钻井水力参数计算
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×C1Psur---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；①钻具内钻井液的平均流速：V1=C2×Q/2.448×d2V1-------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×C4V1c -------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P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82P p---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。
钻井水力参数计算
钻井水力参数计算1.钻井水力参数的定义：2.钻井水力参数的计算方法：2.1循环压力（Pp）的计算：循环压力是指钻井液在井眼中循环时施加在井壁上的压力，其计算公式为：Pp=Pg+Ph+π/144*(ID²-OD²)/4*ρm其中，Pp为循环压力，Pg为气体压力，Ph为井斜段压力，ID为钻杆内径，OD为钻杆外径，ρm为泥浆密度。
2.2液柱压力（Pm）的计算：液柱压力是指钻井液柱在井眼中的垂直压力，其计算公式为：Pm=π/144*(ID²-OD²)/4*ρm*L其中，Pm为液柱压力，ID为井眼内径，OD为套管外径，ρm为泥浆密度，L为液柱长度。
2.3摩阻压力（Pf）的计算：摩阻压力是指钻井液在井眼中流动时受到的阻力，其计算公式为：Pf=2f*ρm*V²/(D*g)其中，Pf为摩阻压力，f为阻力系数，ρm为泥浆密度，V为流速，D 为井眼直径，g为重力加速度。
2.4泥浆柱液位压力（Ps）的计算：泥浆柱液位压力是指钻井液静止时产生的压力，其计算公式为：Ps=π/144*(ID²-OD²)/4*ρm*(H+h)其中，Ps为泥浆柱液位压力，ID为井眼内径，OD为套管外径，ρm 为泥浆密度，H为井深，h为液位高度。
2.5井底压力（Pb）的计算：井底压力是指钻井液从井口到井底的压力损失，其计算公式为：Pb=ρm*Ls*g/144其中，Pb为井底压力，ρm为泥浆密度，Ls为井筒长度，g为重力加速度。
2.6水柱效应（Pr）的计算：水柱效应是指钻井液在井眼中垂直上升或下降时，形成的压力差，其计算公式为：Pr=π/144*(ID²-OD²)/4*ρf*h其中，Pr为水柱效应，ID为井眼内径，OD为套管外径，ρf为井口液体密度，h为液位高度。
3.钻井水力参数的分析和应用：通过计算钻井水力参数，可以确定钻井液在井筒中的性能，评估井筒稳定性和泥浆循环能力，并根据计算结果进行钻井工艺设计和井筒优化。
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×C1Psur---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；①钻具内钻井液的平均流速：V1=C2×Q/2.448×d2V1-------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×C4V1c -------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P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82P p---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。
连续油管钻井水力参数理论计算
连续油管钻井水力计算实例分析一、计算原始参数CT 规格："7873 4.8(20.188")3500mm m φ⨯⨯⨯，级别CT80。
滚筒尺寸（底径x 内宽x 轮缘）：260024504200mm φφ⨯⨯采用老井加深工艺，原井筒1500m （5-1/2”和7”套管）加深钻井1000m 和2000m ，参考大量实例，钻头采用4-3/4”和6-1/8’牙轮钻头或PDC 钻头，螺杆马达采用3-3/4”和4-3/4”规格。
钻井液采用清水和一种水基泥浆（ULTRADRIL 钻井液），其流体参数为： ρl =1180kg/m 3，n=0.52564，k=0.8213Pa.s n ，粘度为45.5mPa.s 。
二、泵压计算P P P P P P P =∆+∆+∆+∆+∆+∆泵工具CT 直管汇钻头环空CT 盘（一）管内压降计算模型CT 内流体的摩阻损失通常表示为压力降低的形式，即：22f L v P f dρ∆=中L 和d 分别是管长和管径，v 是管内的平均速度，f 是范宁Fanning 摩擦因子，它与流体的雷诺数、管壁的粗糙度等因素有关。
（二）清水（牛顿流）介质管内摩阻计算 1.雷诺数计算及狄恩数计算e R d N ρνμ=式中，N Re 为雷诺数，无量纲；ρ为液体密度，kg/m 3；ν为循环介质在管路中的平均流速，m/s ； d 为模拟连续油管内径，m ；μ为牛顿流体的动力粘度，Pa*s ；狄恩数(Dean)是研究弯管流动阻力的基本无量纲数：De N N =其中r 0为连续油管内径，R 为连续油管弯曲半径，N Re 为雷诺数。
2.直管摩阻系数计算模型 （1）层流对于直管，范宁摩阻系数可用如下公式计算： Re16SL f N =（2）紊流对管内单向流摩阻系数公式进行了分析，当不考虑管粗糙度，在紊流光滑区（3*103<De N <3*106），采用Miller 公式：1.8lg 1.53Re N =-对一定的相对粗糙度，雷诺数影响不能忽略。
深水钻井水力参数计算及优选方法
深水 钻 井 一 般 是 指 水 深 超 过 ５ ０ ０ ｍ 的钻 井 作 业， 水深 大于 １ ５ ０ ０ ｒ ｆ ｌ 时为 超 深 水钻 井 ］ 。近年 来 ， 海洋 石油 勘探 逐 步 向深 水 区域 发 展 ， 但 深 水 钻井 环
境 温度低 、 钻 井液 用 量 大 、 海 底 页 岩 稳 定性 差 、 井 眼
理 论最 小排 量是 指达 到一 定 的井 眼清 洁标 准所 需 要 的最小 排 量 ［ ６ ］ 。由 于深 水 钻 井 存 在 隔 水 管 段 ， 井 身结 构较 陆地 钻井 复 杂 ， 因此 ， 对 深水 钻 井 的理论
清洗 困难 、 存 在浅水流动 、 易 形 成 气 体水 合 物 等 问 题， 会 给深 水 钻井作 业 带来严 峻 的挑 战ｌ ２ ］ 。 与 浅水 钻 井 相 比， 深 水 钻 井 隔水 管 段 环 空尺 寸 大， 携岩所 需 最小排 量 远大 于浅水 井段 。另外 ， 由于 深水 的存 在 ， 井筒 内温 度较低 ， 低 温使 得钻 井液 性 能
由环 空 固液两 相 流动基 本原 理可 以得 到直 井 段 不 同环空浓 度 所需 环 空返速 ＿ ７ ］ ， 即
～
１ 深 水 钻 井 水力 参 数计 算 方法
在 进 行 深水 钻 井 水 力参 数 计算 时 ， 选择 合 适 的
排 量范 围是 首先 要考 虑 的问题 。在 深水 钻井 工程 实
也 导 致地层 安 全钻 井 液 密 度 窗 Ｅ ｌ 较窄 ， 环 空 压 力 控 制不 好容 易 引起 井塌 、 井 漏 和井 涌 等 事 故 发 生 。 因
此， 需 要结 合深 水钻 井 的特点 ， 在前 人钻 井 水力参 数
钻井水力参数的计算
10 2.6 0.355340967 1.254797103 22.49384672
提示：黄色区为需要填入数据的部分，蓝色区为自动计算的结果！
所钻井眼的直径 mm 地面管汇磨阻系数 Φ3 216 0.44 8 108.62 76.2 53.8 23.86536 2.386536 447.3273 3.808142 128.78 70.47056 钻杆长度(m) 加重钻具长度(m) 钻铤长度(m) 3000 120 90 目前钻头所在的深度 m 1828
加重钻杆内的平均流速Vi (m/s)
(m/s) 3.578956 钻杆内的临界流速Vic 7.272204 加重钻杆内的临界流速Vic(m/s) 14.58853 钻铤内的临界流速Vic (m/s) 1.383222 钻杆在裸眼井段内的临界流速Vic(m/s) 0.489453 钻杆在套管井段内的临界流速Vic(m/s) 1.383222 加重钻杆在裸眼井段内的临界流速Vic(m/s) 1.969611 钻铤在裸眼井段内的临界流速Vic(m/s) 447.3268 液流的喷射速度(m/s) 11.16116 0.65 钻头和马达负载的总压耗 (Mpa) 工作方式代号
钻井液的塑性粘度PV(mPa.s)
9.19 钻杆内径(mm) 25.4 加重钻具内径(mm) 52.5 钻铤内径(mm) 当量喷嘴直径 (mm) 喷嘴当量直径 (cm) 喷嘴总面积 (mm2) （kw) 喷嘴的压力降（MPa）
地面管汇的压耗 0.693099971 钻具内的循环总压耗 9.451602319 环空的循环总压耗 1.016462497 钻头压降 3.807217156 动力钻具的压耗 0
0.413212271 0.589017282 0.834258678 0.504304684 0.23255501 0.504304684 0.784669876 70.4794295 3.807217156 1
油气井水力学讲义 钻井水力设计有关的计算公式
钻井水力设计有关的计算公式一．钻柱内压耗钻柱公式 （一）、紊流的计算公式1．一般公式：dLV f P 22ρ=或52232d LQ f P πρ=式中：P - 压耗； f - 范宁阻力系数；ρ - 钻井液密度； Q - 排量 L - 管长； V - 平均流速量； d - 圆管直径。
⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=+==7/)]ln(75.1[50/]93.3)[ln(n b n a R a f ben 为泥浆流性指数n nn n nn K V d )413(8Re 21+=--ρ 或nnn n n nn K Q d )413(2Re 243572+=----ρπ2．应用公式∑==Ni G iiGp dL Q G P 1123式中： ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧+-=+-==⎪⎭⎫⎝⎛+=+-=--==-22543413575222321432143121b nb G b nb G k n n k b bn k nb b k k k aK G b nb b k k ρπN 值可以取4，即地面管汇（立管、软管，方钻杆）、钻杆、钻铤、接头。
（二）、层流的计算公式二．环空内压耗计算公式不同的环空段流态可能不同，需判断流态，分别按紊流和层流计算压耗。
1． 紊流压耗公式 1). 一般公式：p h D D LV f P -=22ρ 或 S D D LQ f P p h )(22-=ρ式中：Dh, Dp —井眼直径，钻柱外径；f, a, b 同上n n n p h n n n K V D D )312()(12Re )2()1(+-=--ρ 或 nnnp h n n Q S D D nn K ----+=221)()312(12Re ρ 2). 应用公式：∑=-=Mi K i K ip i h iK S D D L QK PA 11323)( nbb nb b b n n aK K ⎪⎭⎫⎝⎛+=--31212211ρ； 12+=nb K ； 223+-=b nb K2．层流压耗公式 1). 一般公式：np h p h D D n V n D D KL PA ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+-=)()12(44 或 np h ph S D D n Q n D D KLPA ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+-=)()12(44 2). 应用公式：∑=+-=Mi n i n i p i h i n S D D L Q K PA 111)( 式中：nn n K K ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=)12(441 三．钻头压降及喷嘴当量面积公式222559.513C A Q P b ρ=； 5.022559.513⎥⎦⎤⎢⎣⎡=C P Q A b ρ 式中 Pb —钻头压降，Mpa; Q —排量，I/S; ρ—泥浆密度，（g/cm 3）A —喷嘴总面积，mm 2; C —喷嘴流量系数，一般取0.95-0.96例题胜利油田渤南地区义4-4-13井为长裸眼钻进，即不下技术套管。
钻井各种计算公式
钻头水利参数计算公式：1、 钻头压降：dc QP eb 422827ρ= （MPa ） 2、冲击力：VF Q j02.1ρ= (N)3、 喷射速度：dV eQ201273=(m/s)4、 钻头水功率：d c QN eb 42305.809ρ= （KW ）5、比水功率：DNN b 21273井比＝ (W/mm 2)6、 上返速度：D DV Q221273杆井返＝- （m/s ）式中：ρ－钻井液密度 g/cm 3Q－排量 l/sc －流量系数，无因次，取0.95～0.98de －喷嘴当量直径 mmd d d de 2n 2221+⋯++= d n ：每个喷嘴直径 mmD 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm全角变化率计算公式：()()⎪⎭⎫ ⎝⎛∂+∂+∆=-∂-∂225sin 222b a b a b a L K abab ϕϕ 式中：a ∂ b ∂ －A 、B 两点井斜角；a ϕ b ϕ －A 、B 两点方位角套管强度校核：抗拉：安全系数 m ＝1.80（油层）；1.60～1.80（技套） 抗拉安全系数＝套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1.80 抗挤：安全系数：1.12510ν泥挤H P= 查套管抗挤强度P c ' P c'/P挤≥1.125按双轴应力校核：Hn P ccρ10=式中：P cc －拉力为T b 时的抗拉强度（kg/cm 2） ρ －钻井液密度（g/cm 3） H －计算点深度（m ） 其中：⎪⎭⎫⎝⎛--=T T KPP b b ccc K 223T b ：套管轴向拉力（即悬挂套管重量） kg P c ：无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2K ：计算系数 kg σs A K 2=A ：套管截面积 mm 2 σs ：套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下：J 55：45.7 N 80:63.5 P 110:87.9地层压力监测：⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=D W NT R R d m n c 0671.0lg 282.3lg (d c 指数)100417.04895.8105⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯-=H cn ddR d Rcmcnp= （压力系数）式中：T –钻时 min/m N –钻盘转数 r/minW －钻压 KN D －钻头直径 mmR n －地层水密度 g/cm 3 R m －泥浆密度 g/cm 3压漏实验：1、 地层破裂压力梯度：HPG Lm f 10008.9+=ρ KPa2、 最大允许泥浆密度：HP Lm 102max +=ρρ g/cm 3为安全，表层以下[]06.0max-=ρρm g/cm 3 技套以下[]12.0max-=ρρmg/cm 33、 最大允许关井套压：[]8.01000'max ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=gHm R a P P ρρ式中：P L －漏失压力（MPa ） PR－破裂压力（MPa ）ρm－原泥浆密度（g/cm 3） H －实验井深（m ）ρ'm ax－设计最大泥浆密度（g/cm 3） 10008.9mHP PL ρ+＝漏10008.9HmR P P ρ+=破井控有关计算：最大允许关井套压经验公式：表层套管[Pa]=11.5%×表层套管下深（m ）/10 MPa 技术套管[Pa]=18.5%×技术套管下深（m ）/10 MPa地层破裂压力梯度：HPG RR 1000=KPa/m最大允许关井套压：8.000981.01000max ⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=H H G P R a 套套ρ Mpa 最大允许钻井液密度：81.9'max G R=ρ－0.06 (表层)81.9'maxGR=ρ－0.12 （技套）套管在垂直作用下的伸长量：10724854.7-⨯-=∆LmL ρ式中：ρm －钻井液密度 g/cm 3 L ∆ －自重下的伸长 m L －套管原有长度 m 套管压缩距：()ρρmL LLE L 总钢固自-⨯=∆10式中：L ∆ －下缩距 m L自－自由段套管长度 mL固－水泥封固段套管长度 mL总－套管总长 mρ钢－钢的密度 7.85g/cm 3ρm－钻井液密度 g/cm 3E －钢的弹性系数 （2.1×106kg/cm 3）泥浆有关计算公式：1、加重剂用量计算公式：()rr r r r 重加原重原加加－＝-V W 式中：W 加 －所需加重剂重量 吨 V 原 －加重前的泥浆体积 米3r 原、r 重、r 加－加重前、加重后、加重材料比重 g/cm 32、泥浆循环一周时间：QT V V 60柱井-=式中：T －泥浆循环一周时间 分 V 井、V 柱 －井眼容积、钻柱体积 升 Q －泥浆泵排量 升/秒 3、井底温度计算公式：1680HT T += 式中：T 、T 0 －井底、井口循环温度 o C H －井深 米 4、配制泥浆所需粘土和水量计算：粘土量 ()rr r r r 水土水泥泥泥土－＝-V W 水量r土土泥水－＝W VQ 式中：W 土 －所需粘土的重量 吨 V 泥 －所需泥浆量 米3r 水、r 土、r 泥 －水、土和泥浆的比重 g/cm 3 Q 水 －所需水量 米35、降低比重所需加水量：()rrrrr水稀水稀原原水＝--VQ式中：Q水－所需水量米3V原－原泥浆体积米3r原、r稀、r水－原泥浆、稀释后泥浆和水的比重g/cm3。
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数据录入 1#喷嘴直径 （mm） 2#喷嘴直径 1.30 （mm） 3#喷嘴直径 钻井液300转读数 30 （mm） 4#喷嘴直径 钻井液600转读数 42 （mm） 5#喷嘴直径 钻井液3转读数 3 （mm） 6#喷嘴直径 井深（m） 500 （mm） 7#喷嘴直径 套管下深（m） 120 （mm） 8#喷嘴直径 套管内径（mm） 224.62 （mm） 9#喷嘴直径 喷嘴流量系数 0.98 （mm） 钻具结构录入 长 内径 名称 外径（mm） 度 （mm） （m 1#钻铤 158.75 71.44 100 2#钻铤 158.75 71.44 3#钻铤 158.75 71.44 1#钻杆 127 108.62 400 2#钻杆 127 108.62 3#钻杆 127 108.62 PDC钻头喷嘴计算 喷嘴直径 喷嘴编号# 14 （mm） 32 静切力（Pa） 塑性粘度 （mPa.S） 钻井泵排量 （L/S） 钻井液密度 （g/cm3) 11 11 11 11 11 计算结果 立管泵压（Mpa） 钻头喷嘴压降（Mpa） 循环压耗（Mpa） 套管鞋当量循环密度（g/cm3） 井底当量循环密度（g/cm3） 水眼当量直径（mm） 水眼总面积（mm2） 喷嘴水功率（KW） 功率利用率（%） 喷嘴喷射速度（m/h） 井眼尺 寸 （mm） 215.9 215.9 215.9 215.9 215.9 215.9 11.11 泥浆性能计算 喷嘴射流冲击力（N） 地面管汇压耗（Mpa） 总管内压力损失（Mpa） 总环空压力损失（Mpa） 比水功率（W/mm2） 临界返速（m/s）钻杆外 环空返速（m/S）钻铤外 环空返速（m/S）钻杆外 环空流态
5.35 3.20 2.15 1.30 1.35 24.60 475.17 102.51 59.86 67.34 2801.54 0.39 1.93 0.22 2.20 1.31 1.90 1.34
紊流
1.53 12.00
动切力 （86 21.00
流性指数n 稠度系数K（Pa.sn）
0.49 0.70
说明：
1、浅蓝色区域为数据填写区域，黄色区域为计算结果区域； 2、此计算参考《新编石油钻井工程实用技术手册》，主编：李诚铭，北京 中国知识出版社 2006年。
社
2006年。