钻井计算公式精典.docx

1、钻井计算公式精典钻井计算公式（精典）1.卡点深度：L=eEF/105P=Ke/P式中：L-卡点深度 米e-钻杆连续提升时平均伸长 厘米E-钢材弹性系数=2.1106公斤/厘米2F-管体截面积。 厘米2P-钻杆连续提升时平均拉力 吨K-计算系数K=EF/105=21F钻具被卡长度l:l=H-L式中H-转盘面以下的钻具总长 米注：K值系数5=715（9.19）例：某井在井深2000米时发生卡钻，井内使用钻具为壁厚11毫米的59/16钻杆，上提平均拉力16吨，钻柱平均伸长32厘米，求卡点深度和被卡钻具长度。解：L=Ke/P由表查出壁厚11毫米的59/16钻杆的K=957则：L=95732/16=19

2、14米钻具被卡长度：L=H-L=2000-1914=86米2、井内泥浆量的计算V=D2H/2或V=0.785D2H3、总泥浆量计算Q=q井+q管+q池+q备4、加重剂用量计算：W加=r加V原(r重-r原)/r加-r重式中：W加-所需加重剂的重量， 吨r原-加重前的泥浆比重 ，r重-加重后的泥浆比重r加-加重料的比重V原-加重前的泥浆体积 米3例：欲将比重为1.25的泥浆200米3，用比重为4.0的重晶石粉加重至1.40，需重晶石若干？解：根据公式将数据代入：4200（1.40-1.25）/4.0-1.40=46吨5.降低泥浆比重时加水量的计算q=V原(r原-r稀)/r稀-r水式中：q-所需水量

3、 米3V原-原泥浆体积 米3r稀-稀释后泥浆比重r水-水的比重（淡水为1）r原-原泥浆比重例：欲将比重1.30的泥浆150米3降至比重为1.17，需加淡水若干？解：根据公式代入数据：150（1.30-1.17）1/1.17-1=115米36、泥浆循环一周所需时间计算T=V井-V柱/60Q泵式中：T-泥浆循环一周的时间， 分V井-井眼容积， 升V柱-钻柱体积 升Q泵-泥浆泵排量 升/秒备注：V井=0.785D井2V柱=0.785（D外2-d内2）例题：井径81/2，使用壁厚为10毫米的41/2钻至1000米，泵的排量为21.4升/秒，问泥浆循环一周需时若干？解： V井=0.785（215.9）2

4、=36591升V柱=0.785（114.32-94.32）=3275升T= V井-V柱/60Q泵=36591-3275/6021.4=33316/1284=25.95分7、泥浆上返速度计算V返=12.7Q泵/D井2-d柱2式中：V返泥浆上返速度 米/秒Q泵-泥浆泵排量 升/秒D井-井径 厘米d柱-钻柱外径 厘米例题：某井井径为22厘米，钻具外径为11.4厘米，泥浆泵排量为25升/秒，问泥浆上返速度是多少？解：V返=12.7Q泵/D井2-d柱2=12.725/222-11.42=0.90米/秒8、漏失速度计算公式：V漏=Q漏/t时式中：V漏漏失速度 米3/小时Q漏-在某段时间内的漏失量 米3t时

5、-漏失时间 小时例题：某井在30分钟内共漏泥浆15.6米3问该井在这段时间内的漏失速度是多少？解：V漏=Q漏/t时=15.6/0.5=31.2米3/小时9、泵压计算公式：P=0.081Q2/0.96D4式中：P-泵压 MPa-使用密度 g/cm3Q-泥浆泵排量 l/sD-钻头水眼 毫米D=d12+d22+d32+.10.常用套管数据表尺寸钢级壁厚mm线密度Kg/m抗外挤抗内压抗拉最大载荷MPa安全系数最大载荷MPa安全系数最大载荷KN安全系数273.05J558.8960.322.474.422.310118.610244.5J558.9453.572.475.632.11094.510139

6、.7P1109.1729.728.62.4402.2/139.7N809.1729.723.52.4401.67062.811接头扣型尺寸：（1：内平 2：贯眼 3：正规）扣型公扣小端外径mm扣型母扣端部台肩内径mm231正规45.17230正规65.1231正规54.20230正规78.6331正规64.8330正规91.3431正规90.46430正规119.9531正规110.20530正规142.8631正规131.02630正规154.7221贯眼70.08220贯眼94.5321贯眼77.44320贯眼103.9421贯眼96.21420贯眼124.1521贯眼126.78520贯

7、眼150.5621贯眼150.37620贯眼174.1211内平60.35210内平74.45211内平71.44210内平88311内平84.93310内平103.19411内平114.30410内平134.94511内平141.29510内平164.3611内平168.28610内平190.612.常用单位换算表长度:1英寸(in)=25.4毫米(mm)=2.54厘米(cm)=0.0254米(m)1英尺(ft)=12英寸(in)=304.8毫米(mm)=30.48厘米(cm)=0.3048米(m)1码(yd)=3英尺(ft)=914.4毫米(mm)=91.44厘米(cm)=0.9144米(

8、m)1里=150丈=500米1丈=3.33米1尺=0.33米1寸=0.033米面积:1亩=666.6m13.常规井身结构开钻次序导管一开二开三开开窗侧钻井眼直径mm515444.5393.7311.15244.5215.9118套管直径mm478339.7273.05244.5177.8139.7101.6常用钻铤()177.8177.8(7in)203.2(8in) 158.8(6-1/4)177.8(7in) 158.8(6-1/4)158.8(61/4)101.6(4in)常用钻杆()127(5)127(5in)127(5in)127(5in)73(2-7/8in)备注常用常用常用特殊井

9、14.常用钻铤尺寸与钻头直径关系对照表钻头直径 mm(in)钻铤直径 mm(in)508.0(20)660.4(26)254.0(10)279.4(11)444.5(171/2)228.6(9)279.4(11)374.6(143/4)228.6(9)254.0(10)311.1(121/4)228.6(9)254.0(10)269.9(105/8) 177.8(7)228.6(9) 241.3(91/2)250.8(97/8)177.8(7)203.2(8)212.7(83/8)222.2(83/4)158.8(61/4)171.4(63/4)190.5(71/2)200.0(77/8)12

10、7.0(5)158.8(61/4)158.8(61/4)171.4(63/4)120.6(43/4)， 127.0(5)142.9(55/8)152.4(6)104.7(41/8)， 120.6(43/4)120.6(43/4)79.3(31/8)， 88.9(31/2)公式：允许最小钻铤直径 = 2倍套管接箍外径 - 钻头直径有效井眼直径 =（钻头直径 +钻铤直径）20在大于215.9mm(81/2in)的井眼中，应采用塔式钻铤组合，钻铤柱中最下一段钻铤(一般应不少于1立柱)的外径应不小于这一允许最小外径，才能保证套管的顺利下入。15.井斜的原因钻井实践表明，井斜的原因是多方面的，如地质条件

11、、钻具结构、钻进技术措施以及设备安装质量等。但归纳起来，造成井斜的原因主要有两个方面：第一是钻头与岩石的相互作用方面的原因，即由于所钻地层的倾斜和非均质性使钻头受力不平衡而造成井斜；第二是钻柱力学方面的原因，即下部钻具受压发生弯曲变形使钻头偏斜并加剧钻头受力不平衡而造成井斜。1. 地层因素不同的地区、不同构造部位甚至不同的地层，井斜程度的显著差异表明地层因素往往是影响井斜的主要原因。在倾斜的层状地层中钻进时，由于在层面交界处的岩石不能长时间支持钻压而趋向沿垂直面发生破碎，因而井眼下倾一侧的层面上形成小斜台，它对钻头施加一个横向作用力，把它推向地层的上倾方向，从而引起井斜这就是所谓地层的“小变向

12、器”作用。地层倾角越大，成层性越强，钻压越大，这种作用也越大。沉积岩层不同方向的物性和强度是有差异的，一般来就，垂直层面方向岩石的强度低，可钻性高，所以在钻经这种地层时，钻头总是要保持沿这个破碎阻力最小的方向钻进的趋势，当地层呈倾斜状态时，这种自然趋势必然导致井斜。在软硬交错地层钻进时，可能产生突发性的严重井斜问题，当钻头从软地层进入硬地层时，由于钻头在A、B两侧的破碎阻力不均，使钻头的钻进方向向地层上倾方向倾斜，当钻头从硬地层进入软地层时，由于类似前面所述小变向器作用，迫使钻头沿地层上倾方向钻进。钻头在破碎呈倾斜的层状岩石时，牙齿在地层上倾方向一侧C形成较多的岩屑量。由于两侧破碎的不均衡产生

13、的增斜力，也迫使钻头改变方向。 地层造斜力及计算模式。 (1)或 （2）式中： 地层倾角，； 井斜角，； W 钻压，。地层本身并不存在造斜力，这里所说的地层造斜力，实质上是与地层特性及钻压密切相关的使井眼偏斜的一种特殊作用。用地层造斜力的概念解释和描述岩性比较稳定的地层和一个层段的井斜机理是比较合实际情况的，但不适用于软硬交界面上突然发生的严重井斜问题。2. 下部钻具弯曲的影响下部钻具在钻压作用下发生弯曲是引起井斜的另一个重要原因，其弯曲程度越严重，井斜也越严重，它对井斜的影响表现在两方面：下部钻具弯曲使钻头偏斜（相对于井轴），其钻进的方向偏离原井眼轴线，直接导致井斜。下部钻具弯曲，使钻压改变

14、了作用方向即不再沿井眼轴线方向施加给钻头，而是偏斜了一个角度 即钻头偏斜角，从而产生一个引起井斜的横向偏斜力FB。下部钻具组合自身的特性（包括与井眼的间隙）及钻压决定它的弯曲程度和对井斜的影响。16.常规钻具组合:1、一开钻具组合深度根据上部平原组的底界确定，一般为：50150m；444.5mm P2 177.8mm钻铤6根127mm钻杆133方钻杆钻井参数： 钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa）10-20 6750 52、二开直井段钻具组合2.1 上部大井眼（1）不下技套时,采用塔式钻具组合:244.5mmP2177.8mm钻铤6根158.8mm无磁钻铤1根

15、158.8mm钻铤11 根127mm钻杆钻井参数： 钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 50-80 67217 30 12（2）下技套时, 采用刚性满眼钻具组合:311.2mmP2203.2mm无磁钻铤1根203.2mm钻铤1根310mm扶正器203.2mm钻铤1根310mm扶正器203.2mm钻铤3根178.8mm钻铤9根+127mm钻杆 +133mm方钻杆钻井参数： 钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 50-80 6740 12对可钻性差的海相地层：311.2HA537+ 311扶正器+ 228.6减震器+ 311扶正

16、器228.6钻铤1根+ 311扶正器+ 228.6钻铤2根+ 203.2钻铤7根+ 177.8钻铤6根+ 158.8上击器+ 127加重钻杆7根+ 127钻杆+133mm方钻杆钻井参数： 钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 150-180 6740 12对可钻性差的海相地层：减震器的安放位置：直接安放在钻头之上减震效果最佳。随钻震击器的安放位置：其结构复杂、壁厚受限，不能长期处于压缩弯曲状态，应安放在钻柱受拉部位。一般安放在钻铤柱顶部效果最佳，如错误地放在中和点上，交替承受拉、压载荷会使其很快损坏。2.2 下部 8 1/2井眼直井段防斜钻具组合（1）钟摆防斜

17、钻具（2）满眼防斜钻具（3）偏心防斜钻具（4）光钻铤组合（1）钟摆防斜钻具215.9mmPDC钻头158.8mm无磁钻铤1根158.8mm钻铤1根214mm扶正器158.8mm钻铤1根214mm扶正器158.8mm钻铤18根127mm钻杆133mm方钻杆钻井参数：钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 20-30 21730 12排量优选：一般215.9mm井眼上返流速调整到11.5m/s，244.5mm井眼上返流速调整到0.81m/s，311.2mm井眼上返流速调整到0.60.8m/s。力学理论基础:实际的井眼都是倾斜的，钻柱某点将和井壁接触，称为上切点。未加

18、钻压时，作用在钻头处侧向力只是钻头与上切点之间钻铤重量的横向分量，这个力称作钟摆力，使井眼趋于垂直；当施加钻压时，将在钻头处产生另一侧向力，此力使井眼偏离原来的方向。这二个力的合力决定了钻进方向。 钟摆钻具使用特点：钟摆钻具能用于不易井斜地区，在使用大钻铤条件下，保证较高钻压下钻出几乎垂直的井眼。比使用光钻铤钻具可增加钻压，而不会增大井斜。钟摆钻具也是一种有效的纠斜工具，并广泛应用于各油田。钟摆钻具使用特点：尽可能采用大尺寸钻铤加稳定器，形成的钟摆长，减斜效果好。在具体操作中应严格控制钻压，避免因加压过大使稳定器以下出现新切点致使钟摆失效；还应与处理地层交界面和加强划眼结合起来。缺点：在直井内

19、无防斜作用，与光钻铤一样由于刚度小不能有效控制井斜变化率。为满足易斜区快速钻井的要求还须使用其他类型的防斜钻具。钟摆钻具工作原理利用斜井内钻柱切点以下钻铤重量的横向分力把钻头压向井眼下方，以逐渐达到减小井斜的效果。这个横向分力的作用犹如钟摆一样，故称之为钟摆力。增加钟摆力的一个办法是尽可能使用较大尺寸的钻铤，这样钻铤不容易被压弯，切点位置相对较高，利于减斜。另一个办法是在此切点略高的位置上安装稳定器，以提高切点位置，增大减斜力。同时，也能减小钻头外侧倾角（指产生增斜效果的钻头倾角）。钟摆钻具设计要点和操作要求 操作中应严格控制钻压。同满眼钻具相比，钟摆钻具只能使用较小的钻压。对钟摆钻具来说，稳

20、定器的安放位置十分重要。如安放位置偏低则减斜力小，效果差；如安放位置偏高则稳定器以下钻铤会与井壁形成新切点，使钟摆钻具失效；因此钟摆钻具中稳定器的理想安放位置应在保证稳定器以下钻铤不与井壁接触的条件下尽量提高些。稳定器安放位置主要取决于钻铤尺寸、钻压大小和井眼斜度等。推荐的钟摆钻具组合稳定器的安放位置井眼直径 mm(in)稳定器高度 m339.7(13- 3/8)及以上36(四根钻铤单根)244.5(9-5/8311.1(12 -1/4)27(三根钻铤单根)193.7(75/8)244.5(9 5/8)18(两根钻铤单根)152.4(6) 及以下9(一根钻铤单根)注：每根钻铤单根长度按9m左右

21、计 （2）满眼防斜钻具215.9mm三牙轮钻头214mm扶正器158.8mm短钻铤（2-3m）1根214mm扶正器158.8mm无磁钻铤1根214mm扶正器158.8mm钻铤23根127mm钻杆133mm方钻杆钻井参数：钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 150-180 6730 12适用范围满眼钻具适用于不易斜或较为易斜的地区（层）。满眼钻具是在石油及天然气钻井应用最为广泛的钻具组合之一。力学理论基础满眼钻具的防斜原理有二点：能产生较小的钻头倾角（相对于钟摆钻具而言）；利用三点（三个稳定器）直线性来保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。 满眼钻具的设计要点

22、和操作方法主要有三点：保证下部钻铤有尽可能大的刚度；保证稳定器之间具有合适的长度；保证稳定器与井眼之间的间隙尽可能小。满眼钻具能承受较大钻压（相对于钟摆钻具），因而能获得较高的机械钻速。但满眼钻具在发生井斜后其纠斜效果不如钟摆钻具，此时需要起下钻换钟摆钻具纠斜。（3）偏心防斜钻具设计了两种组合两种方式： 双扶正器钟摆钻具组合215.9PDC钻头158.8mm钻铤1根177.8mm偏心短节+158.8mm钻铤1根+214mm扶正器158.8mm钻铤1根214mm扶正器158.8mm钻铤14根钻井参数：钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 40-60 21730

23、12 针对偏心短节设计的组合（近似单扶正器钟摆钻具组合）215.9PDC钻头158.75钻铤1根177.8偏心短节+158.75短钻铤1根+214扶正器158.75钻铤14根钻井参数：适当增大偏心距，有助于改善防斜效果，在215.9井眼中，由于井壁约束，可取偏心距17mm18mm。 钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 40-60 21730 12偏心防斜钻具工作原理在钟摆钻具的适当位置安放一个偏心短节而形成。偏心短节的作用是让其下部钻铤轴心产生偏移，在钻柱转动过程中产生一个较大的离心力，从而改变钻头处受力状况。由于PDC钻头保径作用，其侧切性较强，使用偏心钻

24、具组合，只要设计好底部钻具组合间距，控制钻压，可以使钻头侧向力合力朝下井壁，起到防斜或纠斜目的。偏心组合的应用，可以有效控制上部井斜，为解放下部钻压创造了良好条件。偏心防斜钻具影响因素 钻压的影响根据现场资料统计，对于40kN60kN钻压。PDC钻头速度最侠，若再增加钻压，产生岩屑较多,无法及时返出，导致井底重复破碎，因此过大钻压是没有必要的。只要把钻压提到40kN60kN，能保证很好的防斜性能。井斜影响井斜增大，降斜力降低，当井斜达到一定值时，降斜力很小，呈稳斜趋势，因此应当控制初始井斜。偏心距影响在一定范围内，偏心距越大，降斜力越大，可以施加的钻压也较大，但当偏心距达到一定值后，与井壁产生

25、接触，将导致钻具性能失效。地层影响地层均有一定造斜力，钻压越大、地层造斜力越大。在地层平缓，地层各向异性不明显时，使用偏心钻具组合，可稳斜或降斜，当地层造斜力很大时，因降斜力只能部分平缓地层力故会减缓井斜的增加。（4）光钻铤组合光钻铤利用适当钻压达到防斜目的的技术。其理论基础是，增加钻压引起钻柱屈曲，保持钻柱涡动。有井斜时，使钻柱产生周期性变化的轴向附加力，无井斜时轴向附加力消失。轴向附加力给钻头与地层的接触增加了一个周期性附加分量，改变了钻头的破岩速率和方向，所以轴向附加力具有防斜和纠斜作用，而不会增斜，这种光钻铤加压防斜技术的一大特点是可以解放钻压。由于不利于下一步施工，现在已不采用。3、

26、造斜段钻具组合 215.9mm三牙轮钻头165mm(1或1.25)单弯螺杆定向接头158.8mm无磁钻铤1根+158.8mm钻铤8根127mm钻杆133方钻杆钻井参数：钻 压(kN) 转 速(r/min) 排 量(L/S) 泵压（MPa） 60-80 176-197 25-28 124、增斜段钻具组合 215.9mm三牙轮钻头214mm扶正器158.8mm无磁钻铤1根158.8mm钻铤20根127mm钻杆133mm方钻杆钻井参数：钻 压(kN)转 速(r/min)排 量(L/S)泵压（MPa）150-1806730125、微增、稳斜钻具组合 在常规定向井、普通双目标井中常规微增、稳斜钻具组合应

27、用较多。普通定向井定向施工结束后，通常根据井身质量要求, 选择适当的钻具组合来预控井眼轨迹。合适的钻具组合能使钻头按设计的井眼剖面钻进，减少定向次数，提高一次定向成功率，缩短钻井周期，节约钻井成本。微增钻具：216mm钻头+214扶正器+158mm无磁钻铤1+214mm扶正器+158mm钻铤1+214mm扶正器+158mm钻铤+127mm钻杆稳斜钻具：216mm钻头+214mm扶正器+158mm短钻铤+214mm扶正器+158mm钻铤1+214mm扶正器+158mm钻铤+127mm钻杆 钻 压(kN)转 速(r/min)排 量(L/S)泵压（MPa）150-180673012使用效果微增钻具的作用是在钻进过程中能使井斜微增或能稳住井斜，而方位不变；稳斜钻具的作用是在钻进过程即能稳住井斜又能稳住方位。然而在实际使用过程中可能出现以下情况：微增钻具不增井斜，有时甚至降井斜；稳斜钻具稳不住井斜，井斜呈下降趋势。实践证明当井眼井斜发生变化的时候，方位往往会相应的发生变化。当这种变化与设计不符时井眼轨迹就会偏离预定的方向，达不到井身质量的要求，就需要再次定向。 通过分析影响两种钻具组合特性的主要原因是地层因素，