钻井水力参数计算
已知：某216mm 井眼，井深3005m ，钻具组合为216mmbit+177.8mmDC(309m ，内径71.44mm)+ +127mmDP(内径108.6mm ，2696m)，钻井液密度1.35g/cm 3，Φ600＝47，Φ300＝32，Φ3＝4，泵的排量为34.55l/s ，最大泵压 18MPa ，试设计本井段的水力参数。流量系数C=0.98
1．流变参数计算
钻杆内流型指数：
5546.0)32/47log(322.3)/log(322.3300600==ΦΦ=p n
钻杆内稠度系数：
)(5146.01022
/47511.01022
/511.05546
.0600n
n p Pas K p
=?=Φ=
环空流型指数：
4515.0)4/32log(5.0)/log(5.03300==ΦΦ=a n
环空稠度系数：
9786.0511
/511.0511
/511.04515
.0300=?=Φ=a
n a K
2．计算钻柱内压力损失
钻杆内分两段，分别是177.8mm 钻铤（309m ，内径71.44mm ），2696mm 钻杆2800米，先分别计算钻柱内水力压力损失。
（1）钻杆内 1）钻杆内流速
s m d Q
V i
p /725.3)
1086.0(*1415.310
*55.34*442
3
2
==
=
-π
2）计算管内雷诺数
5.11693554
6.0415546.035146.08
7
.21086
.01035.14138
Re 5546
.01
5546.05546
.025546
.031
2=?
?
?
???+????=?
??
?
??+=
----p
p p
p n p p p n n p
n i n n K V d ρ
3）判别流态
若n 13703470Re -<，则为层流
若n 13704270Re ->，则为紊流
若n n 13704260Re 13703470-≤≤-，则为过渡流 2
.35105546.013704270137042702.21705546.0137034701370347021=?-=-==?-=-=p p n C n C
由于Re ＝11693.5>C2，为紊流 4）计算范宁摩阻系数 层流：Re
16=
f
紊流：b a f Re /=
过渡流：800Re 1121C C G C a C G
f b -???
? ??++= 其中： G=16
（钻杆内） G=24
（环空中）
50
93
.3log +=
n a
7
log 75.1n
b -=
n C 137034701-=
n
C 137042702-=
按紊流计算公式，先计算a ，b ：
07348.050
93
.35546.0log 5093
.3log =+=+=n a 28657.07
5546
.0log 75.17
log 75.1=-=
-=
n
b
按照紊流摩阻系数计算公式：
3
28657
.010
01647.55
.11693/07348.0Re
/-?===b
a f
5）计算钻杆内的压耗
)
(663.41086
.02696
725.31035.110
01647.5222
33
2
2MPa d L V f P i
p p =??????=
=
-ρ（2）钻铤内压耗计算
1）钻铤内流速
s m d Q
V i
c /62.8)
07144.0(*1415.310
*55.34*442
3
2
==
=
-π
2）计算管内雷诺数
2.311485546.0415546.035146.08
7
.20714.0.01035.14138
Re 5546
.01
5546.05546
.025546
.031
2=?
?
?
???+????=
?
??
?
??+=
----p
p p
p n p p p n n p
n i n n K V d ρ
3）判别流态
若n 13703470Re -<，则为层流
若n 13704270Re ->，则为紊流
若n n 13704260Re 13703470-≤≤-，则为过渡流 2
.35105546.013704270137042702.21705546.0137034701370347021=?-=-==?-=-=p p n C n C
由于Re ＝31148.2>C2，为紊流 4）计算范宁摩阻系数 层流：Re
16=
f
紊流：b
a f Re /=
过渡流：800Re 1
121C C G C a C G
f b -???? ??++=
其中： G=16
（钻杆内）
G=24
（环空中）
5093
.3log +=
n a
7
log 75.1n
b -=
n C 137034701-=
n C 137042702-=
按紊流计算公式，先计算a ，b ：
07348.050
93
.35546.0log 5093
.3log =+=+=n a 28657.07
5546
.0log 75.17
log 75.1=-=
-=
n
b
按照紊流摩阻系数计算公式：
3
28657
.010
78848.32
.31148/07348.0Re
/-?===b
a f
5）计算钻杆内的压耗
)
(2857.307144
.0309
62.81035.110
78848.3222
33
2
2MPa d L V f P i
c p =??????=
=
-ρ钻具内的总压耗为Pp=Pp1+Pp2=4.663＋3.2857=7.95MPa
3. 计算环空压力损失
环空划分为二段，第一段是216mm 钻头与177.8mm 的钻铤组成的长为309米的流道，第二段为216mm 钻头与127mm 的钻杆组成的长为2696m 的流道。
（1）第一段环形空间的压力损失 1）计算环空返速
s m D D Q
V p
w a /924.2)
1778.0216
.0(10
*55.344)
(42
2
3
22
=-?=
-=
-ππ
2）计算环空段雷诺数：
()()1.55744515.0314515.029786.012
11
.21778.0216.01035.131212
Re 4515
.01
4515.04515
.024515
.03
1
2=?
?
?
???+????-??=
???
?
??+-=
-----a
a a
a
n a a a n n a
n p w n n K V D D ρ
3）流态判别 若n 13703470Re -<，则为层流 若n 13704270Re ->，则为紊流
若n n 13704260Re 13703470-≤≤-，则为过渡流
38
.36514515.0137042701370427038.28514515.0137034701370347021=?-=-==?-=-=a a n C n C
由于Re>C2，为紊流 4）计算范宁摩阻系数
先计算a ，b ：
0717.05093.34515.0log 5093.3log =+=+=a n a
2993.074515.0log 75.17log 75.1=-=-=a n b
按照紊流摩阻系数计算公式：
3
2993
.010
4218.51
.5574/0717.0Re
/-?===b
a f
过渡流范宁摩阻系数：
3
27113
.0112110
883.8800
44
.24955.298344.24952444.329507564.044.249524
800
Re -?=-??? ??++=
-???? ??++=C C G C a C G f b 5）压降计算
)
(01.11778.0216.0309
924
.21035.110
4218.5222
33
2
1MPa D D L V f P p
w a a =-??????=
-=
-ρ
2）第二段环形空间的压力损失 1）计算环空返速
s m D D Q
V p
w a /441.1)
127.0216
.0(10
*55.344)
(42
2
3
22=-?=
-=
-ππ
2）计算环空段雷诺数：
()()8.27294515.0314515.029786.012
441
.1127.0216.01035.131212
Re 4515
.01
4515.04515
.024515
.03
1
2=?
?
?
???+????-??=
???
?
??+-=
-----a
a a
a
n a a a n n a
n p w n n K V D D ρ
3）流态判别 若n 13703470Re -<，则为层流 若n 13704270Re ->，则为紊流
若n n 13704260Re 13703470-≤≤-，则为过渡流
38
.36514515.0137042701370427038.28514515.0137034701370347021=?-=-==?-=-=a a n C n C
由于Re 按照层流摩阻系数计算公式： 3 10 7918.88 .272924Re 24-?== = f 5）压降计算 ) (493.1127.0216.02696 441.11035.110 7918.8222 33 2 1MPa D D L V f P p w a a =-??????= -= -ρ 环空总的压降为：Pa=Pa1+Pa2 =1.01+1.493=2.503 (MPa) 4．计算管内和环空总的压力损失 Pc=Pa+Pp=2.50+7.95=10.45 (MPa) 5．计算钻头压降 Pb=Pr-Pc=17.34-10.45=6.89 MPa 6．计算喷嘴当量直径 mm m P C Q de b 42.2102142.01089.614.398.0125.0)03455.0(1035.1125.04 /16 222 34 /1222 ==??? ? ? ??????=? ??? ? ?=πρ 喷嘴出口速度：V0=95.9m/s 射流冲击力Fj ＝4.59kN 钻头水功率Nj ＝234.94kw 7．水力参数计算 钻头压降：20 222A C Q P b ρ= 钻头水功率：2 2 32A C Q Q P N b b ρ= = 钻头水功率：0 2 A Q F j ρ= 喷射速度：0 A Q V z = 根据喷嘴的等效面积可以选择二喷嘴或三喷嘴，并计算出每一个喷嘴的直径。 常规水力参数计算符号意义： Ao ：等效喷嘴面积，m2； C ：喷嘴流量系数 Dw ：井眼直径，m ； Dp：钻具外径，m； di：钻具内径，m； Fj：射流冲击力，N； f：范宁摩阻系数； K：稠度系数，Pa.s n； n：流型指数； L：流道几何尺寸不变的钻具长度，m；Nb：钻头水功率，J Pb：钻头压降，Pa； Q：钻井液排量，m3/s； Re：雷诺数 V a：钻井液环空返速，m/s； Vp：钻井液在管内的流速，m/s； Vz：射流喷射速度，m/s； Φ600：旋转粘度仪600转读数 Φ300：旋转粘度仪300转读数 Φ3：旋转粘度仪3转读数 ρ：钻井液密度，kg/m3。 钻井水力参数设计报告 石油工程2 专业班级： 设计人： 指导教师： 时间：年月日 钻井水力参数设计 一、设计目的 编写VB应用程序，在给定条件下，根据最大水功率工作分析计算钻井水力参数。 二、设计要求 编制的VB程序具有以下功能： 1. 输入设计给定条件 2. 根据已知条件进行水力参数设计 3. 设计结果用列表输出 三、给定条件 1.钻井泵（缸套φ、额定泵冲x、额定排量Qs、额定泵压Ps） 2.地面管汇承压Pe 3.地面管汇当量直径de,当量长度Le 4.喷嘴规范（d=7-16） 5.流量系数c 6.设计井段深度 7.钻头直径Dh 8.钻铤参数（外径Dc、内径Di、长度Lc） 9.钻杆参数（外径Dp、壁厚δ） 10.钻井液密度ρ、塑性粘度η 四、问题分析 1.设计依据 （1）井身结构（按开钻次序分大段） （2）钻具结构（每次开钻的钻铤、钻杆规范及长度） （3）泥浆性能（密度、粘度，将井大段分成小段） （4）钻头进尺（将全井分成多个基本设计井段） （5）钻井泵输出特性（泵压、排量） （6）最低环空返速（限定最低循环排量） （7）地面管汇允许承压（限定钻进中的最高压力） （8）喷射钻井工作方式（决定钻进循环排量） 2. 设计步骤 （1） 确定最低环空返速 182.37·Va Dh =ρ 推荐取值范围Va=0.6-0.87m/s （2） 确定钻进循环最低排量 ()224 Qa Dh Dp Va =-π （3） 求循环压耗系数K 求出m 、n ，计算K=(n+m ·H) （4） 选择钻井泵缸套 基本原则：缸套额定排量0.9Qs>Qa; 缸套额定泵压Ps 接近Pe 当Ps>Pe 时，取0.9Pe ，Ps N2 =$L$2-2*$M$2 Q2=$P$2/$N$2 R2=59.7/(2*Q2)^(8/7) 第一种情况 直段长度盘管长度密度P n k a b △Pg 情况1 3500 0 清水1006 1 0.001 0.0786 0.25 0.024 R5=(LOG10(P5)+3.93)/50 R6 S5=(1.75-LOG10(P5))/7 S6 T5=0.0003767*($O5/1000)^0.8*($Q5*1000)^0.2*($S$2/60)^1.8 T6 C16=PI()*(($A16-2*$B16)^2-$L$2^2)/4 C17 D16=36/3600/$C16 D17 G16=$O$5*($A16-2*$B16-$L$2)*$D16/$Q$5 G17 H16=(1/(2*(1.8*LOG10($G16)-1.53)))^2 H17 E16=2*$H$16*$L$5*$O$5*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 E17 F16 =2*$H$16*$L$6*$O$5*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 F17 G20=($O$6*$D16^(2-$P$6)*($A16-2*$B16-$L$2)^$P$6/($Q$6*12^($P$6-1)))*( 4*$P$6/(3*$P$6+1))^$P$6 H20=16/G20 E20=2*$H20*$L$5*$O$6*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 F20=2*$H20*$L$6*$O$6*$D16^2/($A16-2*$B16-$L$2)/1000000 G2=($S$2/60000)/(PI()*$N$2^2/4) H2=$O$5*$N$2*$G2/$Q$5 K2=H2*($N$2/2/1.3)^0.5 K3=H3*($N$2/2/1.441)^0.5 第二章 蜗壳及尾水管的水力计算 第1节 蜗壳水力计算 一.蜗壳尺寸确定 水轮机的引水室是水流进入水轮机的第一个部件，是反击式水轮机的重要组成部分。引水室的作用是将水流顺畅且轴对称的引向导水机构。引水室有开敞式、罐式和蜗壳式三种。蜗壳式是反击式水轮机中应用最普遍的一种引水室。它是用钢筋混凝土或者金属制造的封闭式布置，可以适应各种水头和流量的要求。水轮机的蜗壳可分为金属蜗壳和混凝土蜗壳两种。 1.蜗壳形式 蜗壳自鼻端到进口断面所包围的角度称为蜗壳的包角，水头大于40m 时一般采用混凝土蜗壳，包角 ；当水头较高时需要在混凝土中布置大量的钢筋，造价可能 比混凝土蜗壳还要高，同时钢筋布置过密会造成施工困难，因此多采用金属蜗壳，包角 。本电站最高水头为174m ，故采用金属蜗壳。 2.座环参数 根据水轮机转轮直径D 1查[1].P 128页表2—16得： 座环出口直径: ()()mm D b 27252600180019001800 20002600 2850=+---= 座环进口直径: ()()mm D a 32503100180019001800 20003100 3400=+---= 蜗壳常数K =100（mm ）、r =200（mm ） 3.蝶形边锥角ɑ 取 4.蝶形边座环半径 ()m k D r a D 725.11.02 25 .32=+=+= 5.蝶形边高度h ()m k b h 29.055tan 1.02 76.0tan 20=+=+= ? 6.蜗壳圆形断面和椭圆形断面界定值s ()m h s 51.055 cos 29 .055cos == 7.座环蝶形边斜线L ()m h L 354.055sin == 8.座环蝶形边锥角顶点至水轮机轴线的距离 不同钻井参数、不同磨损期PDC钻头岩屑分析识别 不同钻井参数、不同磨损期PDC钻头 岩屑分析识别 西南石油局录井工程处黄勇 摘要：随着钻井工艺水平的不断提高, PDC钻头受到广泛地应用，PDC钻头在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时，却由于钻屑细小而给岩屑录井、钻时卡层等带来诸多困难。笔者根据在川西气田十余口井PDC钻头钻井的岩屑录井经验，总结出根据不同钻井参数条件下的PDC钻头使用期法来识别细小真实岩屑，从而提高PDC钻头钻进中的地层剖面恢复符合率。 关键词：岩屑；录井；PDC钻头；提高；符合率 一、PDC钻头特点及造屑机理 1、PDC钻头的主要特点：PDC全称为Polycrystalline Diamond Compact（聚晶金刚合金片），这类钻头是油气钻井中针对中软地层而开发的新型钻头。近几年， PDC钻头被越来越广泛地应用，PDC钻头的优越性显而易见，与传统的牙轮钻头相比，PDC钻头有着明显的优势：钻井速度快，可以提高机械钻速，降低钻井成本；使用寿命长，减少起下钻次数，降低工人劳动强度，辅助时间少；适应地层广。适合川西气田特殊地质特征，低钻压剪切均匀破碎，有利于防斜；安全系数大。没有掉牙轮风险，事故发生概率较小。不过PD C钻头存在一些缺点：钻头成本高，要求井底干净，禁止井下有金属落物；对井壁进行修复的功能不如牙轮钻头；PDC钻头所钻的岩屑细小，虽便于泥浆携带，保持井底干净，但给岩屑录井工作带来很大困难。 2、PDC钻头造屑机理 PDC钻头破碎岩石的方式主要是剪切作用。从岩石破碎强度可知，岩石抗剪切强度远低于岩石的抗压强度（为抗压强度的0.09-0.15倍），PDC钻头正是利用岩石的这一特征实现其高速钻进。PDC钻头在扭矩力的作用下，复合片刮切岩石时生成的岩屑会沿着金刚石表面上移，直至与复合片脱离，通过岩石在切削齿边缘处的破碎，钻头的切削能量得到高效释放。然而，在很多情况下，岩屑所承受的压力过大使其紧贴切削齿表面，从而生产阻碍岩屑移动的摩擦力。这种摩擦力往往可以积累到相当高的程度，以至于会造成岩屑在切削齿边缘的堆积。这种现象一旦发生，井底岩石的运移就不再是直接依靠切削齿的边缘，而是通过切削齿表面积累的岩屑自身来完成。这种现象在钻头后期表现的尤为突出。 二、PDC钻头使用对岩屑录井质量的影响 高转速、低钻压、高排量PDC钻头的使用提高了钻井的速度、降低了钻井的成本、明显增加了钻井的经济效益，但与此同时却给地质录井中工作带来诸多困难，PDC钻头钻出的岩屑极其细小，给地质资料的录取质量带来了较大的影响。钻井地质录井主要工作之一是通过岩屑建立岩性剖面、划分地层，钻井岩屑细小，无疑是对岩性剖面的恢复带来极大的影响。 首先：岩屑取、洗样的难度加大。由于所钻岩屑细小， 甚至部分岩屑呈粉沫状，在钻井液中较少通过震动筛 从钻井液中分离出来，导致捞取到的岩屑数量较少。 连续油管钻井水力计算实例分析 一、计算原始参数 CT 规格：" 78 73 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： 2 2f L v P f d ρ?= 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 ρν μ = 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： Re 16 SL 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 定向井钻井参数设计 刘嘉 中石油胜利石油工程有限公司钻井技术公司 摘要：科技的发展，人口的剧增，造成了对能源的巨度消耗。这迫使人类去寻找更多的能源来满足这样的消耗，而石油便是其中之一。在脚下的土地中，蕴含着大量的石油能源需要去勘探，这边需要有先进的开采技术，若是因开采方式的不当而造成对能源的大量浪费，便是得不偿失了。 一、定向井钻井技术概述 定向井技术是当今世界石油勘探开发领域最先进的技术之一，也是如今使用的越来越频繁的技术。采用定向井技术开采石油，不仅可以在地下环境条件的严格限制下经济而有效的开发石油资源，在大幅度提高油气产量的同时，又不会对自然环境造成污染，是一项具有显著的经济效益的技术手段。 1.定向井：定向钻井是使井眼沿盂县设计的井眼轴线（井眼轨迹）钻达预定目标的钻井过程。 2.定向井的分类：按照井型的不同，可将定向井分为常规定向井（即最大井斜角在60°以内的定向井）、大斜度定向井（最大井斜角在60°到90°之间，也成为大斜度井）、水平井（最大井斜角保持在90°左右的定向井）、分支井、联通井。 二、定向井的设备介绍 1.泥浆马达：以泥浆作为动力的一种螺杆状的井下动力钻具，主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、驱动轴总成和放掉总成等部分组成。 2.扶正器：在钻井过程中起支点作用，通过改变其在下部钻具中的位置可以改变钻具的受力状态，从而达到控制井眼轨迹的目的。 3.非磁钻铤：在钻具组合中使用非磁钻铤可以有效的放置由于钻具本身所带来的磁干扰，减少测量过程中的误差，使测量结果真实、有效。 4.浮阀：一个用来防止泥浆倒流损害井下工具及防止钻头水眼被堵的工具。 5.定向接头：为定向仪器提供稳定性的工具，便于准确了解马达等井眼下工具的方向，从而能够为下不作业的顺利进行提供保障。 三、定向井参数设计： 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 ； nQ O +Q B 4 P B P B B3——混凝土抗剪切强度（通常为3.51kg/cm2=0.351MPa）。 （二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式 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。 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 m3 1.坚硬土壤上的井 架脚，小基墩井架 脚，基墩的上部 分。 1∶2∶4 335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.99 2.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 3.63 3.支承台、浇灌坑 穴及其他。 1∶3∶6 234 0.46 0.93 504 2 2.15 253 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4.承受很大负荷和 冲击力的小基墩。 1∶1∶2 585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5.承受负荷不大的 基墩。 1∶4∶8 180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率 A B C D E F G H I J 1 油 管层数油管增加的 径向长度 每层 长度 总长 度 弯曲 半径 r0/ R v 管 雷 诺 管 f管 管内 摩阻 2 1 0.0365 260. 32 260. 32 1.33 7 0.0 237 3. 17 202 031 0.00 6159 0.51 3 2 0.1059 273. 83 534. 15 1.40 6 0.0 225 3. 17 202 031 0.00 6130 0.53 4 3 0.1752 287. 34 821. 49 1.47 5 0.0 215 3. 17 202 031 0.00 6103 0.56 5 4 0.2446 300. 85 1122 .33 1.54 5 0.0 205 3. 17 202 031 0.00 6078 0.58 6 5 0.3139 314. 35 1436 .69 1.61 4 0.0 196 3. 17 202 031 0.00 6055 0.61 7 6 0.3833 327. 86 1764 .55 1.68 3 0.0 188 3. 17 202 031 0.00 6033 0.63 8 7 0.4526 341. 37 2105 .92 1.75 3 0.0 181 3. 17 202 031 0.00 6012 0.65 9 8 0.5220 354. 88 2460 .80 1.82 2 0.0 174 3. 17 202 031 0.00 5993 0.68 10 9 0.5913 368. 39 2829 .18 1.89 1 0.0 168 3. 17 202 031 0.00 5975 0.70 11 10 0.6607 381. 89 3211 .07 1.96 1 0.0 162 3. 17 202 031 0.00 5957 0.72 12 11 0.7300 288. 93 3500 .00 2.03 0.0 156 3. 17 202 031 0.00 5941 0.55 13 总摩 阻 6.72 第二节Drilling Parameters 钻井技术参数 1.负荷：load. 2.扭矩：torque. 3.扭转: twist. 4.转盘转速：rotary speed，RPM. 5.钻压：WOB, weight on the bit , weight, drilling well. 6.机械钻速：ROP, rate of penetration , drilling rate, the rate of drilling.平均机械钻速: average ROP. 7.泵排量：pump flow capacity, flow rate. 8.加仑/分钟：GPM. 9.泵冲数：strokes per minute,SPM. 10.钻井周期：drilling period. 11.井眼尺寸：hole size, well size. 12.井距: well space. 13.垂直井深：vertical depth. 14.垂直井深：vertical depth. 15.总垂直深度：total vertical depth，TVD. 16.最大井斜角：maximum hole inclination. 17.应力：stress. 18.压力：pressure. 19.压力等级：pressure grade. 20.压力降：pressure drop. 21.压力梯度：pressure gradient. 22.回压：back pressure. 23.大气压：atmosphere. 24.压差：differential pressure. 25.静液柱压力：static fluid column pressure. 26.地层压力：formation pressure. 27.坍塌压力: collapse pressure. 28.破裂压力：fracture pressure. 29.平衡压力：equilibrium pressure. 30.钻具（柱)压力: drilling string pressure. 31.地层压力预测：formation pressure prediction. 32.地层快速预测:the formation fast prediction. 33.参数、变量：variables，parameters. 34.参数计算：parameters calculation. 35.几何参数:geometric parameters. 36.参数分析：parameter analysis. 37.动态参数：dynamic data. 38.静态参数：static data. 39.摩擦：friction. 40.摩擦损失：friction losses, friction drop. 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F1= 式中：F1——基础顶面积，cm2； B1——混凝土抗压强度（通常为28.1kg/cm2=0.281MPa) 2、底面积F2= 式中：F2——基础底面积，cm2； B2——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，cm2； P基——基础面上的压力，MPa； B3——混凝土抗剪切强度（通常为3.51kg/cm2=0.351MPa）。（二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式 nQ O +Q B 4 P 基 B 1 P 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 m3 1.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 2.99 2.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 3.63 3.支承台、浇灌坑 穴及其他。 1∶3∶6234 0.46 0.93 504 2 2.15 253 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4.承受很大负荷 和冲击力的小基 墩。 1∶1∶2585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5.承受负荷不大 的基墩。 1∶4∶8180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率 SY/T5234-91 喷射钻井水力参数计算方法 1主题内容与适用范围 本标准规定了石油及天然气钻井中喷射钻井水力参数的计算方法。 本标准适用于石油及天然气钻井中喷钻井水力参数计算。 2计算公式中的符号、名称及单位(见表1) 表1 序号符号名称单位 1 A b井底面积mm2 2 A J喷嘴面积mm2 3 D 钻柱外径mm 4 D b钻头直径mm 5 D h井径mm 6 D p 钻杆外径mm 7 D ro 岩屑直径mm 8 d 钻柱内径mm 9 F J 射流冲击力N 10 f o 环空净化系数—— 11 H 井深m 12 H o 临界井深m 13 K 钻井液稠度系数Pa·s n 14 k a 环空压耗系数—— 15 k b 钻头压降系数—— 16 k c 钻铤压耗系数—— 17 k ci 钻铤内压耗系数—— 18 k i 管内压耗系数—— 19 k p 钻杆压耗系数—— 20 k pi 钻杆内压耗系数—— 21 k tp 地面管汇压耗系数—— 22 L 钻柱长度m 23 L e钻铤长度m 24 L p钻杆长度m 25 N b钻头水功率kW 26 N S钻井泵实际水功率kW 27 N r钻井泵额定水功率kW 28 n 钻井液流性指数—— 序号符号名称单位 29 P a环空压耗Mpa 30 P b钻头压降Mpa 31 p c 钻铤压耗Mpa 32 p i 钻柱内压耗Mpa 33 p p 钻杆压耗Mpa 34 p po 钻井循环压耗Mpa 35 p r 钻井泵额定泵压Mpa 36 p s 钻井泵工作压力Mpa 37 p sp地面管汇压耗MPa 38 Q 排量L/s 39 Q opt 最优排量L/s 40 Q r 额定排量L/s 41 Re 环空雷诺数--- 42 N u 钻头单位面积水功率W/mm2 43 νa环空返速m/s 44 ν c 临界返喷m/s 45 νj射流喷速m/s 46 νsi岩屑滑落速度m/s 47 μp塑性粘度mPa·s 48 μf钻井液粘度mPa·s 49 ρm钻井液密度g/cm3 50 ρro 岩屑密度g/cm3 51 τy屈服值Pa 52 η钻井泵水功率利用率—— 53 θ600旋转粘度计600r/min读数—— 54 θ300旋转粘度计300r/min读数—— 55 θ200旋转粘度计200r/min读数—— 56 θ100旋转粘度计100r/min读数—— 3 喷射钻井水力参数计算公式 3.1塑性粘度 μp=θ600-θ300 (1) 3.2屈服值 τy=0.479(2θ300-θ600) (2) 3.3流性指数 n=3.32log θ600 (3) θ300 室内热水供暖系统的水力计算 本章重点 ? 热水供热系统水力计算基本原理。 ? 重力循环热水供热系统水力计算基本原理。 ? 机械循环热水供热系统水力计算基本原理。 本章难点 ? 水力计算方法。 ? 最不利循环。 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式 当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附 件 ( 如阀门、弯头、三通、散热器等 ) 时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式 表示： Δ P ＝Δ P y + Δ P i ＝R l + Δ P i Pa 〔 4 — 1 〕 式中Δ P ——计算管段的压力损失， Pa ； Δ P y ——计算管段的沿程损失， Pa ； Δ P i ——计算管段的局部损失， Pa ； R ——每米管长的沿程损失， Pa ／ m ； l ——管段长度， m 。 在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。 每米管长的沿程损失 ( 比摩阻 ) ，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算 Pa/m （ 4 — 2 ） 式中一一管段的摩擦阻力系数； d ——管子内径， m ； ——热媒在管道内的流速， m ／ s ； 一热媒的密度， kg ／ m 3 。 在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下： ( — ) 层流流动 当 Re ＜ 2320 时，可按下式计算； Dim t As Integer Private Sub Frame1_DragDrop(Source As Control, X As Single, Y As Single) End Sub Private Sub Form_Load() t = 1 End Sub Private Sub Timer1_Timer() t = t - 1 If (t = 0) Then Timer1.Enabled = False Me.Hide Form2.Show End If End Sub VERSION 5.00 Begin VB.Form Form1 Caption = "连续油管钻井水力参数计算软件" ClientHeight = 8160 ClientLeft = 120 ClientTop = 450 ClientWidth = 15435 FillColor = &H000080FF& LinkTopic = "Form1" LockControls = -1 'True ScaleHeight = 8160 ScaleWidth = 15435 StartUpPosition = 3 '窗口缺省 WindowState = 2 'Maximized Begin VB.Timer Timer1 Interval = 1000 Left = 9600 Top = 7560 End Begin https://www.360docs.net/doc/b63529743.html,bel Label2 Caption = " 欢迎使用 CT钻井水力参 BeginProperty Font Name = "宋体" Size = 21.75 Charset = 134 Weight = 700 Underline = 0 'False Italic = 0 'False Strikethrough = 0 'False EndProperty ForeColor = &H8000000D& Height = 2535 Left = 3480 TabIndex = 1 Top = 1680 Width = 9015 End Begin https://www.360docs.net/doc/b63529743.html,bel Label1 Caption = " 联系方式：948453545@https://www.360docs.net/doc/b63529743.html," BeginProperty Font Name = "宋体" Size = 15.75 Charset = 134 Weight = 400 Underline = 0 'False Italic = 0 'False Strikethrough = 0 'False EndProperty Height = 975 Left = 10920 TabIndex = 0 Top = 7200 Width = 4455 End End 已知：某216mm 井眼，井深3005m ，钻具组合为216mmbit+177.8mmDC(309m ，内径71.44mm)+ +127mmDP(内径108.6mm ，2696m)，钻井液密度1.35g/cm 3，Φ600＝47，Φ300＝32，Φ3＝4，泵的排量为34.55l/s ，最大泵压 18MPa ，试设计本井段的水力参数。流量系数C=0.98 1．流变参数计算 钻杆内流型指数： 5546.0)32/47log(322.3)/log(322.3300600==ΦΦ=p n 钻杆内稠度系数： )(5146.01022 /47511.01022 /511.05546 .0600n n p Pas K p =?=Φ= 环空流型指数： 4515.0)4/32log(5.0)/log(5.03300==ΦΦ=a n 环空稠度系数： 9786.0511 /511.0511 /511.04515 .0300=?=Φ=a n a K 2．计算钻柱内压力损失 钻杆内分两段，分别是177.8mm 钻铤（309m ，内径71.44mm ），2696mm 钻杆2800米，先分别计算钻柱内水力压力损失。 （1）钻杆内 1）钻杆内流速 s m d Q V i p /725.3) 1086.0(*1415.310 *55.34*442 3 2 == = -π 2）计算管内雷诺数 5.11693554 6.0415546.035146.08 7 .21086 .01035.14138 Re 5546 .01 5546.05546 .025546 .031 2=? ? ? ???+????=? ?? ? ??+= ----p p p p n p p p n n p n i n n K V d ρ 3）判别流态 若n 13703470Re -<，则为层流 若n 13704270Re ->，则为紊流 钻井计算公式精典 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】 钻井计算公式（精典） 1.卡点深度： L=eEF/105P=K×e/P 式中：L-----卡点深度米 e------钻杆连续提升时平均伸长厘米 E------钢材弹性系数=×106公斤/厘米2 F------管体截面积。厘米2 P------钻杆连续提升时平均拉力吨 K------计算系数 K=EF/105=21F 钻具被卡长度l: l=H-L 式中H-----转盘面以下的钻具总长米 注：K值系数5＂=715（） 例：某井在井深2000米时发生卡钻，井内使用钻具为壁厚11毫米的 59/16＂钻杆，上提平均拉力16吨，钻柱平均伸长32厘米，求卡点深度和被卡钻具长度。 解：L=Ke/P 由表查出壁厚11毫米的59/16＂钻杆的K=957 则：L=957×32/16=1914米 钻具被卡长度： L=H-L=2000-1914=86米2、井内泥浆量的计算V=D2H/2或V= 3、总泥浆量计算 Q=q 井+q 管 +q 池 +q 备 4、加重剂用量计算： W 加=r 加 V 原 (r 重 -r 原 )/r 加 -r 重 式中：W 加 ----所需加重剂的重量，吨 r 原 ----加重前的泥浆比重， r 重 ----加重后的泥浆比重 r 加 ---加重料的比重 V 原 ---加重前的泥浆体积米3 例：欲将比重为的泥浆200米3，用比重为的重晶石粉加重至，需重晶石若干 解：根据公式将数据代入： 4×200（）/吨 5.降低泥浆比重时加水量的计算 q=V 原(r 原 -r 稀 )/r 稀 -r 水 式中：q----所需水量米3 V 原 ---原泥浆体积米3 r 稀 ---稀释后泥浆比重 r 水 ----水的比重（淡水为1） 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 4 P 基 B 1 P 地 B 2 配合比为1∶m ∶n=水泥∶砂子∶卵石。根据经验公式求每1m 3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 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率 式中：G ab ——测量点a 和b 间井段的井斜全角变化率，（°）/30m ； △L ab——测量点a和b间的井段长度，m； αa——测量点a点处的井斜角，°； αb——测量点b点处的井斜角，°； △Φab——测量点a和b之间的方位差，△Φab=Φb-Φa，°。 2、井底水平位移 式中：S Z——井底水平位移，m； N O——井口N座标值，m； N n——实际井底N座标值，m； E O——井口E座标值，m； E n——实际井底E座标值，m。 3、最大井斜角 根据井深井斜测量数据获取或井斜测井资料获得。 4、平均井径扩大系数 式中：C p——平均井径扩大系数，无因次量 D实——实际平均井径，mm； D b——钻头名义直径，mm。 5、最大井径扩大系数 式中：C max——最大井径扩大系数，无因次量； D max——实际最大井径，mm； D b——钻头名义直径，mm。 （二）定向井井身质量计算 1、井斜全角变化率计算公式同（一） 2、定向井井底水平偏差距 式中：S s——定向井井底水平偏差距，m； N d——设计井底座标，m； N n——实际井底的N座标，m； Brief System Write-up系统概述 Drilling instrumentation system Our DAQ-based System consists of three main components - field sensors, DAQ (Data Acquisition Unit) and rig floor display. 此套基于DAQ系统的钻井仪表包含三个主要部分：传感器，DAQ(数据采集单元)和钻台显示设备。 The field sensors include both mud parameter monitoring devices (mud pits, mud pumps, trip tank) and drilling parameter monitoring (depth/ROP, hook load, RPM, torque, standpipe pressure). The DAQ would support any combination of sensors, up-to a maximum of 23 analog & 14 digital pulse signals. 传感器包括监测泥浆参数的设备（泥浆罐，泥浆泵，计量罐）和监测钻井参数的设备（井深/钻速，钩载，转盘转速，扭矩，立管压力）DAQ系统支持各种传感器的组合，最多可达23个模拟通道和14个数据通道。 The indicator/gauges of the hydraulic systems such as weight, tong line pull, pump pressure and rotary table torque will be installed on the driller’s console built by the rig maker. By the use of pressure transducers, these hydraulic signals will be converted to 4-20ma signals. 液压指示系统如指重表，大钳扭矩表，泵压表和将安装在由钻机制造厂提供的司钻控制台上。通过使用压力变送器，这些液压信号将转换为4-20毫安的信号。对于悬重和泵压信号，我们 一、四方钻杆 1、参数 规格 名称 5 2/4＂方钻杆３１/２＂方钻杆备注 外径(DFL) 133mm 88.9mm 内径（d）82.6mm 57.2mm 上部反扣接头外径(Du) 196.85mm 196.85mm或 146.05mm 内径(d) 82.6mm 57.2mm 长度(Lu) 406.40mm 406.40mm 扣型 6 5/8＂Reg(630)反扣 6 5/8＂Reg(630)反扣 或4 1/2＂Reg(430) 下部正扣接头外径(DF) 177.8 mm 120.65 mm 内径82.55mm 57.15mm 长度(Ll) 508mm 508mm 扣型 5 1/2＂FH(521)正扣 或Nc50(411) 正扣 Nc38正扣或3 1/2IF 正扣 对角宽度（ＤＣ）175.41mm(12.5m) 171.46mm 115.09mm或 112.71mm 楞角半径（Ｒc）15.87mm(12.5m) 85.72mm(16.46m) 12.7mm(12.5m) 56.35mm(16.46m) 2、方钻杆允许弯曲度 项目校直标准使用标准 全长＜3 ＜8 不大于15度，并且用标准防补芯能自由通过 每米＜1 ＜1.5 二、钻铤 1、常用钻铤尺寸和基本参数 规格名称∮228mm ∮203m m ∮178m m ∮159m m ∮152m m ∮146m m 备注 水眼（mm）71.4 71.4 71.4 71.4 71.4 50.8 倒角直径（mm）212.7 190.1 164.7 150.0 144.5 114.7 抗弯强度比317 3.02 2.73 2.63 2.84 2.58 E q u a t i o n f o r c a l c u l a t i n g h y d r a u l i c s 1.喷嘴压降(p r e s s u r e d r o p a c r o s s b i t n o z z l e) B：喷嘴压降(p r e s s u r e d r o p a c r o s s b i t n o z z l e)：P S I。 W：泥浆密度(m u d w e i g h t)：P P G。 Q：泵排量(f l o w r a t e)：G P M。 A：喷嘴总面积(t o t a l f l o w a r e a)：i n2。 2．近似的塑性粘度(e s t i m a t e d p l a s t i c v i s c o s i t y) P V:近似的塑性粘度(e s t i m a t e d p l a s t i c v i s c o s i t y)：C P。(厘泊) W：泥浆密度(m u d w e i g h t)：P P G。 3．钻头水功率(b i t h y d r a u l i c h o r s e p o w e r) B H P:钻头水功率(b i t h y d r a u l i c h o r s e p o w e r):H P。 Q：泵排量(f l o w r a t e)：G P M。 B：喷嘴压降(p r e s s u r e d r o p a c r o s s b i t n o z z l e)：P S I。 4.喷嘴喷速(N o z z l e v e l o c i t y) N V:喷嘴喷速(N o z z l e v e l o c i t y)：F P S。 Q：泵排量(f l o w r a t e)：G P M。 A：喷嘴总面积(t o t a l f l o w a r e a)：i n2。 5.冲击力(i m p a c t f o r c e) I F:冲击力(i m p a c t f o r c e)：l b s。 W：泥浆密度(m u d w e i g h t)：P P G。 Q：泵排量(f l o w r a t e)：G P M。 6．管内平均流速(a v e r a g e v e l o c i t y i n s i d e p i p e) V P:管内平均流速(a v e r a g e v e l o c i t y i n s i d e p i p e):F P M。 Q：泵排量(f l o w r a t e)：G P M。 I:管内径(p i p e i n s i d e d i a m e t e r):i n.水力参数设计及编程
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