钻井液常规计算公式.docx
《钻井液常规计算公式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钻井液常规计算公式.docx（48页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
钻井液常规计算公式
钻井液常用计算
一、水力参数计算：
（p196-199）
1、地面管汇压耗：
Psur=C×MW×（Q/100）1.86×C1
Psur---地面管汇压耗，Mpa（psi）；
C----地面管汇的摩阻系数；
MW----井内钻井液密度，g/cm3（ppg）;
Q----排量，l/s（gal/min）;
C1----与单位有关的系数，当采用法定法量单位时，C1＝9.818；当采用英制单位时，C1＝1；
地面管汇类型与C值：
管汇类型
立管
水龙带
水龙头
方钻杆
C值
长度m
内径mm
长度m
内径mm
长度m
内径mm
长度m
内径mm
1
12.2
76.2
13.7
50.8
1.2
50.8
12.2
57.2
1.0
2
12.2
88.9
16.8
63.5
1.5
57.2
12.2
82.6
0.36
3
13.7
101.6
16.8
76.2
1.5
57.2
12.2
82.6
0.22
4
13.7
101.6
16.8
76.2
1.8
76.2
12.2
101.6
0.15
2、确定钻具内的钻井液流态及计算压耗：
1钻具内钻井液的平均流速：
V1=C2×Q/2.448×d2
V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s（ft/s）；
Q-------排量，l/s（gal/min）;
d-------钻具内径，mm（in）；
C2------与单位有关的系数。
当采用法定计量单位时，C2＝3117采用英制单位时，C2＝1。
2钻具内钻井液的临界流速
V1c=（1.08×PV＋1.08（PV2＋12.34×d2×YP×MW×C3）0.5）/MW×d×C4
V1c-------钻具内钻井液的临界流速，m/s（ft/s）；
PV----钻井液的塑性粘度，mPa.s（cps）;
d------钻具内径，mm（in）
MW----钻井液密度，g/cm3（ppg）;
C3、C4------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C3＝0.006193，C4＝1.078；采用英制单位时，C3＝1、C4＝1。
3如果≤V1c，则流态为层流，钻具内的循环压耗为
Pp=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2
4如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为
Pp=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82
Pp---钻具内的循环压耗，Mpa（psi）;
L----某一相同内径的钻具的长度，m（ft）；
V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s（ft/s）；
d------钻具内径，mm（in）
MW----钻井液密度，g/cm3（ppg）;
Q-------排量，l/s（gal/min）;
C3、C6------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C5＝0.2750，C6＝47.86；当采用英制单位时，C5＝1、C6＝1。
C7------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C7＝1.162×108；当采用英制单位时，C7＝1。
3、环空的钻井液流态确定及压耗计算
1环空内钻井液的平均流速
Va=Q×C2/（Dh2-Dp2）×2.448
Va----------环空内钻井液的平均流速m/s（ft/s）；
Q-------排量，l/s（gal/min）;
Dh------井眼直径或套管内径，mm（in）
Dp------钻具外径，mm（in）
C2------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C2＝3117；当采用英制单位时，C2＝1。
②环空内钻井液的临界流速
Vac=（1.08×PV+1.08×（PV2+9.26（Dh-Dp）2×YP×MW×C3）0.5）/MW×（Dh-Dp）×C4
Vac-------环空内钻井液的临界流速m/s（ft/s）；
YP－－钻井液的屈服值，Pa（lbs/100ft2）；
PV------钻井液塑性粘度mPa.s（cps）；
MW----钻井液密度，g/cm3（ppg）;
Dh------井眼直径或套管内径，mm（in）
Dp------钻具外径，mm（in）
C3、C4------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C3＝0.006193，C4＝1.078；采用英制单位时，C3＝1、C4＝1。
③如果Va≤Vac，则环空流态为层流，环空压耗为
Pa=C3×L×YP/200（Dh-Dp）+C6×Va×L×C7/1000×（Dh-Dp）2
④如果Va>Vac，则环空流态为紊流，环空压耗为
Pa=0.0000765×PV0.18×MW0.82Q1.82×L＋C7/（Dh-Dp）3×（Dh＋Dp）1。
82
Pa---循环压耗，Mpa（psi）;
L----某一相同外径和井眼直径段的长度，m（ft）；
YP－－钻井液的屈服值，Pa（lbs/100ft2）；
PV------钻井液塑性粘度mPa.s（cps）；
Va----------环空内钻井液的平均流速m/s（ft/s）；
Dh------井眼直径或套管内径，mm（in）
Dp------钻具外径，mm（in）
MW----钻井液密度，g/cm3（ppg）;
Q-------排量，l/s（gal/min）;
C5、C6------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C5＝0.2750，C6＝47.86；当采用英制单位时，C5＝1、C6＝1。
C7------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C7＝1.162×108；当采用英制单位时，C7＝1。
4、根据前面求出的地面压耗和钻具内外各段的循环压耗，便可求出总的循环压耗：
Pt=Psur＋Pc＋Pp＋Pca＋Ppa
Pa---总的循环压耗，Mpa（psi）;
Psur---地面管汇压耗，Mpa（psi）;
Pc---钻铤段的内压耗，Mpa（psi）;
Pp---钻杆段的内压耗，Mpa（psi）;
Pca---钻铤段的环空压耗，Mpa（psi）;
Ppa---钻杆段的环空压耗，Mpa（psi）;
计Pt算出后，可以判断钻头的水力工作方式：
当Pt≤0.357Pca,是最大水力工作方式，相等为最优；
当Pt≤0.526Pca,是最大冲击工作方式，相等为最优；
二、钻井液流变参数计算：
（P206-212）
1、在钻具内部，剪切速率中等，以宾汉模式和修正幂率模式为主。
流性指数：
np=3.32×logθ600/θ300
稠度系数：
Kp＝5.11×θ600/1022np
塑性粘度：
PV＝θ600-θ300
屈服值：
YP＝（θ300-PV）×C20
有效视粘度：
μcp=100Kp（96×V1/d）np-1×C21
np----------钻具内钻井液流变指数无因次；
Kp----------钻具内钻井液稠度系数，Pa.sn（lb.sn/100ft2）;
YP－－钻井液的屈服值，Pa（lbs/100ft2）；
PV------钻井液塑性粘度mPa.s（cps）；
μcp――钻具内的有效视粘度，mPa.s（cps）
θ600------钻井液600转／分的读数；
θ300------钻井液300转／分的读数；
V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s（ft/s）;
d------钻具内径，mm（in）;
C20------与单位有关的系数。
当采用法定计量单位时，C20＝0.4788；当采用英制单位时，C20＝1。
C21------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C21＝0.02506×83.333np；当采用英制单位时，C21＝1。
2、在环空流速区，剪切速率较低，应用修正幂率模式较吻合实际。
环空流性指数：
na=0.5×logθ300/θ3
环空稠度系数：
Ka＝5.11×θ600/511na
有效视粘度：
μca=100Kp（96×V1/d）np-1×C21
na――钻具内部的流性指数，无因次；
Ka――钻具内的稠度系数，Pa.sn（lb.sn/100ft2）;
μca――钻具内的有效视粘度，mPa.s（cps）
θ300――旋转粘度计在转速为300转／分的读数；
θ3――旋转粘度计在转速为3转／分的读数（又叫钻井液的初切力）；
Va――钻井液在环空中的流速;m/s（ft/s）;
Dh------井眼直径，mm（in）;
Dp------钻具外径，mm（in）;
C22------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C21＝0.02506×83.333na；当采用英制单位於时，C22＝1。
在环空流域，n值越低，层流的流型越好。
n≤0.6时，钻井液的携岩能力较强，有利于净化井眼。
3、在钻头水眼处，剪切速率越高，卡森模式与实际的流变曲线很接近。
极限高剪切粘度：
η∝0.5＝2.4141×（θ6000。
5－θ3000。
5）
η∝――极限高剪切粘度，与钻头的水眼粘度十分接近，mPa.s（cps）；
θ600――旋转粘度计在转速为600转／分的读数；
θ300――旋转粘度计在转速为300转／分的读数；
如果钻井液的剪切稀释特性良好，则钻头的水眼粘度或极限剪切粘度低，而钻井液上返至环空时粘度变高。
也可用这处的视粘度比值来表示钻井液的剪切稀释特性。
三、钻井液流态的判别：
1、用雷诺数判别流态
（1）钻具内的雷诺数：
Rep=928V1×dp×MW×C23/μcp×（（3np+1）/4np）np
Rep――钻具内的雷诺数，无因次；
V1――钻具内液流的流速;m/s（ft/s）;
dp------钻具内径，mm（in）;
MW----钻井液密度，g/cm3（ppg）;
μcp――钻具内的有效视粘度，mPa.s（cps）
np――钻具内的流性指数，无因次；
C23------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C23＝1.0779；当采用英制单位时，C23＝1。
（2）环空的雷诺数
Rea=928Va×（Dh－Dp）×MW×C23/μca×（（2na+1）/3na）na
Va――环空的液流的流速;m/s（ft/s）;
Dh------井眼直径，mm（in）;
Dp------钻具外径，mm（in）;
MW----钻井液密度，g/cm3（ppg）;
μca――环空的有效视粘度，mPa.s（cps）
na――环空的流性指数，无因次；
C23------与单位有关的系数。
采用法定计量单位时，C23＝1.0779；当采用英制单位时，C23＝1。
（3）环空流态的判别
层流
Rec＜3470－1370na
过渡流
3470－1370na≤Rec≤4270－1370na
紊流
Rec＞4270－1370na
Rec――环空临界雷诺数，无因次；
na――环空的流性指数，无因次；
2、用环空流态稳定参数Z值判别环空流态
Z＝808×（Va／Vc）2－na
Z――环空流态稳定参数，无因次；
na――环空的流性指数，无因次；
Va――环空流速;m/s（ft/s）;
Va――环空临界流速;m/s（ft/s）;
若Z＞808，环空流态为紊流；
若Z≤808，环空流态为层流；
Z值只适用于判断环空的流态，对钻具内的流态不能用它来判断。
另外，Z值更重要的意义在于它能反映钻井液对井壁的冲涮作用。
四、钻井液的携岩能力
1、层流条件下岩屑的运移
（1）临界剪切速率
Vb＝186／C25×dc×MW0.5
Vb――临界剪切速率;1/s;
Dc------
升级会员 