循环流动压耗计算
循环流动压耗计算
0 . 8 0 . 2 me
0 . 80 . 2 0 . 80 . 2 1 . 8 m e m e P 0 . 1 6 4 0 . 1 8 2 L Q c c 4 . 8 3 1 . 8 d ( D D ) ( D D ) c i h c h c
m :钻 杆 压 耗 系 数 ；
3. 循环管路的压耗系数
⑶ 钻铤段压力降
0 . 1 6 4 钻铤内压力降： P c i
钻铤外压力降： P 0 . 1 8 2 c a 钻铤段压力降：
d
0 . 8 0 . 2 m e 4 . 8 c i
1 . 8 L Q c
1 . 8 L Q 3 1 . 8 c ( DD )( DD ) h c h c
1 . 8
L H L p c
Pm （ H K L ） Q l gK c m c
1 . 8
L L p H c
3. 循环管路的压耗系数
⑷ 循环管路压耗系数
1 . 8 Pm （ H K K m L ） Q l g c c
令：
n K K m L g c c
K :钻 铤 压 耗 系 数 ； c
L L p H c
3. 循环管路的压耗系数
⑷ 循环管路压耗系数
P P P 循环管路压耗： P l g p c
P K Qm L QK l g p cQ
1 . 8 1 . 8 1 . 8
P （ Km L KQ ） l g p c
一、泥浆泵的工作状态 1. 等泵压工作方式 当 Q<Qr 时（调节泵冲数）， 若要 Ns=Nr， 则必须使 Ps>Pr， 不允许！
只能保持 Ps=Pr，
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；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mm1 12.2 76.2 13.7 50.8 1.2 50.8 12.2 57.2 1.02 12.2 88.9 16.8 63.5 1.5 57.2 12.2 82.6 0.363 13.7 101.6 16.8 76.2 1.5 57.2 12.2 82.6 0.224 13.7 101.6 16.8 76.2 1.8 76.2 12.2 101.6 0.152、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×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。
有关泵压计算的相关公式
有关泵压计算的相关公式有关泵压计算的相关公式（可供参考）为响应公司提速提效工作安排，发挥高压喷射钻井优势，特对钻井泵压计算的有关方法进行总结，供公司内部参考。
此公式分为理论计算方法和实测方法，理论计算方法一般来说太繁琐，实测方法简单易行。
理论计算法一、钻头压力降△P b△P b = K b×Q2△P b—钻头（喷嘴）压力降，MPaQ—钻井液流量，即排量，L/SK b—钻头（喷嘴）压降系数，无因次量K b=554.4ρ／A2Jρ—钻井液密度，g/cm3A J—喷嘴截面积，mm2可近似计算△P b =890ρQ2／（d21+ d22 + ……+d2n）2d1、d2、……d n—喷嘴直径，mm二、地面管汇压力损耗△P g△P g=K g×Q1.8△P g—地面管汇压力损耗，MPaK g—地面管汇压力损耗系数K g=3.767×ρ0.8×μ0.2pvμpv=θ600－θ300，mPa.s其中，θ600、θ300分别为旋转粘度计600r/min，300r/min的读数。
三、循环压力损耗△P cs=△P pi +△P ci +△P pa +△P ca（一）管内循环压力损耗1、钻杆内△P pi△P pi=K pi×L p×Q1.8其中K pi =7628×ρ0.8×μ0.2pv／d4.8pi△P pi—钻杆内循环压力损耗，MPaK pi—钻杆内循环压力损耗系数，无因次量L p—钻杆长度，md pi—钻杆内径，mm2、钻铤内△P ci△P ci=K ci×L c×Q1.8其中K ci =7628×ρ0.8×μ0.2pv／d4.8ci△P ci—钻铤内循环压力损耗，MPaK ci—钻铤内循环压力损耗系数，无因次量L c—钻铤长度，md ci—钻铤内径，mm（二）管外循环压力损耗1、钻杆外△P pa△P pa=K pa×L p×Q1.8K pa =7628×ρ0.8×μ0.2pv／（d h- d p）3（d h+d p）1.8△P pa—钻杆外循环压力损耗，MPaK pa—钻杆外循环压力损耗系数，无因次量d h—井眼直径，mmd p—钻杆外径，mm2、钻铤外△P ca△P ca=K ca×L c×Q1.8K ca =7628×ρ0.8×μ0.2pv／（d h- d c）3（d h+d c）1.8△P ca—钻杆外循环压力损耗，MPaK ca—钻杆外循环压力损耗系数，无因次量d h—井眼直径，mmd c—钻铤外径，mm最后计算泵压：P=△P b +△P g +△P cs钻井液环空返速：V a=1273Q／（d h2- d p2）岩屑滑落速度：V s=0.071d rc（ρrc-ρ）0.667／（ρ×μf）0.333 d rc—岩屑直径，mmρrc—岩屑密度，g/cm3（一般取值2.5 g/cm3）μf—视粘度，mPa.sμf =μpv+0.112［τyp（d h- d p）／V a］τyp—屈服值（动切力），Pa。
循环压力计算
P铤内7''
0 MPa P铤外7''
P铤内8''
1.93206113 MPa P铤外8''
P铤内9''
0.757393625 MPa P铤外9''
循环压耗
17.92103218 MPa 环空压耗
钻头压降
2.35458308 MPa P扶正器外
总压降
20.27561526 MPa 喷射速度
V返5"DP：
9"钻铤内径
76.2 mm 9"钻铤外径
扶正块长
0.68 m 扶正块外径
P杆内5''
7.95289043 MPa P杆外5''
P杆内5.5''
0 MPa P杆外5.5''
P加重钻杆内 1.941013747 MPa P加重钻杆外
P铤内6-1/4''
2.932592787 MPa P铤外6-1/4''
压力计算
水眼1#
22 mm 水眼5#
水眼2#
18 mm 水眼6#
水眼3#
22 mm 水眼7#
水眼4#
mm 水眼8#
水眼总面积
1014.7368
5"钻杆长
1550 m 井眼直径
5.5"钻杆长
0 m 井深
加重钻杆长
86 m 套管直径
6-1/4"钻铤长
85 m 套管下深
7"钻铤长
0 m 泥浆比重
8"钻铤长
56 m 塑性粘度
9"钻铤长
浅谈钻完井作业中的循环压耗及当量井径
浅谈钻完井作业中的循环压耗及当量井径摘要：泵压、排量、扭矩、钻压、游车悬重、返出流量是在钻井过程中判断井下情况的最主要的参数。
通过上述参数的变化，不仅可以判断出井下钻具工作是否正常，而且可以初步判断井下复杂情况。
本文在现有计算循环压耗公式的基础上，计算出每口井的当量井径。
当量井径是一个虚拟量，其变化可以反映出泥浆性能、井眼清洁情况。
在井下动力钻具和钻头情况正常的条件下，通过对比邻井的当量井径，来判断泵压和机械钻速是否正常，并结合BZ25-1 C/F平台的钻井数据，证明使用当量井径定量地判断井下情况的可行性。
关键词：当量井径泥浆机械钻速泵压循环1、前言循环系统压力损耗的计算是一个非常复杂的问题。
一方面钻井液是一种非牛顿流体，其流变性变化较大，有多种流型；另一方面钻井液循环系统各部分的尺寸不同，在同一排量下，各部分的流态也不同；且钻井过程中钻柱在井内是旋转的，钻井液在钻柱内和环空中的流动并不是纯粹的轴向流动。
因此，在工程计算上要在精度允许的范围内对循环系统的流动问题进行了适当简化。
2、计算：循环系统的压耗主要是在钻柱内部，环空压耗在数值上较小，整个循环系统全按紊流流态计算，在工程上是可以保证足够精度的。
另外，在紊流流态下，钻井液流动的剪切速率较高，高剪切速率条件下，不同流动形态钻井液的流变性比较接近，将钻井液都看作是宾汉流体，在工程计算中也可以达到足够的精度。
下面以BZ25-1 C1w井8-1/2”井眼计算为例计算井眼循环压耗：C1w8-1/2”井眼钻具组合：8-1/2”＋X/O＋6-3/4”PDM＋8-1/8”STB＋6-1/2”NMDC＋6-1/2”MWD＋6-1/2”NMDC ＋6-1/2”F/V＋6-3/4”（F/J+JAR）＋HWDP14＋5”DP钻至井深4012米时的C1w钻井参数：泵压20.7Mpa；钻头水眼18×3＋16×3；泵速105SPM；钻井泵每冲排量19.575L。
循环水动态水压计算公式
循环水动态水压计算公式水压是指水对于物体表面的压力，是由于水的重力和惯性作用所产生的。
在工程和科学领域中，计算水压是非常重要的，特别是在设计水利工程、海洋工程和水下设备时。
循环水动态水压计算公式是计算水压的一种方法，它可以帮助工程师和科学家更准确地预测水压的大小，从而设计出更加安全可靠的工程和设备。
循环水动态水压计算公式是根据流体力学原理和流体静力学原理推导而来的。
在计算水压时，我们需要考虑流体的密度、流速、流体高度等因素，这些因素都会影响水压的大小。
循环水动态水压计算公式可以综合考虑这些因素，从而更加准确地计算出水压的大小。
循环水动态水压计算公式的具体形式如下：P = 0.5 ρ v^2。
其中，P表示水压，单位为帕斯卡（Pa）；ρ表示水的密度，单位为千克/立方米（kg/m^3）；v表示流体的流速，单位为米/秒（m/s）。
从这个公式可以看出，水压与水的密度和流速的平方成正比。
也就是说，当水的密度或流速增大时，水压也会增大。
这就是为什么在高海拔地区或者水流湍急的地方，水压会比较大的原因。
循环水动态水压计算公式的应用非常广泛。
在水利工程中，工程师可以利用这个公式来计算水坝、水闸、水泵等设施所受的水压，从而设计出更加安全可靠的工程。
在海洋工程中，科学家可以利用这个公式来计算海底管道、海洋平台等设施所受的水压，从而确保这些设施能够在海洋环境中正常运行。
在水下设备中，工程师可以利用这个公式来计算潜水艇、潜水器等设备所受的水压，从而确保这些设备能够在水下正常运行。
除了以上的应用，循环水动态水压计算公式还可以帮助我们更好地理解水压的特性。
通过这个公式，我们可以发现水压与水的密度和流速的平方成正比的关系，这对于我们深入理解水压的形成机理非常有帮助。
同时，这个公式也可以帮助我们预测水压的变化趋势，从而更好地保护水利工程、海洋工程和水下设备。
然而，需要注意的是，循环水动态水压计算公式虽然可以帮助我们计算水压，但在实际应用中还需要考虑其他因素。
连续管钻井循环压耗的计算
连续管钻井循环压耗的计算
米远祝;罗跃;黄志明
【期刊名称】《石油天然气学报》
【年(卷),期】2017(039)006
【摘要】以辽河油田某区块作为研究对象，以该区块的地质情况、连续管钻机的性能参数等作为计算依据，对连续管钻井中各段压耗包括连续管盘管压耗、连续管直管压耗、环空压耗以及总循环压耗进行了相应的计算，重点探讨了钻井液流量Q，稠度系数K以及流性指数n对连续管循环压耗的影响。
根据计算结果，结合实践经验，初步确定了连续管钻井液的流变性能参数。
理论计算结果表明，对于水基无固相钻井液而言，Q值选择在0．01m3／s左右，n值选择在0．4-0．5，难选择在0.7-1．0Pa·sn较为合适。
这些计算的理论分析可为连续管钻井液的设计提供一定的理论依据。
【总页数】12页(P67-78)
【作者】米远祝;罗跃;黄志明
【作者单位】长江大学化学与环境工程学院湖北荆州;长江大学化学与环境工程学院湖北荆州;长江大学化学与环境工程学院湖北荆州
【正文语种】中文
【中图分类】TE249
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4.喷射钻井中循环压耗计算及循环排量的确定 [J], 龙之辉
5.连续管钻井循环压耗的计算 [J], 米远祝[1];罗跃[1];黄志明[1]
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Kl: 循环压耗系数；
Lp H Lc
3. 循环管路的压耗系数
思考：
➢当泥浆性能改变后如何对m，n，Kl 进行修正？ ➢如何实测循环管路压耗系数？
Lp H Lc
作业：
Page 171~Page 172： 5， 6， 7题
f ：管壁与流体之间的摩擦系数；
rw
di 4
（管内）
rw：管路水力半径；
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 1. 循环压耗的理论计算
管内流压耗：
Pl
2
f
L V 2
di
环空流压耗：
2 f L V 2
Pl (Dh D)
循环压耗计算的关键：流体与管壁的摩擦系数 f
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 1. 循环压耗的理论计算 （2）摩擦系数的计算 A 摩擦系数的影响因素
钻具内压耗：Pi （钻杆内，钻铤内）
钻头压耗：Pbit
环空压耗：Pa
（钻杆外环空，钻铤外环空）
钻进循环流动
二、水功率传递的基本原理 水功率传递原理：
Ps Pg Pi Pa Pbit Ns Ng Ni Na Nbit
泵压分配关系 泵功率分配关系
令： Pl Pg Pi Pa
Ps Pl Pbit
不可能！
只能保持 Ns=Nr，
等功率工作方式
钻进循环流动
一、泥浆泵的工作状态 3. 泵压、泵功率关系曲线
结论： 从获得高泵压、高功率 来讲，排量应尽可能选 缸套的额的排量。
钻进循环流动
二、水功率传递的基本原理 钻井液循环流动路线：
设1—1断面参数为：P1，V1 2—2断面参数为：P2，V2
由能量平衡原理得：
钻进循环流动
C 紊流时摩擦系数的计算 ➢紊流状态下，尚未找到摩擦系数与雷诺数的准确函数关系。
➢研究结果表明：所有流型的流体在紊流状态下都表现出与 牛顿液相同的规律。
紊流状态下牛顿液摩擦系数计算：
求雷诺数
查图表得摩擦系数
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 2. 循环压耗的实际计算 ⑴ 钻井循环管路中的流态
Nr Pr Qr
钻进循环流动
一、泥浆泵的工作状态 1. 等泵压工作方式 当 Q<Qr 时（调节泵冲数），
若要 Ns=Nr， 则必须使 Ps>Pr， 不允许！
只能保持 Ps=Pr，
等泵压工作方式
钻进循环流动
一、泥浆泵的工作状态 2. 等功率工作方式 当 Q>Qr 时，
若使Ps=Pr， 则 Ns>Nr，
Q1.8
令：
m
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 pi
0.182 (Dh
0.8 0.2 me
Dp )3 (Dh
Dp )1.8
Pp m Lp Q1.8
m: 钻杆压耗系数；
3. 循环管路的压耗系数
⑶ 钻铤段压力降 钻铤内压力降：
Pci
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 ci
三、钻井液循环流动压耗计算 2. 循环压耗的实际计算 各物理量量纲：
Pl : 压耗，帕；
DH: 井眼直径，米；
D: 钻具外径，米； L : 管路长度，米； Q : 循环排量，米3 /秒；
di: 钻具内径，米；
e : 泥浆当量紊流粘度，帕 秒； m : 泥浆密度，千克/米3；
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 3. 循环管路的压耗系数 由循环压耗计算公式可知：
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 2. 循环压耗的实际计算 ⑵ 摩擦系数 f 计算
认为泥浆属于宾汉液，雷诺数计算为：
Re
di V e
（管内流）
Re
(Dh D) V e
式中：
e＝
s
3.2
（环空流）
ηs 塑性粘度 ηe 当量紊流粘度
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 2. 循环压耗的实际计算
Q Lp H Lc
Pl （m H Kg Kc m Lc）Q1.8
Lp H Lc
3. 循环管路的压耗系数
⑷ 循环管路压耗系数
Pl （m H Kg Kc m Lc）Q1.8
令： n Kg Kc m Lc Pl （m H n）Q1.8
令： Kl m H n
Pl Kl Q1.8
⑶ 循环压耗的计算
Pl
0.164
0.8 m
e0.2 L Q1.8
d 4.8 i
Pl
0.182
0.8 m
e0.2 L Q1.8
d 4.8 i
（内平钻杆管内流） （贯眼钻杆管内流）
Pl
0.182
0.8 m
e0.2
L
(Dh D)3 (Dh
Q1.8 D)1.8
（环空流）
钻进循环流动
Dc )3 (Dh
Dc )1.8
Lc
Pc Kc Q1.8
Kc: 钻铤压耗系数；
Lp H Lc
3. 循环管路的压耗系数
⑷ 循环管路压耗系数
循环管路压耗： Pl Pg Pp Pc
Pl Kg Q1.8 m Lp Q1.8 Kc Q1.8 Pl （Kg m Lp Kc）Q1.8
⑶ 钻铤段压力降
钻铤段压力降：
Pc
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 ci
0.182 (Dh
0.8 0.2 me
Dc )3(Dh
Dc )1.8
Lc
Q1.8
令：
Kc
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 ci
0.182 (Dh
0.8 0.2 me
Pl Q1.8
Kl: 循环压耗系数；
Kl =？
Pl Kl Q1.8
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 3. 循环管路的压耗系数
⑴ 地面管汇压力降
Pg
0.164
0.8 m
0.2 e
Lg
d 4.8 g
Q1.8
令：
Kg
0.164
0.8 m
0.2 e
d 4.8 g
Lg
Pg Kg Q1.8 Kg: 地面管汇压耗系数；
0.182 (Dh
0.8 0.2 me
Dp )3 (Dh Dp )1.8
Lp
Q1.8
3. 循环管路的压耗系数
⑵ 钻杆段压力降
钻杆段压力降：
Pp
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 pi
0.182 (Dh
0.8 0.2 me
Dp )3 (Dh
Dp )1.8
Lp
Nl Ng Ni Na
Ns Nl Nbit
结论：在泵功率一定的情况下，尽量减小循环压耗， 是提高钻头水力参数的唯一途径。
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 1. 循环压耗的理论计算 （1）计算原理
由能量守恒原理：
Pl
P1
P2
V 2
2g
其中： f L
rw
rw
(Dh 4
D)
（环空）
3. 循环管路的压耗系数
⑵ 钻杆段压力降
钻杆内压力降：
Ppi
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 pi
Lp
Q1.8
钻杆外压力降：
Ppa
0.182
(DhLeabharlann 0.8 0.2 meDp )3(Dh
Dp )1.8
Lp
Q1.8
钻杆段压力降：
Pp
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 pi
➢摩擦系数是雷诺数的函数； f F (Re )
➢摩擦系数与雷诺数的函数关系与泥浆的流态有关；
➢雷诺数与泥浆的流变性有关，泥浆的流型不同， 雷诺数的计算方法不同；
钻进循环流动
B 层流时摩擦系数的计算（牛顿液） 摩擦系数； f 16 （管内流）
Re f 24 （环空流）
Re
雷诺数计算：
Re
di
管内流
紊流
环空流 喷嘴处
层流，紊流过渡带 紊流
考虑方法：认为泥浆在整个循环管路中均为紊流。
钻进循环流动
三、钻井液循环流动压耗计算 2. 循环压耗的实际计算
⑵ 摩擦系数 f 计算
实验研究表明：
f
1
R 0.15~0.25 e
钻井中取：
f
A R 0.2
e
内平钻柱内： A 0.053 贯眼钻柱内，环空： A 0.059
第四章 钻进循环流动
钻进循环流动
钻井液循环流动路线： 泥浆罐（池） 泥浆泵 地面高压管汇 钻柱内 钻头 环空
钻进循环流动
一、泥浆泵的工作状态 泵的工作参数： 1. 泵的额定功率 Nr： 泵能输出的最大水功率。 2. 泵的额定泵压 Pr： 缸套的最大允许压力。 3. 泵的额定排量 Qr： 当泵的实际水功率等于额定功率，实际泵压等于额定 泵压时，泵的排量。
Lc
Q1.8
钻铤外压力降：
Pca
0.182 (Dh
0.8 0.2 me
Dc )3(Dh
Dc )1.8
Lc
Q1.8
钻铤段压力降：
Pc
0.164
0.8 0.2 me d 4.8 ci
0.182
(Dh
0.8 0.2 me
Dc )3 (Dh
Dc )1.8
Lc
Q1.8
3. 循环管路的压耗系数
V
（管内流）
Re
(Dh
D) V
（环空流）
钻进循环流动
B 层流时摩擦系数的计算（宾汉液） 摩擦系数； f 16 （管内流）