钻井工程常用计算公式.docx

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钻井常用计算公式

一、地层压力计算

1、静液柱压力（Mpa）=ρ（钻井液密度）*0.00981*H（垂深m ）

2、压力梯度值（Mpa）=ρ（钻井液密度）*0.00981

3、单位内容积（m³∕m）=7.854*10ˉ5*内径²（cm）

4、单位环空容积（m³∕m）=7.854*10ˉ5*（井径²cm-管柱外径²cm）

5、容积      （m³）=单位内容积（m³∕m）*长度（m）

管柱单位排替量（m³∕m）=7.854*10ˉ5*（外径²cm-内径²cm）

6、地层压力  （Mpa）=钻具静液柱压力+关井立压

7、压井钻井液密度（g∕cm³）=（关井立压Mpa/0.00981/H（m））+当前井液ρ（gcm³）

8、初始循环压力      =关井立压+底泵速泵压

9、终止循环压力      =（压力井液ρ/当前井液ρ）*低泵速泵压

10、溢流长度        m=钻井液增量m³/环空单位容积m³∕m

11、溢流密度 ρ（g∕cm³）=当前井液ρ-[（套压Mpa-立压Mpa）/（溢流长度m*0.00981）]

12、当量循环密度ρ（g∕cm³）=（环空循环压力损失Mpa/0.00981/垂深m）+当前井液ρ

13、当量钻井液ρ（g∕cm³）=总压力Mpa/0.00981/垂深m

14、孔隙压力 Mpa=9.81*Wf（地层水平均密度g∕cm³）*H（垂高m）

15、上覆岩层压力（Mpa）=（岩石基质重量+流体重量）/面积

    =9.81*[（1-ф岩石孔隙度%）*ρm岩石基质密度g∕cm³+ф*ρ岩石孔隙中流体密度g∕cm³]

16、地层破裂压力梯度（Mpa）=Pf（破裂地层压力Mpa）/H（破裂地层垂直深度m）

     Pf（破裂地层压力Mpa）=Ph（液柱压力Mpa）+P（破裂实验时的立管压力Mpa）

二、喷射钻井计算公式

1、射流喷射速度计算

   相同直径喷嘴 Vo=12.73*Q（通过喷嘴液体排量L/S）/n（喷嘴个数）*do²（喷嘴直径cm）

不相同直径喷嘴Vo=12.73*Q（通过喷嘴液体排量L/S）/ de²（喷嘴当量直径cm）

试中：

de喷嘴当量直径（cm）计算

   等喷嘴直径  de=（根号n喷嘴个数）*do喷嘴直径

   不相同直径喷嘴de=根号1d²2d²3d²﹍（cm）

2、射流冲击力计算：

Fj=10.2*ρQ²/Aο

   式中：

Fj-射流冲击力（N）；ρ-钻井液密度（g⁄cm³）；Q-泵排量（L/S）Ao-喷嘴出口截面积（cm²）

        Ao=nп/4*dο²（喷嘴截面积计算公式）

3、钻头压力降计算：

P=0.0827*ρQ²⁄c²de4（次方）    P=0.051*ρQ²⁄c²Aο²

   式中：

P-钻头压力降（Mpa）；ρ-钻井液密度；Q-泵排量（L/S）；c-喷嘴流量系数，取0.98；

        de-喷嘴当量直径（cm）；Ao-喷嘴出口截面积（cm²）

4、钻头水功率计算； N=P*Q

   式中：

N-钻头水功率（KW）；P-钻头压降（Mpa）；Q-泵排量（L/S）；

5、钻头比水功率计算； Nc=N/0.785D²

式中：

Nc-钻头比水功率（W/cm²）；N-钻头比水功率（W）；D-钻头直径（mm）

6、射流水功率计算：

 Nj=0.051*ρQ²⁄Aο²；  Nj=0.082*ρQ³⁄de4

式中；Nj-射流水功率（KW）；ρ-钻井液密度；Q-泵排量（L/S）；Ao-喷嘴出口截面积（cm²）

     de-喷嘴当量直径（cm）；

三、井内钻井液、固井水泥量计算

1、井内钻井液量计算：

 V=п/4-D²H=0.785D²H    现场速算公式；V=D²H/2

   式中：

V-井内钻井液量（m³）；D-井径（m）；H-井深（m）；

                                                                            P1

2、环空上返速度计算； V=1.975Q/D²井-d²柱

   式中；D井-井径（m）；Q-泵排量（L/S）；d柱-钻柱外径（m）；

3、钻井液循环时间计算：

 T=V井-V柱/60Q

   式中；T-钻井液循环一周的时间（分钟）；V井-井筒容积（升）；V柱-钻柱体积（升）；

        Q-钻井液排量（升/秒）；

4、配制钻井液所需粘土和水量的计算：

W土=ρ土V（ρ-ρ水）/ρ土-ρ水

                       水量的计算：

Q水=V-W土/ρ土

   式中：

W土-粘土的质量（吨）；V-所需钻井液量（m³）；Q水-所需水量（m³）

        ρ土-粘土的密度（g/cm³）；ρ水-水的密度（淡水为1）；ρ-钻井液的密度（g⁄cm³）；

6、加重剂用量计算：

 W加=ρ加V原（ρ重-ρ原）/ρ加-ρ重

式中：

W加-所需加重剂质量（T）；V原-原钻井液体积（m³）；ρ原-加重前钻井液密度；

     ρ重-加重后钻井液密度；ρ加-加重料的密度（g⁄cm³）；

7、油气上窜速度（迟到时间法）的计算：

               H钻头      H钻头-循环钻井液时钻头的深度（m）；

         H油-———       H油—油气层深度（m）；

                t迟        t迟----井深[H钻头]时的迟到时间（min）；

      μ═——————      μ--------油气上窜速度（m⁄s）

             t静           t静----静止时间，即上次起钻停泵至本次开泵的时间（min）；

7、浸泡油量的计算：

Q=K*п⁄4（D²-D1²）H+⁄4*d²h

式中：

K-附加系数（取1.2-1.5）； D-井筒直径（m）；D1-钻具外径（m）；d-钻具内径（m）；

     H-钻具外油柱高（m）；h-钻具内油柱高（m）；

8、固井常用计算公式：

   式中：

C-水泥质量（T）；W-配浆水体积（m³）；S-水泥浆体积（m³）；K-水灰比（m³⁄T）；

        ρs-水泥浆密度（g⁄cm³）；ρc-水泥密度（g⁄cm³）；ρw-配浆水密度（g⁄cm³）；