
D——管具内径直径,单位cm。
27、泥饼粘附系数计算
公式:
Kf=M××10-2
式中:
Kf——泥饼粘附系数。
M——扭矩,单位N·m。
28、Z值计算〔>808为紊流,<808为层流〕
〔Dн-Dр〕n×Va2-n×ρ
×————————————
500n×n×K
例题18:
井径Dн,钻杆外径Dр,环空
返速,钻井液密度ρ3,,n,
计算Z值。
×〔Dн-Dр〕n×Va2-n×ρ/500n×n×K
×××××〔-〕
=1168
答:
Z值为1168。
29、计算K值
PV
K=—————————————————
1075n[12000Va/〔Dн-Dр〕]n-1
例题19:
塑性粘度,,环空返速
,井径Dн,钻杆外径Dр,计算K
值。
K=PV/1075n[12000Va/〔Dн-Dр〕]n-1
×[12000×〔21.6-〕]
〔〕
答:
值是。
K
30、计算塑性粘度
FV-×YP〔Dн-Dр〕
PV=——————————————
Va
例题20:
环空视粘度,动切力YP=3Pa,
井径Dн,钻杆外径Dр,环空返速,
计算塑性粘度〔PV〕。
PV=FV-×YP〔Dн-Dр〕/Va
-×3×-
〔〕
答:
塑性粘度是。
31、计算视粘度
YP×〔Dн-Dр〕
FV=PV+0.112×——————————
Va
例题21:
某井钻井液,YP=2Pa,Dн
,Dр,,,,求宾汉
流体的视粘度。
FV=PV+0.112×YP×〔Dн-Dр〕/Va
×2×〔-〕
〔〕
答:
宾汉流体的视粘度为。
32、计算临界流速
20626×n×K×n
×[————————————]1/〔2-n〕
〔Dн-Dр〕n×ρ
Vc——临界流速,单位m/s。
例题22:
某井,,Dн,Dр
,ρ,求临界流速Vc。
Vc=0.00508×[20626×n×K×n/〔Dн-Dр〕n×
ρ]1/〔2-n〕
×[20626×××/〔-〕
×1.25]1/〔〕
〔m/s〕
答:
该井临界流速是。
33、当量循环密度
ECD=ρ+Δρ
式中:
ECD——当量循环密度,单位g/cm3。
ρ——钻井液密度,单位g/cm3。
Δρ——静钻井液密度,单位g/cm3。
例题23:
某井钻井液在井底循环时,产生当量循环密度为
,钻井液密度为3,求静钻井液密度Δρ。
根据公式ECD=ρ+Δρ
Δρ=ECD-ρ
-
〔g/cm3〕
答:
静钻井液密度为3。
34、氯离子计算
C(AgNO3)×V(AgNO3)
ρ(Cl-)=—————————×1000×
V样
式中:
ρ(Cl-)——氯离子质量浓度,单位mg/l。
c(AgNO3)——AgNO3标准溶液的摩尔浓度,单位mg/l。
V(AgNO3)——消耗的AgNO3体积,单位ml。
V样——取样品体积,单位ml。
35、钙离子计算
C(EDTA)×V1
ρ(Ca2+)=————————×1000×
V样
式中:
ρ(Ca2+)——钙离子质量浓度,单位mg/l。
C(EDTA)——EDTA标准溶液的摩尔浓度,单位mg/l。
V1——第一次滴定消耗的EDTA体积,单位
V样——取样品体积,单位ml。
ml。
36、镁离子计算
C(EDTA)×(V2-V1)
ρ(Mg2+)=————————×1000×
V样
式中:
ρ(Mg2+)——镁离子质量浓度,单位mg/l。
C(EDTA)——EDTA标准溶液的摩尔浓度,单位mg/l。
V1——第一次滴定消耗的EDTA体积,单位ml。
V2——两次滴定消耗的EDTA体积,单位ml。
V样——取样品体积,单位ml。
37、硫酸根离子计算
CBaVBa+CEDTAVCa-Mg-CEDTAVEDTA
ρ(SO42-)=——————————————×1000×
V样
式中:
ρ(SO42-)——硫酸根离子质量浓度,单位mg/l。
CEDTA——EDTA标准溶液的摩尔浓度。
CBa——钡镁混合液的浓度,单位
mol/l
。
VBa——参加钡镁液的体积,单位
ml。
VCa-Mg——测定水样钙镁消耗
EDTA
体积,单位
ml。
VEDTA——消耗
EDTA
体积,单位
ml。
V样——取样品体积,单位
ml。
38、氢氧根、碳酸根、碳酸氢根离子计算
〔1〕当
P=0,M≠0
时,只有
HCO3-存在
C(HCL)
×M
ρ(HCO3-)=————————×1000×
V样
〔2〕当P=M,时,只有CO32-存在
C(HCL)×2P
ρ(CO32-)=————————×1000×
V样
〔3〕当P>M时,只有OH-和CO32-存在
C(HCL)×(P-M)
ρ(OH-)=————————×1000×
V样
C(HCL)×2M
ρ(CO32-)=————————×1000×
V样
〔4〕当P
C(HCL)×(M-P)
ρ(HCO3-)=————————×1000×
V样
C(HCL)×2P
ρ(CO32-)=————————×