钻具受力计算(drillnew)
石油钻井各种计算公式
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 b21273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：()()⎪⎭⎫ ⎝⎛∂+∂+∆=-∂-∂225sin222b 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 σsAK 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：⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=DW NT R R d m n c 0671.0lg 282.3lg (d c 指数)100417.04895.8105⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯-=H cnddR d R cmcnp =（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 Lmf 10008.9+=ρ KPa2、最大允许泥浆密度：HP Lm102max+=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）10008.9mH P P L 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 mL －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 m L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：1680H T 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： ()rr r r r 水稀水稀原原水＝--V Q式中：Q 水 －所需水量 米3 V 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/cm 3。
钻具容积及水力计算
H钻头:循环钻井时钻头深度 6230.00 环空容积,m3
138.06
喷嘴直径(cm)6
0.00
射流速度(m/s)(de计算) 0.00
41.04
4.56
114.20
5″ DP*108.62
4.19
13.35
9.16
141.90
8″ DC*71.44
28.42
32.43
4.01
122.80
28.94
5″ WDP*76.20
9.36
13.97
4.61
5″ DP*108.62
4.19
13.35
9.16
62.70 62.70
9″ DC*76.20
31/2DP 31/2DP 31/2DP 23/8DP 23/8DP 31/2DP 31/2DP
19.38 31/2DP
12.90
11.80 12.30 12.90 9.40 8.60 11.80 12.30
12.90
61/4DC
43/4DC 43/4DC 43/4DC 31/2DC 31/2DC 43/4DC 43/4DC
95/8*13.8 4
95/8*11.9 9
12.72 11.28 10.01 10.18 8.91
90.80 90.65 90.65 47.10 47.10
78.08 5″DP 79.37 5″DP 80.63 5″DP 36.92 5″DP 38.19 5″DP
64.80 66.10 67.30 23.60 24.90
流体比重与流体种类关系:μ=0.12--0.36g/cm3(天然气溢流).μ=0.37--0.60g/cm
(7)关井极限套压:P套关极＜0.00981*H套鞋(r破-r井).
钻井用钻计算公式
钻井用钻计算公式钻井是石油勘探和开发中的重要环节，而钻头是钻井中最关键的工具之一。
在钻井中，钻头的选择和设计是至关重要的，而钻头的性能和使用寿命则需要通过一些计算公式来进行评估和预测。
钻井用钻头的性能评价主要包括钻进速度、钻头的磨损和钻头的寿命等。
而这些性能参数的计算和预测需要通过一些公式来进行。
首先，钻进速度是评价钻头性能的重要指标之一。
钻进速度受到许多因素的影响，比如钻头的类型、地层的性质、钻井液的性能等。
一般来说，钻进速度可以通过以下公式进行计算：V = (RPM × D) / (1056 × N)。
其中，V为钻进速度（ft/min），RPM为转速（转/分钟），D为钻头直径（英寸），N为钻头的刃数。
通过这个公式，可以初步评估钻头的性能，选择合适的转速和钻头直径，以提高钻进效率。
其次，钻头的磨损是钻井中需要重点关注的问题。
钻头的磨损会影响钻进速度和钻头的寿命，因此需要通过一些公式来进行评估和预测。
钻头的磨损主要受到地层的硬度、钻头的材料和设计等因素的影响。
一般来说，钻头的磨损可以通过以下公式进行计算：WOB = (f × D × L × ROP) / (CS × 100)。
其中，WOB为钻压（lbs），f为地层硬度系数，D为钻头直径（英寸），L为钻进长度（英尺），ROP为钻进速度（ft/min），CS为钻头的抗磨损系数。
通过这个公式，可以初步评估钻头的磨损情况，选择合适的钻压和钻进速度，以延长钻头的使用寿命。
最后，钻头的寿命是评价钻头性能的关键指标之一。
钻头的寿命受到许多因素的影响，比如钻头的设计、材料、使用条件等。
一般来说，钻头的寿命可以通过以下公式进行计算：T = (A × L) / (ROP × N)。
其中，T为钻头的寿命（小时），A为钻头的磨损系数，L为钻进长度（英尺），ROP为钻进速度（ft/min），N为钻头的刃数。
石油钻井钻头钻压计算方法
石油钻井钻头钻压计算方法English:The calculation of drilling pressure for oil well drilling involves several key parameters. One of the main factors to consider is the hydraulic pressure required to overcome the formation pressure and maintain well control. This can be calculated using the formula: P = (F + W) ÷ A, where P is the pressure, F is the force required to overcome the formation pressure, W is the weight of the drill string, and A is the area of the borehole. Additionally, the pressure loss due to friction within the drill string and annulus must be calculated using the Darcy-Weisbach equation. The total pressure required for drilling can then be determined by summing the hydraulic pressure and the pressure loss due to friction. It is important to account for other factors such as gas influx, fluid density, and wellbore instability when calculating the drilling pressure. These parameters can significantly affect the overall drilling process and must be carefully considered.中文翻译:石油钻井的钻井压力计算涉及几个关键参数。
钻具的受力分析
五、水平井钻具的受力分析水平井钻具的受力分析是一个比较复杂的力学问题，在水平井摩阻与扭矩分析和计算的基础上，我们可以定性的分析在一定井眼条件和一定钻井参数情况下，不同钻具组合对井眼轨迹控制的能力。
钻柱与井壁产生的摩阻和扭矩, 用滑动摩擦理论计算如下:Ｆ ＝μ×ＮＴr ＝μ×Ｎ×Ｒ式中:Ｆ 一 摩擦力μ 一 摩擦系数Ｎ 一 钻柱和井壁间的正压力Ｒ 一 钻柱的半径Ｔr 一 摩擦扭矩从上式可以看出，μ 和 N 是未知数，通过大量现场数据的回归计算求出：μ＝0.21（钻柱与套管）μ＝0.28～0.3（钻柱与裸眼）同时我们对正压力也进行了分析和计算。
1、 正压力大小的计算(1) 弯曲井眼内钻具重量和井眼曲率引起的正压力Ｎ1现有的摩阻和扭矩计算模式是根据"软绳"假设建立起来的，即钻具的刚度相对于井眼曲率可忽略不计．设一弯曲井眼上钻柱单位长度的重量为Ｗ，两端的平均井斜角为Ｉ，两端的平均方位角为 A 。
如果假定Ｙ轴在垂直平面内,•Ｘ轴在侧向平面内,把Ｎ1沿Ｘ和Ｙ轴分解,则: Ｎ1y=Ｔ×sin Ｉ + Ｗ×sin ＩＮ1x=Ｔ×sin Ａ×sin Ｉ(2) 钻柱弯曲产生的弯曲正压力Ｎ2钻柱通过弯曲井段时,由于钻柱的刚性和钻柱的弯曲,便产生了一种附加的正压力Ｎ2。
如图所示:Ｒ ＝ 18000/Ｋ/pi (m)Ｌ ＝ Ｒ×2×ΦΦ ＝ 2×Ｌ/ＲＬ1 ＝ 2×Ｒ×sin Φ (m)根据力学原理:Ｍ ＝ Ｅ×Ｉm ×Ｋ/18000*piＭ ＝ Ｎ2×(Ｌ1/2)-Ｔ×Ｌ1×sin Φ则有:Ｎ2 ＝ 2×Ｔ×sin Φ +2×Ｅ×Ｉm ×Ｋ/1719×Ｌ1这里:Ｋ － 井眼曲率 (°/100米)Ｌ － 井段长度 (米)Ｌ1 － Ｌ的直线长度 (米)IA T SINi w I T N sin sin )sin (1⨯⨯+⨯+⨯=Ｎ2 －附加正压力 (KN)Ｅ－弹性模量 (KN/m)Ｉm －截面惯性矩 (m^4)2、摩擦系数的确定在设计一口水平井时,我们可以利用邻井摩擦系数来预算摩阻和扭矩。
钻井常用计算公式
第四节 钻井常用计算公式一、井架基础的计算公式（一）基础面上的压力P 基= 式中：P 基——基础面上的压力，MPa ；n ——动负荷系数（一般取1。
25~1。
40）；Q O ——天车台的负荷=天车最大负荷+天车重量,t ；Q B ——井架重量,t ；（二）土地面上的压力P 地=P 基+W式中：P 地-—土地面上的压力，MPa ；P 基——基础面上的压力，MPa ；W —-基础重量,t （常略不计）。
（三）基础尺寸1、顶面积F 1= 式中：F 1——基础顶面积，cm2；B 1-—混凝土抗压强度(通常为28.1kg/cm2=0.281MPa ）2、底面积F 2= 式中：F 2—-基础底面积，cm 2；B 2——土地抗压强度，MPa ；P 地-—土地面上的压力,MPa 。
3、基础高度式中：H ——基础高度，m;F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm 2；P 基—-基础面上的压力,MPa ；B 3——混凝土抗剪切强度(通常为3。
51kg/cm 2=0.351MPa)。
（二）混凝土体积配合比用料计算1、计算公式 nQ O +Q B 4P 基B 1P 地B 2配合比为1∶m∶n=水泥∶砂子∶卵石。
根据经验公式求每1m3混凝土所需的各种材料如下：2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1—69。
表1—69 混凝土常用体积配合比及用料量混凝土用途体积配合比每立方米混凝土每立方米砂子每立方米石子每1000公斤水尼水泥kg砂子m3石子m3水泥kg石子m3混凝土m3水泥kg砂子m3混凝土m3砂子m3石子m3混凝土m31。
坚硬土壤上的井架脚，小基墩井架脚,基墩的上部分。
1∶2∶4335 0。
45 0.90 744 2 2.22 372 0。
5 1。
11 1。
35 2.70 2.992.厚而大的突出基墩。
1∶2。
5∶5 276 0。
46 0。
91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3。
10 3。
“NEW-DRILL”提速工具在泰来202井的应用
“ＮＥＷ－ＤＲＩＬＬ”提速工具在泰来２０２井的应用王天宇（１．中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛 ２６６５５５；２．中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营 ２５７０００） 摘 要：须家河组地层砂岩石英含量高，且胶结致密、硬度大、研磨性强、可钻性差。
为此，在泰来２０２井开展了“Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ”提速工具的现场应用，提高了机械钻速，缩短了钻井周期，节约了钻井成本，取得了显著效果。
现场应用表明，“Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ”提速工具具有进一步推广的应用前景。
关键词：Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ；提速工具；机械钻速；须家河组；泰来２０２井；现场应用 中图分类号：ＴＥ２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１８）０１—００２５—０２１ “Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ”提速工具简介“Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ”提速工具同时将扭向和轴向连续冲击力传递给钻头，增加钻头的破岩能力，减少钻柱的扭转震荡，滑脱，卡钻现象会成倍地减少，另外减小钻压波动，提供连续的稳定钻压，能极大地提高钻头使用寿命；相比单一的钻井方式，效率成倍提高［１］。
１．１ 破岩工具的工作原理“Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ”提速工具由旋转动力发生器、周向脉冲动力发生器和钻压波动控制器组成。
其借助扭转冲击动载荷和恒定的钻压控制实现对钻头的高效辅助破岩。
具体原理如下：①旋转动力发生器：将钻井液轴向水动力转换成产生扭矩的周向水动力。
②周向脉冲动力发生器：将产生扭矩的周向水动力转化成高频扭转冲击动载荷，辅助ＰＤＣ钻头破岩，减少粘滑，保护钻头，解除定向井作业过程的托压问题。
③钻压波动控制器：吸能和放能，将钻压控制在要求的范围内，稳定钻头工况，辅助ＰＤＣ钻头破岩。
图１ “Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ”提速工具结构图１．２ 基于“Ｎｅｗ－Ｄｒｉｌｌ”工具的钻井特点①集成高效的钻压恒定器设计，可以给予钻头恒定钻压。
②独特的转速恒定系统，能够提供稳定的近钻头转速和扭矩。
③提高轨迹控制以及机械钻速的新型高效动力钻具，能够在井下使用长达３００－５００小时。
钻井工程常用计算公式
钻井常用计算公式•、地层压力计算1、静液柱压力（MPa）=P（粘井液密度）*0.00981*H（垂深m）2、压力梯度值（MPa）=p（钻井液密度）*0.009813、单位内容积（r∩3Λn>=7.854*10-5*内径2（Cm）4、单位环空容积（m3∕m）=7.854*10^5*（井径2cm-管柱外径2cm）5、容积（m?）=单位内容积（m3∕m）*长度（m）管柱单位排音量（mVm）=7.854*10^5*（外径2cm内径2cm）6、地层压力（MPa）=钻具静液柱压力+关井立压7、压井钻井液密度（g∕c11p>=（关井立压Mpa/O.00981/11（m））+当前井液P（gcm3）8、初始循环压力=关井立压+底泵速泵压9、终止循环压力=（压力井液p/当前井液p）*低泵速泵压10、溢流长度m;钻井液增量m3/环空单位容积m3∕m11、溢流密度p（g∕cm3）=当前井液P-［（套压MPa-立压Mpa）/（溢流长度m*0.00981）］12、当量循环密度p（g/cm3）-（环空循环压力损失Mpa/O.00981/垂深m）+当前井液P13、当量钻井液P（g4zm3）-总压力Mpa/O.00981/垂深m14、孔隙压力MPa=9.81*Wf（地瓜水平均密度g∕cmυ*H（垂高m）15、上覆岩层压力（Mpa）=（岩石基质重量+流体重量）/面积［9.81*［（卜-。
岩石孔隙度％）*pm岩石基颓密度Hem3+4>*p岩石孔隙中流体密度g/cnP］16、地层破裂压力梯度（Mpa）=Pf（破裂地层压力Mpa）/H（破裂地层垂直深度m>Pf（破裂地层压力Mpa）=Ph（液柱压力Mpa）+P（破裂实验时的立管压力MPa）二、喷射钻井计算公式1、射流喷射速度计算相同直径喷嘴VOU1.2.73*Q（通过喷嘴液体排量1.∕S）∕n（喷嘴个数）*dc>2（喷嘴直径Cm）不相同直径喷喷Vo=12.73*Q（通过喷嘴液体排量1.∕S）/de?（喷嘴当量直径Cm）试中:de喷喷当量直径（cm）计算等喷嘴直径de-（根号n喷嘴个数）*d。
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井 号：Any_well 日 期：Anytime 制 表：Anyone
井眼直径(mm)120螺旋扶正器直径(mm)116摩擦系数（取值0.2-0.3)0.25螺旋钻铤直径(mm)105螺旋钻铤内径(mm)
54钻压(KN)50井斜角(°)35.59钻井液密度(g/cm 3) 1.25螺旋钻铤的重量(Kg/m)
48浮力系数
0.84钻铤的在泥浆的重量(kN/m)
0.40弹性模量kpa(KN/m 2)
206850000惯性矩(m4)
0.00000555EI钻铤的抗弯刚度(KN.m 2)1147.85钻具不弯曲的最大可用钻压KN
1.82一次弯曲长度(m)29.09二次弯曲长度(m)57.76一次临界钻压(KN)11.52 二次临界钻压(KN)
22.860.030.050.01L(m)
8.37下扶正器安装位置（m)7.54
井径（mm)
120.7钻杆在空气中的线重Kg/m
11.96钻杆直径mm 73钻杆内径mm 50.8井斜角（°）
39.1钻杆在泥浆中的线重(kN/m)
0.10惯性矩（m 4）0.00000107弹性模量kpa(KN/m 2)
206850000EI(KN/m 2)
220.73钻杆与井径的间隔一半（m)
0.02385正旋弯曲力(KN)47.98螺旋弯曲力(KN)
67.86
WOODS(KN)73.10DELLINGER(KN)48.37YU-CHE CHEN(KN)67.89JIANG WU(KN)87.57MITCHELL(KN)
135.55
*白格为输入数据*黄格为自动计算数据*
定向井钻具屈曲计算
螺旋弯曲不同计算方法结果*有建议请到QQ群9270878交流*上钻台能干懂实际*下钻台会算明理论*表格设计*DRILLNEW*2015-12-01*
直井钟摆钻具计算
一次临界弯曲钻头处的倾角(°)
二次弯曲出现前的瞬间钻头处的倾角(°)
二次临界弯曲钻头处的倾角(°)
钻具受力分析计算
一次弯曲二次弯曲多次弯曲
■钻柱呈直线状态所需条件。
没有钻压，泥浆密度小于钢材
密度。
■钻铤变弯，但没有出现弯曲（屈曲），钻压小于钻铤的弯曲临界钻压。
■滑动钻进时，允许钻具在弹性范围内的正玄弯曲，复合钻进时禁止。
■当钻具发生螺旋屈曲时，滑动钻进、复合钻进禁止，调整钻具结构或降低井眼摩阻。