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。
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