循环压力计算
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。
自然循环原理及计算
这就是水循环计算的压差法。
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三、运动压头
也即，
Pyd=Ｈρxjｇ－Ｈρhug，Ｐa
Pyd＝△Ｐxj＋△Ｐss+ △Ｐfl 有效压头: Pe＝Ｐyd- (△Ｐss2+ △Ｐfl)
Pe＝ △Ｐxj 水循环计算的压头法。
四、影响循环推动力的因素
自然循环的实质是由重位压差造成的自然循环推动力 （即运动压头）克服了上升系统和下降系统的流动阻力， 推动工质在循环回路中流动。
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泡状流
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弹状流
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环 状 流（柱状流）
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二、蒸发管内汽水两相流的传热
1、蒸发管内的流型与传热的关系
在蒸发过程的各个阶段，蒸发管内的流型在不断变化。不 同的流型状态下，流体对管子壁面的热交换方式不同，冷却 能力也不同，即管内流体的放热系数在不断变化。放热系数 越大，管壁温度越接近工质温度。
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不同传热方式的传热系数
自然对流换热
空气 水
强制对流换热
气体 高压水蒸汽
水
相变换热
沸腾换热 凝结换热
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1～10 200～1000
20～100 500～3500 1000～15000
2500～35000 5000～25000
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亚临界压力自然循环锅炉，其水冷壁内工质的实际含汽 率接近临界含汽率xc,所以可能发生第二类传热恶化。 第二类传热恶化发生热负荷较低，发生时热负荷比第一 类传热恶化时低得多。
第九章自然循环原理及计算
2019年11月20日
二、蒸发管中汽水两相流的传热
3．自然循环锅炉传热恶化分析
1）第一类
• （1）发生条件：x较小或x<0（水欠热），q较高 • （2）特征：α2急剧降低，Δtz飞升很快 • （3）水循环正常可避免
2）第二类
• （1）发生条件：x较大，q不太高 • （2）特征：α2降低，Δtz飞升 • （3）超高压以下不易发生，亚临界压力易发生 • （4）注意事项：q不高时可发生；壁温周期性波动
2．上升管系统作用在联箱中心处的压力
p2 p0 ss gh pss
3．总压差
1）下降管系统总压差 p*xj p1 p0 xjgh pxj
2）上升管系统总压差 ps*s p2 p0 ss gh pss
4．水循环计算的压差法
pe pxj
四、影响循环推动力的因素
1．饱和水、汽密度差
锅炉压力↑→ ( ) ↓→ (xj ss ) ↓→pyd↓
2．上升管中含汽率
1）上升管受热↑→产汽量↑→
ss ↓→pyd↑
2）入口工质欠焓→多吸热沸腾→产汽量↓→pyd↓
3．循环回路高度
h↑→含汽段高度↑→pyd↑
2019年11月20日
4．均匀受热垂直上升蒸发管中 两相流流型及传热工况
区域 A
B
C
D
E
F
G
流型 单相水 壁面汽泡 汽泡状 弹状 环状 带液滴环状 雾状
传热 对流 过冷核态 饱和核态沸腾 强制水膜对流 沸腾
含水 不足
工质 低于饱 壁面水饱和 全部达到饱和温度 温度 和温度 温度，管中
心欠热
管壁 稍高于 高于饱和温度 温度 水温
循环水回水压力计算
循环水回水压力计算
循环水回水压力计算是通过计算系统的水泵功率、水流速度和管道截面积等参数来确定回水压力的方法。
首先，需要测量或得到循环水系统中的水泵功率，单位为千瓦。
水泵功率是指水泵提供给循环水流动所需的能量。
其次，需要测量或得到循环水的流速，单位为米/秒。
流速是指单位时间内通过管道截面积的水流量。
然后，需要计算循环水系统中的管道截面积，单位为平方米。
管道截面积是指管道横截面的面积，可通过测量管道的内径或外径来计算。
最后，根据以下公式来计算循环水回水压力：
回水压力 = 水泵功率 / (水流速度 * 管道截面积)
其中，回水压力的单位为帕斯卡（Pa），水泵功率的单位为千瓦（kW），水流速度的单位为米/秒（m/s），管道截面积的单位为平方米（m^2）。
通过以上计算步骤，可以得到循环水回水压力的数值。
压井计算公式
井控公式1.静液压力：P=0.00981ρ H MPa ρ-密度g/cm3；H-井深 m。
例:井深3000米，钻井液密度1.3 g/cm3，求：井底静液压力。
解：P=0.00981*1.3*3000=38.26 MPa2,压力梯度： G=P/H=9.81ρ kPa/m =0.0098ρMPa；例：井深3600米处，密度1.5 g/cm3，计算井静液压力梯度。
解：G=0.0098*1.5=0.0147MPa=14.7kPa/m3.最大允许关井套压 Pamax =（ρ破密度－ρm）0.0098H MPa H—地层破裂压力试验层（套管鞋）垂深，m。
Ρm—井密度 g/cm3例;已知密度1.27 g/cm3,套管鞋深度1067米，压力当量密度1.71 g/cm3，求：最大允许关井套压解; Pamax =（1.71－1.27）0.0098*1067=4.6 MPa4.压井时（极限）关井套压 Pamax =（ρ破密度－ρ压）0.0098H MPaΡ压—压井密度 g/cm3 （例题略）5.溢流在环空中占据的高度 hw=ΔV/Va mΔV—钻井液增量(溢流)，m3；Va—溢流所在位置井眼环空容积，m3/m。
6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm- (Pa-Pd)/0.0098 hw g/cm3；ρm—当前井泥浆密度，g/cm3；Pa —关井套压，MPa；Pd —关井立压，MPa。
如果ρw在0.12～0.36g/cm3之间，则为天然气溢流。
如果ρw在0.36～1.07g/cm3之间，则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在1.07～1.20g/cm3之间，则为盐水溢流。
7.地层压力 Pp =Pd＋ρm gHPd —关井立压，MPa。
ρm—钻具钻井液密度，g/cm38.压井密度ρ压=ρm＋Pd/gH9、(1)初始循环压力 =低泵速泵压＋关井立压注：在知道关井套压，不清楚低泵速泵压和关井立压情况下，求初始循环压力方法：（1）缓慢开节流阀开泵，控制套压=关井套压（2）排量达到压井排量时，保持套压=关井套压，此时立管压力=初始循环压力。
工程师法压井基础知识
工程师法压井（节流循环法）基础知识一、压井基本数据计算：1、判断溢流类型(1)首先计算溢流在环空中占据的高度h w=△V/V ah w一溢流在环空中占据的高度， m；△V一钻井液增量，㎡；V a一溢流所在位置井眼单位环空容积，m3/m。
(2)计算溢流物的密度ρw=ρm-（P a-P d）/0.00981 h wρw一溢流物的密度，g/cm3；ρm一当前井内泥浆密度， g/cm3；P a一关井套压, MPa;P d一关井立压, MPa。
如果ρw在0. 12-0. 36g/cm之间, 则为天然气溢流。
如果ρw在0. 36-1. 07g/cm之间, 则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在1. 07-1. 20g/cm之间, 则为盐水溢流。
2、地层压力P p=P d+ρm gH3、压井钻井液密度ρk=ρm+P d/gHρk一压井液密度，g/cm3；压井钻井液密度的最后确定要根据溢流物类型考虑安全附加值, 同时其计算结果要适当取大。
4、初始循环压力压井钻井液刚开始泵入钻柱时的立管压力称为初始循环压力。
PTi=Pd+PLPTi一初始循环压力，MPa；PL一低泵速泵压, 即压井排量下的泵压，MPa；5、终了循环压力压井钻井液到达钻头时的立管压力称为终了循环压力。
P Tf=(ρk/ρm)P L6、压井钻井液从地面到达钻头的时间t d=1000V d/60Qt d一压井钻井液从地面到达钻头的时间，min；V d一钻具内容积，m2；Q一压井排量(地泵冲试验排量）, 1/s ；7、压井钻井液从钻头到达地面的时间t a=1000V a/60Qt a一压井钻井液从钻头到达地面的时间, min；V a一环空容积, m2；二、压井方法：工程师法压井工程师法压井是指发现溢流关并后，先配制压井钻井液，然后将配制好的压井液直接泵入井内，在一个循环周内同时将溢流排除并重建压力平衡的方法，在压井过程中保持井底压力不变。
1、压井步骤(1)录取关井资料，计算压井数据，填写压井施工单。
压井计算公式
井控公式1.静液压力：P=0.00981ρ H MPa ρ-密度g/cm3；H-井深 m。
例:井深3000米，钻井液密度1.3 g/cm3，求：井底静液压力。
解：P=0.00981*1.3*3000=38.26 MPa2,压力梯度： G=P/H=9.81ρ kPa/m =0.0098ρMPa；例：井深3600米处，密度1.5 g/cm3，计算井内静液压力梯度。
解：G=0.0098*1.5=0.0147MPa=14.7kPa/m3.最大允许关井套压 Pamax =（ρ破密度－ρm）0.0098H MPa H—地层破裂压力试验层（套管鞋）垂深，m。
Ρm—井内密度 g/cm3例;已知密度1.27 g/cm3,套管鞋深度1067米，压力当量密度1.71 g/cm3，求：最大允许关井套压解; Pamax =（1.71－1.27）0.0098*1067=4.6 MPa4.压井时（极限）关井套压 Pamax =（ρ破密度－ρ压）0.0098H MPaΡ压—压井密度 g/cm3 （例题略）5.溢流在环空中占据的高度 hw=ΔV/Va mΔV—钻井液增量(溢流)，m3；Va—溢流所在位置井眼环空容积，m3/m。
6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm- (Pa-Pd)/0.0098 hw g/cm3；ρm—当前井内泥浆密度，g/cm3；Pa —关井套压，MPa；Pd —关井立压，MPa。
如果ρw在0.12～0.36g/cm3之间，则为天然气溢流。
如果ρw在0.36～1.07g/cm3之间，则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在1.07～1.20g/cm3之间，则为盐水溢流。
7.地层压力 Pp =Pd＋ρm gHPd —关井立压，MPa。
ρm—钻具内钻井液密度，g/cm38.压井密度ρ压=ρm＋Pd/gH9、(1)初始循环压力 =低泵速泵压＋关井立压注：在知道关井套压，不清楚低泵速泵压和关井立压情况下，求初始循环压力方法：（1）缓慢开节流阀开泵，控制套压=关井套压（2）排量达到压井排量时，保持套压=关井套压，此时立管压力=初始循环压力。
井下各种压力概念及相互关系
由于抽汲压力的影响，提钻时的井底压力会下降，导致
很多井在正常钻进时井底压力能够平衡地层压力，而提钻时发
生溢流。因此，提钻时要事先判断并注意减小抽汲压力的影响。
下钻时，井底压力=静液压力＋激动压力
由于激动压力的产生，使得下钻时的井底压力增大，虽
第二章 井下各种压力概念及相互关系
一、静液压力 1、静液压力和静液压力梯度的定义 静液压力是由静止液体的重力产生的压力。其大小取决 于液体的密度和液体的垂直高度，与液柱的横向尺寸及形状无 关。 静液压力梯度是指每增加单位垂直深度静液压力的变化量。 静液压力梯度受液体密度的影响和含盐浓度、气体的浓度以及 温度梯度的影响。含盐浓度高会使静液压力梯度增大，溶解气 体量增加和温度增高则会使静液压力梯度减小。
.
十、井底压力
在钻井作业中，始终有压力作用于井底，主要来自于钻
井液的静液压力。同时，将钻井液沿环空向上泵送时所消耗
的泵压也作用于井底，即循环钻井液时的环空压耗。其它还
有侵入井内的地层流体的压力、激动压力、抽汲压力、地面
回压等。井底压力就是指地面和井内各种压力作用在井底的
总压力。在不同作业情况下，井底压力是不一样的。
液密度。
.
.
2、当量钻井液密度的计算
e
P
0.0098H1
式中：P—压力，MPa 例3 井深2800m，钻井液密度1.24g/cm3，下钻时存 在一个1.76MPa的激动压力作用于井底，计算井底压力及 当量钻井液密度。
解：井底压力P=1.24×0.00981×2800＋1.76=35.82 MPa
正常循环时，井底压力=静液压力＋环空压耗 井内流体循环时，环空压耗会使井底压力增加，过大的 循环压耗可能漏失；一旦停止循环，循环压耗突然消失会使井 底压力下降，同样影响井内的压力平衡。 节流循环时，井底压力=静液压力＋环空压力损失＋节 流阀回压 节流循环除气或压井循环时，通过调节节流阀的不同开 关程度，形成一定的井口回压，保持井底压力平衡地层压力。 提钻时，井底压力=静液压力－抽汲压力
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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
30 m 泵排量
5"钻杆内径
108.6 mm 5"钻杆外径
5.5"钻杆内径
121.4 mm 5.5"钻杆外径
加重钻杆内径
78 mm 加重钻杆外径
6-1/4"钻铤内径
71.4 mm 6-1/4"钻铤外径
7"钻铤内径
71.4 mm 7"钻铤外径
8"钻铤内径
71.4 mm 8"钻铤外径
mm
m 1.24 g/cm3
20 mpa*s 59 l/s 127 mm 139.7 mm 127 mm 158.8 mm 178 mm 203 mm 228.6 mm 441 mm 0.016019455 MPa 0 MPa 0.000888821 MPa 0.001093716 MPa 0 MPa 0.001050465 MPa 0.000734508 MPa 0.019786966 MPa 2.385293495 MPa 58.14315594 m/s 0.44 m/s 0.52 m/s 0.48 m/s 1203.60 KW 11.54 % 20.4 MPa
0.41 m/s
V返6.25"DC：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V返5.5"DP：
0.42 m/s
V返9"DC：
V返HDP：
0.41 m/s
V返8"DC：
钻头水功：
138.92 KW 泵的实用功率：
比水功率：
0.89 W/mm2 功率利用率：
冲击力：
4253.75 N
实际泵压：
mm
mm
mm
mm
mm 444.5 mm
1800 m