固井作业常用公式.doc

固井施工作业常用公式
一、 水灰比的确定
设水灰比为λ，水泥浆密度为 g/cm3,干灰密度为 g/cm3,则有：
λ=
二、 1m3水泥浆所需的干水泥量
设水泥浆密度为 g/cm3,干灰密度为 g/cm3
Tc= （吨）
三、 1m3水泥浆所需的水量
V= （m3）
四、 造浆量的计算
Vs= （1/100kg）
五、 水泥浆到达井底压力计算：
设钻井液密度为（g/cm3），井垂深深为h（m）
井底压力P=gh/1000 （Mpa）
六、 井底循环温度计算
（1）已知地温梯度为p（℃/m），井垂深深为h（m），循环温度系数为λ（取值在0.6-0.8之间）,地表温度为TS（℃）
井底循环温度Tc=（TS+ph）λ （℃）
（2）已知钻井液出口温度为To（℃）井垂深深为h（m）
井底循环温度Tc=To+h/168 （℃）
七、 注水泥升温时间计算
已知套管内容积Q（m2），套管下深h（m），设计注入水泥浆量L（m3），注水泥排量为q1（m3/min），替泥浆排量为q2（m3/min）：
（1） 当Qh＜L，则升温时间t=（min）
（2） 当Qh＞L，则升温时间t=+（min）
八、 稠化时间计算
已知套管内容积Q（m2），套管下深h（m），设计注入水泥浆量L（m3），注水泥排量为q1（m3/min），替泥浆排量为q2m3/min）
稠化时间t=++附加安全时间（60-90min）（min）
九、 失水量的计算
Q30=2*Qt
式中：Q30——30min失水量，ml
Qt——在时间t时收集的滤液量，ml
T——试验结束时的时间，min
十、 流变参数计算
流变模式判别：
F= 式中：F——流变模式判别系数，无量纲；
——转速300r/min时仪器读数
——转速200r/min时仪器读数
——转速100r/min时仪器读数
当F=0.5±0.03时选用宾汉流变模式，否则选用幂律流变模式。
宾汉模式 ηp=0.0015（- ）
τ=0.511 -511ηp
式中：ηp——塑性粘度，Pa.s
τ——动切力，Pa
幂律模式 n=2.092lg（）
k=
式中：n——流性指数，无量纲；
k——稠度系数，Pa.sn

十一、 游离液的计算：
FF=
式中：FF——游离液占的比例；
Vf——游离液体积 （ml）
Vs——水泥浆体积 （ml）
十二、 固井配水用量计算
（1） 固体外加剂
固体用量：W=1000 （kg）
式中 a%为固体在干灰中的加量，
λ为水灰比，
V为配水总量，单位为m3。
（2） 液体外加剂
液体用量：W=1000（kg）
式中： a为试验加量，单位（ml）
Wc为试验干灰用量，单位（g）
λ为水灰比
V为配水总量，单位为m3
ρl为液体密度，单位g/cm3

十三、 套管内容积计算
已知套管外径D（mm），壁厚h（mm）
套管内容积Q=（D-2h）2（mm2）

十四、 环空容积计算
已知井径D1（mm），套管外径D2（mm）
环空容积Q= （D12-D22）（mm2）

十五、 环空流体所占环空高度
已知注入流体体积为V（m3），所占环空的环空容积为Q（L/m）
该流体所占环空高度H=（m）
十六、 环空返速及注水泥排量计算
环空返速V=
注水泥排量q=60QV
式中： Q为环容，单位（L/m）
q为注水泥排量，单位（L/min）
V为环空返速，单位（m/s）

十七、 钻井液替量计算
已知套管阻位为H（m），套管内容为Q（L/m）
钻井液替量L=QH/1000（m3）。

十八、 静压差计算
已知钻井液密度为ρm（g/cm3），注入前置液所占环空高度为Hf（m），密度ρf（g/cm3），注入水泥浆所占环空高度为Hs（m），密度为ρs（g/cm3），g为重力加速度。
则静压差ΔP= （Hs（ρs-ρm）+Hf（ρm-ρf））（Mpa）

十九、 井底当量密度计算
已知钻井液密度为ρm（g/cm3），井垂深H（m），注入前置液所占环空高度为Hf（m），密度ρf（g/cm3），注入水泥浆所占环空高度为Hs（m），密度为ρs（g/cm3），井底流动阻力为ΔP（Mpa），g为9.8牛顿/千克。
井底静态当量密度=
井底动态态当量密度=
二十、 平衡前置液所用重浆计算
已知钻井液密度为ρm（g/cm3），重浆密度为ρh（g/cm3），重浆所占环空的环容为Q（L/m），注入前置液所占环空高度为Hf（m），密度ρf（g/cm3）
平衡所需重浆量L=（m3）
二十一、水泥浆失重时，全井平衡所需重浆计算
已知钻井液密度为ρm（g/cm3），重浆密度为ρh（g/cm3），重浆所占环空的环容为Q（L/m），注入水泥浆所占环空高度为Hs（m），密度ρs（g/cm3）
全井平衡所需重浆量L= （m3）
二十二、起压替量计算
已知套管内容为Qi（L/m），总替量为Q（m3），裸眼平均环容Qa（L/m），钻井液密度为ρm（g/cm3），注入水泥浆量为Ls（m3），水泥浆密度为ρs（g/cm3）
起压替量Qt=Q-
1、动态起压时间计算：
设管内外压力平衡时，管内泥浆液柱高度为Him
则：

……⑴

……⑵
式中 Him—管内泥浆液柱高度，m；
H—井深，m；
Ci—套管内每米容积，m3/m；
Co—平均环空每米容积，m3/m；
ρc—水泥浆密度，g/cm3；
ρm—泥浆密度，g/cm3；
Vc—注水泥浆量，m3；
Q—顶替排量，m3/min；
T—起压时间，min；
Δp—循环压耗，MPa；
循环压耗Δp采用经验公式：（当Δp=0时，计算结果为静态起压时间）
当套管下深＜1000m时： Δp=0.0981(0.01H)+0.8（MPa）
当套管下深5000m＞L＞1000m时: Δp=0.0981(0.01H)+1.6（MPa）

2、环空液柱压力当量密度（ρm）的计算：

Him
钻井液

H

水泥浆

设井深为H；环空中前置液的高度为H前；前置液的密度为ρ前；水泥浆的高度为H水泥；水泥浆的密度为ρ水泥；泥浆的密度为ρ泥浆；则

……⑶

注：为地层破裂压力当量密度
为地层孔隙压力当量密度
在固井设计过程中应满足：

二十三、热采井预应力计算
基本数据：∮177.8mm9.19mm×N80 套管下深1670m,泥浆密度按,设计注蒸汽的温度为320
1、套管内产生的最大应力：
Pmax =E·C·Qmax
=1.52×9.80665×107×12.1×10-6×(320-72)
=447302.5 KPa
2、应施加的预应力：
P= Pmax—A·Y
=447302.5·98.067
=447302.5419246.0
=28056.5 KPa
3、套管在井内的自重(考虑浮力)
m=(q·KB)
=38.69×1670×0.85÷1000
=55.3 t
注: KB为泥浆密度为1.18g/cm3时的浮力系数
4、井口拉力:(S为套管横截面积)
P=+m-f0
=+55.3-
=13.94+55.3-30.5
=38.74 t
注: f0表示是蹩压15MPa候凝时产生的力
f0=·P蹩÷98.067
S0是套管内截面积
5、井口处套管接箍的安全系数
n=G/P
=235.4/38.74
=6.07
6、套管伸长：
ΔL=
=
=0.89m
若不蹩压候凝,井口拉力为69.24t, 套管伸长为1.55m