径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式
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。
第1章-水力压裂
作用: Ø传递压力； Ø起裂和延伸裂缝； Ø携砂。
前置液
起缝、延伸裂缝、冷却
按
作
携砂液
延伸裂缝、悬砂
用
分
顶替液
顶替砂浆
对压裂液的要求: Ø与地层配伍； Ø有效悬浮和输送支撑剂； Ø滤失少； Ø摩阻低； Ø低残渣； Ø易返排； Ø热稳定性； Ø抗剪切稳定性。
一、压裂液类型
各种压裂液所占的比例
增能气 体, 25%
第一章 水力压裂
内容提要
Ø水力压裂造缝机理 Ø压裂液 Ø支撑剂 Ø水力压裂延伸模拟 Ø支撑剂输送 Ø水力压裂评价与设计 Ø压裂工艺技术
压裂:
hydraulic
分类: fracturing
水力压裂:利用地面高压泵组，以超过地层吸收能力 的排量将高粘压裂泵入井内而在井底产生高压，当 压力克服井壁附近地应力并达到岩石抗张强度时， 就在地层产生裂缝。继续泵注带有支撑剂的压裂液， 使裂缝继续延伸并在其中充填支撑剂。停泵后，由 于支撑剂对裂缝的支撑作用，在地层中形成足够长 的、有一定导流能力的填砂裂缝，从而实现油气井 增产和水井增注。
' w
0.5m A
修正：
cw
cw'
p f pa
1 2
用途:静态滤失系数 用于筛选评价压裂液
用途:动态滤 失系数为压裂 设计提供参数
2.受压裂液粘度控制的滤失系数
假设条件: Ø侵入符合达西定律； Ø活塞驱动
压裂液的实际滤失速度：
va
dL0.058Kp
dt
f L
积分求L，回代达西定律
12
v0.05K 8 f Lp0.17K ftp
牛顿型：
圆管稠度系数：
Kp
管道水力摩阻系数的计算
管道水力摩阻系数的计算摘要介绍了计算水力摩阻系数λ的通用公式，在分析现有计算摩阻系数公式的基础上，借助于专门的过渡函数，求出了新的通用式。
推荐可实际应用于管道水力计算的公式λ＝0.11［（Z＋ε＋C1.4）／（115 C＋1）］1／4，该公式可完全避免确定液体流动区域的程序，适用于任一雷诺数Re和不同管子相对粗糙度ε，排除了由于自身连续性而导致不同区域边界上λ数值不一致的情况。
主题词管道水力摩阻系数计算方程一、管道水力摩阻系数计算的改进完善各种管道(原油管道、天然气管道、水管道等)的水力计算，可以通过提高计算精度或使计算公式通用化等途径来实现。
进行水力计算所需重要参数之一，便是水力摩阻系数λ，一般情况下它是以下两个参数的函数：雷诺数Re和管子相对粗糙度ε。
依据这些参数的数值，管道内流体流动划分为不同区域(状态)，对于每个区域都有计算λ的公式，以及确定区域边界的所谓雷诺数过渡值。
在分析现有计算系数λ的公式和寻求通用计算式的基础上，借助专门的过渡函数，求得以下形式新的通式：（1）这一公式覆盖所有的流动区域，即在管输液体和气体介质时，用于计算任一Re和ε时的λ。
公式中的参量具有如下数值：对于液体，α＝0.11，C＝1.4，γ＝68／Re，A＝（28 γ）10，B＝115，n＝4；对于气体介质，α＝0.077，C＝1.5，γ＝79／Re，A＝（25 γ）10，B＝76，n＝5。
比较式(1)和常用的斯托克斯公式、Aльтшуль公式、俄罗斯天然气科学研究院公式(做为特例，针对不同流动区域，由式(1)很容易求得这些公式)计算λ的结果，它们完全吻合。
最大的偏差(不超过1.7%)发生在层流与湍流过渡区边界上。
在其它情况下，偏差甚小。
二、计算管道水力摩阻系数的通式在进行原油、成品油、水管道水力计算时，摩阻压头损失计算起着重要的作用，并由达西—魏斯巴哈公式确定：（2）式中λ——水力摩阻系数；L——管道长度；D——管道内径；W——液体流速；g——重力加速度。
水力压裂概述
水力压裂概述发布：本站来源：济南多吉利减小字体增大字体水力压裂概述一、单井水力压裂的增产作用及其效果预测方法从油藏工程观点看，水力裂缝是油层中带有方向性的具有一定长、宽、高的几何形状的高渗带。
单井压裂后，水力裂缝与井筒所组成的系统，与油层连通的面积远大于无水力裂缝时井筒的面积，显著地降低了单井生产时地层的渗流阻力，这是压裂改造后单井的基本增产机制。
当钻开油层后，井底附近地带因受钻井液等伤害而使产量下降，通过压裂使水力裂缝穿过伤害地带（一般伤害带小于2m）进入未受伤害的油层，使未伤害油层中的油流通过水力裂缝进入井筒，恢复并提高了井的自然产能。
在单井压裂时，往往两种机制都起作用。
一般来说，在相对较高的渗透率油藏，由于生产井压后投产很快就进入拟稳态流状况，所以产量预测求解可以用径向流动方程，通常，这可用Prats 与McGuire 和Sikora 方法来求解。
相反地，在渗透率相对较低的油藏，生产井压后投产，油层中液体将长时间保持非稳态流状况，所以对裂缝的影响应在非稳态条件下求解，可应用非稳态流的单相油藏数值模拟或Agarwal 等人或Holditch 等人的典型曲线图版。
若油藏处于注水开发期并进行了整体压裂，其产量预测需使用三维三相油藏数值模拟。
正确地使用压后产量的模型与计算方法，是进行压裂经济优化设计的基础。
（一）稳态与拟稳态条件下水力裂缝的增产作用与效果预测方法相对渗透率较高的油藏中的井，压后投产可较早出现稳态与拟稳态渗流情况，其最通用的两种增产预测方法是Prats 法与McGure 和Sikora 法。
1．Prats 法Prats 提出用井径扩大的概念来评估井被压裂后垂直裂缝对油层改造的作用，即“有效井筒半径r′w。
这是用于确定增产倍数最简易的方法。
假设条件为稳态流动（产量恒定，外边界压力恒定），圆形泄流面积，不可压缩流体，单相渗流，无限裂缝导流能力（在r′w范围内渗流阻力为零），支撑缝高等于油层厚度，无油层伤害。
水力压裂
携砂液
防止井筒沉砂。
水力压裂技术
压裂液的性能要求： ①滤失少： ③摩阻低： 造长缝、宽缝 取决于它的粘度与造壁性
②悬砂能力强：取决于粘度 摩阻愈小，用于造缝的有效功率愈大
④稳定性好： 热稳定性和抗机械剪切稳定性 ⑤配伍性好： 不应引起粘土膨胀或产生沉淀而堵塞油层 ⑥低残渣： ⑦易返排： 以免降低油气层和填砂裂缝的渗透率 减少压裂液的损害
1 x1 x E
x2
E
y
x3
E
z
水力压裂技术
由于存在侧向应力的约束，则：
x x1 x 2 x 3
令： x 得：
1 x y z 0 E
y
x y
1
z
考虑到构造应力等因素的影响，可以得到最大、最小水平 侧压系数 主应力为：
水力压裂技术
(二)井壁上的应力 1.井筒对地应力及其分布的影响
地层三维应力问题转化为二维方法处理
y H (1) 当 当 r ， ra a x (2) ， x y 时， (3) 随着 时， 2 2的增加， 3 H ， 2 x x y min 0 ,180 y
3
压缩并使油藏流 体流动的压差
使压裂液滤失于 储层内的压差 裂缝壁面滤 饼的压力差
水力压裂技术
（三）具有造壁性压裂液滤失系数CⅢ
滤失系数CⅢ是由实验方法测定
加压口
滤 失 量 ml
α
Vsp
tg m
筛座 （含滤纸或岩心片） 出液口 图4-4 静滤失仪示意图
0
1
2 3min 4 时间，
水力摩阻系数久计算
水力摩阻系数久计算
C. 0. 1水力摩阻系数a应按表c中的雷诺数Re划分流态范
围选择相应公式计算
表C雷诺数Re划分范围及水力摩阻系数又计算
注：1 Re —输油平均温度下管内输送牛顿流体时的雷诺数
ReQ
兀dv
式中q —输油平均温度下的体积流量（m3/s）;
v —输油平均温度下的运动粘度（m /s）;
d —输油管道的内直径（m）。
2当2000<Re <3000时，可按水力光滑区计算；
3Re i —由光滑区向混合区过渡的临界雷诺数；
4Re2 —由混合区向粗糙区过渡的临界雷诺数；
5 e ――管内壁绝对（当量）粗糙度：
直缝钢管e取0.054mm;
无缝钢管e取0.06mm;
螺旋缝钢管DN25A DN350:e 取0.125mm;
DN400以上:e 取0.10mm。
直井油管内压裂液流动摩阻计算方法
直井油管内压裂液流动摩阻计算方法
随着能源结构的变化，地质环境的不断变化，石油开采技术也日新月异，而直井油管内压裂液流动摩阻的计算虽然很重要, 但还没有一个可靠的计算方法。
本文介绍了一种新的直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。
首先，本文介绍了实验设备和实验方法，包括实验条件、设备组成、工艺要求等，以及实验中用到的仪器仪表等。
然后，本文介绍了直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。
直井油管内压裂液流动摩阻的计算根据摩阻原理，对于任何形状的流道，压力损失可以用粘性阻力系数和流速的乘积来表示，这种粘性阻力与流体的形态和流速有关。
最后，本文介绍了实验结果，并分析了实验结果的影响因素，用于确定直井油管内压裂液流动摩阻的计算方法。
根据以上介绍，直井油管内压裂液流动摩阻的计算方法可按照以下步骤进行：第一步，利用实验结果测定摩阻原理下直井油管内压裂液流动粘性阻力系数值；第二步，计算直井油管内压裂液流动摩阻，以确定最终压力损失，从而确定不同工况下的压力损失，也可以确定液流的流量和流速；第三步，利用计算的摩阻原理和实验结果，与数值模拟进行对比，确定其准确性。
总之，本文介绍了一种新的直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。
该方法通过摩阻原理，利用实验结果测定粘性阻力系数值，计算和验证压力损失，从而得到不同工况下的压力损失，也可以确定液流的流量和流速，使石油开采工程能够更加有效的进行。
该计算方法具有计
算准确性高，快速可靠等优点，可以有效地提高油采的效率。
第3章 水力压裂裂缝扩展模型及几何参数计算
3.3 垂直缝压裂模拟技术
现在采用较普遍的裂缝扩展模型有二维的 PKN模型、KGD模型、RADIAL模型，以及拟三维 模型和全三维模型。
这些模型都是在一定简化条件的假设下建 立起来的，与所描述的实际过程有不同程度的 偏离，尽管如此，其模拟的结果完全可以用于 指导压裂施工设计的制定及实施。
9
（一）卡特模型（裂缝面积公式）
≈
3π
16
dp 64 q(x)μ dx = − π H(x)W03
27
（六）拟（假）三维裂缝扩展模型
裂缝扩展准则：
∫ KI =
1
π H(x) 2
+ H(x) 2
H(x) −
2
p(
y)(
H H
( (
x x
) )
2+ 2−
y1 ) 2 dy
y
⎡
dp( x) dx
=
−
dH ( x) dx
⎢ ⎢ ⎢
⎣
KIc
在岩石泊松比ν=0.25时，吉尔兹玛方程为：
缝长：
L
=
1
2π
Qt HC
缝宽： W = 0.135 4 μQL2
GH 23
（五）径向裂缝扩展模型
PKN、KGD模型是假定水平 应力小于垂向应力，还假定裂 缝高度一定，裂缝沿垂直方向 扩展。
当垂向应力比水平应力小 时，将导致裂缝沿水平或倾斜 方向扩展，产生了径向裂缝扩 展模型。
支撑剂分布以及压裂施工
顶层
的动态特征。地层的弹性 产层
响应被模拟为三维问题，
从而取消了二维平面应变 底层
假设。
30
（七）全（真）三维裂缝扩展模型
y wellbore element tip element x
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径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式
径向井水力压裂是一种重要的油气田开发技术，它通过压裂液的高压注入，使岩石产生裂缝并释放天然气和石油。
在径向井水力压裂中，摩阻是影响压裂效果的重要因素。
本文将通过对径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式的研究，探讨如何最大化径向井水力压裂的效果。
1.径向井水力压裂摩阻的影响因素
（1）压裂液的粘度
压裂液的粘度决定了它在管道中流动的难易程度，从而影响压裂液的输送速度和能量传递效率。
当压裂液的粘度较高时，通过井筒注入的压力不容易扩散到周围岩石中，从而使压裂效果降低。
（2）管道内壁摩擦力
在径向井水力压裂中，压裂液从井口经过管道向下运行，因此管道内壁摩擦力对压裂效果有很大的影响。
当管道内壁摩擦力较大时，压裂液注入压力容易消失，压裂效果也会降低。
（3）压裂液的密度
压裂液的密度决定了它在岩石中传递能量的能力，从而影响压裂效果。
当压裂液的密度较低时，其在岩石中产生的能量也会降低，影响压裂效果。
（4）井筒中的摩阻
在径向井水力压裂中，井筒的摩阻对压裂效果有很大的影响。
当井筒中的摩阻较大时，其会阻碍压裂液的流动，从而影响压裂效果。
2.径向井水力压裂摩阻的计算公式
（1）压降计算公式
压降计算公式可用于计算径向井水力压裂中井筒内压降的大小。
其计算公式为：
△P=ρQ^2 L/2 f D^5
其中，△P为井筒内的压降；ρ为压裂液的密度；Q为压裂液
的流量；L为井筒长度；f为管道阻力系数；D为管道的直径。
（2）摩擦力计算公式
摩擦力计算公式可用于计算径向井水力压裂中管道内的摩擦力大小。
其计算公式为：
f=4f_0 [1+γ(ρ_1/ρ_0)]
其中，f为管道阻力系数；f_0为干管道的阻力系数；γ为管道
内流体的层流系数；ρ_1为压裂液的密度；ρ_0为管道内介质
的密度。
3.结论
通过分析径向井水力压裂中的摩阻影响因素，可以发现影响压裂效果的因素有很多，而计算公式的应用也非常复杂。
因此，在实际操作中，需要加强对径向井水力压裂摩阻影响因素的研究，进一步完善计算公式，从而科学地指导径向井水力压裂的实施，为油气田的高效开发做出贡献。
4. 解决方案
为了最大化径向井水力压裂的效果，必须要解决各因素对压裂效果的影响。
以下提出几种解决方案：
- 优化压裂液配方：可以根据不同的地质条件和井筒情况来调整压裂液的配方，使其具有较高的粘度，以提高压裂液的输送速度和能量传递效率，并降低压裂液的流动摩阻。
- 清洗井筒：通过清洗井筒，可以减少管道内壁的摩擦力，提高压裂液的流动速度，从而改善压裂效果。
- 使用防砂套管：防砂套管可以减少井筒内的水力摩阻，提高压裂液的输送速度和能量传递效率，从而提高压裂效果。
- 选择合适的压裂泵：合适的压裂泵可以提供适当的压力和流量，满足压裂液在井筒中的流动要求。
- 调整注入连续时间和压力：注入连续时间和压力的调整是实现最佳压裂效果的关键。
可以根据岩石状况和井筒条件来调整注入连续时间和压力，以实现最佳压裂效果。
5. 结论
径向井水力压裂是目前油气田开发中应用最广泛的技术之一。
在压裂过程中，摩阻是影响压裂效果的重要因素，而其影响因素又很多。
因此，在实际操作中，需要对径向井水力压裂中的各种影响因素进行充分了解，并对计算公式进行合适的调整和应用，从而达到最佳的压裂效果。
除了以上提出的解决方案外，还需要充分的前期调查和研究，以确保充分了解井筒和岩石状况，针对性地选择压裂工艺和配套设备，从而达到最佳的压裂效果。
同时，要积极探索新技术和新方法，不断提高压裂效果，为我国的油气资源开发做出更大的贡献。
6. 发展趋势
随着国内外油气勘探和开发的不断推进，径向井水力压裂技术也得到了不断的发展和提高。
未来，该技术的发展趋势主要集中在以下几个方面：
- 强化技术研究：针对现有的技术难点和瓶颈问题，加强基础
理论研究，推进压裂液体系、弹性力学和非线性动力学等方面的研究，提高技术的科学性和可靠性。
- 提高压裂效果：通过优化压裂液配方、改善井筒清洁度、调
整注入时间和压力等多种手段，不断提高压裂效果，实现高效、节能、环保的压裂进展。
- 发展新型压裂液：研究和开发绿色、环保、可降解的新型压
裂液，实现资源循环利用和减少对环境的污染。
- 推广应用新技术：引进和开发新型压裂泵、新型管道、新型
密封材料和高效过滤器等先进设备和技术，提高行业的整体水
平和竞争力。
- 推广智能化技术：应用物联网、人工智能和大数据技术等智
能化技术，实现压裂过程的自动化和精细化，提高工作效率和生产效益。
综上所述，径向井水力压裂技术是一种具有广泛应用前景的技术，随着技术的不断发展和完善，它将在油气勘探和开发中起到越来越重要的作用，同时也将推动行业的进一步发展和升级。
径向井水力压裂技术是一种通过高压液体将石油地层裂开以释放油气的技术。
它具有广泛的应用前景，适用于不同类型、不同性质的油气藏。
然而，其实施过程中依然存在一些技术难点和挑战，例如压裂液体系的设计与优化、压裂参数的控制和井壁破裂机理的分析等等。
为了更好地推广应用这一技术，需要加强技术研究，提高压裂效果，开发新型压裂液、推广新技术和应用智能化技术等多个方面的努力。
随着技术的不断发展和完善，径向井水力压裂技术将在油气勘探和开发中起到越来越重要的作用，并推动行业的进一步发展和升级。
在此过程中，需要注重环保和可持续性，促进资源开发的可持续利用和保护环境的可持续发展。