钻井液计算公式.doc

一、 配制水基钻井液所需材料的计算
1. 钻井液的循环容积
1.1 井筒容积计算V1（即井内钻井液量计算）
计算式：
D－井径，m;
H－井深，m。
经验式：（m3/1000m）
1.2 泥浆罐容积V2
1.3 泥浆槽容积V3（钻井液液面一般只达槽深的2/3）
1.4 循环管汇容积V4
钻井液循环量计算：
　 V=V1＋V2＋2/3V3 ＋V4
2. 配制定量Vf、定密度ρf的水基钻井液所需的粘土量
已知：钻井液质量=粘土质量+水质量
钻井液的体积＝粘土体积＋水体积

其中：钻井液质量
粘土质量
水的=
所以：

式中, mc---粘土质量，t；
Vf--- 钻井液体积，m3；
Vc---粘土体积，m3；
Vw---水体积，m3；
---钻井液密度，g/cm3；
---粘土密度，g/cm3；
---水的密度，g/cm3。
3. 配制定量、定密度的水基钻井液所需的水量
水量=（欲配置钻井液的体积）-（所需的粘土体积）
其中：所需粘土体积=
所需水量=欲配钻井液体积-
二、 调整钻井液密度所需要的材料
1. 加重钻井液所需加重材料的计算：
（1）定量钻井液加重时所需要加重材料的计算：

式中：
W---加入的加重材料重量；
V浆--- 原浆体积；
---原浆密度；
---欲配的钻井液密度；
---加重材料的密度；
（2）配置定量加重钻井液时所需要加重材料的计算：

式中：
W---加入的加重材料重量；
V --- 欲配的钻井液体积；
---原浆密度；
---欲配的钻井液密度；
---加重材料的密度；
2. 降低钻井液密度所需水量的计算

式中：
降低密度时需要的水量；
V浆--- 原浆体积；
---原浆密度；
---加水稀释后的钻井液密度；
三、 钻井液的循环体积（即井内钻井液量计算）
（1） 经验式
井眼内的钻井液量V1(m3/1000m井段)=
（2） 算数式
井眼内的钻井液量V1=
式中D------井径，m;
H-----井深，m;
2. 泥浆罐容积V2计算
泥浆罐容积V2=
3. 泥浆罐容积计算
V3=（钻井液液面一般只达到槽深的2/3）
4. 循环管汇容积计算
V4=
5. 钻井液循环量计算
V=V1+2V2+2/3V3+V4

钻井液流变参数的计算
一. 表观粘度：
AV=1/2φ600   （mPa.s）

  式中：   φ600----600r/min下的读值。

二.塑性粘度：
     PV=φ600-φ300  （mPa.s）

  式中：   φ600----600r/min下的读值。

           φ300 ----300r/min下的读值。

三.动切力：
  YP=1/2（φ300-PV）= AV－PV     （Pa）

四.静切力：
      G10〃=1/2φ3，I       （Pa）

      G10＇=1/2φ3，F        （Pa）

  式中：   φ3，I-----静止10s后3r/min下的读值。

           φ3，F-----静止10min后3r/min下的读值。

五.流性指数
n=3.322Lg（φ600/φ300）     （无因次）

六.稠度系数
      K=[(φ600)/1022n]*0.4788     (Pa.Sn)

 式中:  K---稠性系数，n---流性指数

七.卡森模式的τ0
      τ01/2=1.510[(φ100)1/2-(φ600)1/2]     (Pa)

八.卡森模式的η∞
η∞1/2=1.195(φ6001/2-φ1001/2)        (mPa.S)1/2

 η∞1/2=2.42(φ6001/2-φ3001/2)        (mPa.S)1/2

现场钻井液计算
一.循环周的计算:
式中：V—井筒容积 ，V1—井内钻杆体积，Q—排量
二.加重计算
式中：ρ1—加重剂的密度，ρ2—加重后钻井液密度，ρ0—原钻井液密度
三.稀释计算公式:
式中：ρ0—原密度，ρ1---稀释后密度
四.井眼容积计算:
理论公式:  V=π(Db/2)2h*10-6
式中:V—井眼容积（m3），h—井深（m），Db—钻头直径（mm）

经验公式:  V(m3/1000m)= Db2/2
式中:Db—钻头直径（inch）
五.钻井液中悬浮固体的密度：
 式中：ρss：悬浮固体的密度。ρm：钻井液密度。ρf：滤液密度ρ0：油的密度。Vm：水的体积百分数。Vs：盐的体积百分数
V0：油的体积百分数。Vts：总固相的体积百分数。
六.环空返速
基本公式：
式中：Q—排量（L/s），Db—钻头直径（cm），D—钻具外径（cm）
1．26〃--------9〃DC      V=0.0033*Q
   26〃--------5〃DP      V=0.003*Q
2．17 1/2〃---9〃DC      V0.0087*Q
   17 1/2〃---5〃DP      V=0.007*Q
3．12 1/4〃---8〃DC      V=0.0229*Q
   12 1/4〃---5〃DP       V=0.0157*Q
4．8 3/8〃---6 1/4〃DC    V=0.0632*Q
． 8 3/8〃---5〃DP       V=0.0435*Q
5．5 7/8〃---4 6/8〃DC    V=0.1638*Q
   5 7/8〃---3 1/2〃DC    V=0.0881*Q
又:
式中：Q—排量（m3/min），Db—井径（inch），D—钻具外径（inch）

举例：某井用8.5英寸钻头，排量1.5方/分钻井，试计算钻头与5″钻杆环空的返速
七.环空雷诺数
基本公式：
式中：V—环空返速（cm/s），ρ—泥浆密度（g/cm3），n—流性指数，K—稠性系数（mPa.Sn），Db—钻头外径（cm），D—钻具外径（cm）
流态判断：Re≤2000为层流，Re≥2000为紊流
1．26〃----9〃DC
Re=3*n*ρ*12（1-n）*43.18n*V（2-n）/K/（2n+1）
=3*n*ρ*12Yx（1-n）*43.18Yxn*Vyx（2-n）/K/（2N+1）
26〃----5〃DP
Re=3*n*ρ*12（1-n）*5334n*V（2-n）/K/（2n+1）
2．17 1/2〃----9〃DC
Re=3*n*ρ*12（1-n）*21.59n*V（2-n）/K/（2n+1）
17 1/2〃----5〃DP
Re=3*n*ρ*12（1-n）*31.75n*V（2-n）/K/（2n+1）
3．12 1/4〃----8〃DC
Re=3*n*ρ*12（1-n）*10.8n*V（2-n）/K/（2n+1）
12 1/4〃----5〃DP
Re=3*n*ρ*12（1-n）*18.42n*V（2-n）/K/（2n+1）
4.  8 3/8〃----6 1/4〃DC
Re=3*n*ρ*12（1-n）*5.41n*V（2-n）/K/（2n+1）
8 3/8〃----5〃DP
Re=3*n*ρ*12（1-n）*8.59n*V（2-n）/K/（2n+1）
5.   5 7/8〃----4 6/8〃DC
Re=3*n*ρ*12（1-n）*2.87n*V（2-n）/K/（2n+1）
5 7/8〃----3 1/2〃DP
Re=3*n*ρ*12（1-n）*6.05n*V（2-n）/K/（2n+1）
又:

式中：ρ—钻井液密度（g/dm），V------环空返速（m/s），

PV—塑性粘度（mPa.s）
举例：当泥浆密度为1.30,塑性粘度为15毫帕秒时，接上题计算该环空雷诺数。

由于Re=8030＞2000故为紊流（注：Re≤2000为层流）

八.环空临界排量:
基本公式:
Qc=0.00471*(Db2-D2)[20K*(2n+1)n/3n/1200(1-n)*ρ*（Db-D）N]1/2-n式中：Qc—临界排量（m3/min），n—流性指数，K—稠性系数（mPa.Sn），ρ—泥浆密度（g/cm3），Db—钻头外径（cm），D—钻具外径（cm）
流态判断：实际排量＞Qc时为紊流，实际排量＜Qc时为层流
1．26〃---9〃DC
Qc=18.08[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/43.18n]1/2-n
26〃-5〃DP
Qc=19.78[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/53.34n]1/2-n
2．            17 1/2〃---9〃DC
Qc=6.84[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/21。59n]1/2-n
17 1/2〃---5〃DP
Qc=8.55[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/31.75n]1/2-n
3．            12 1/4〃---8〃DC
Qc=2.62[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/10.08n]1/2-n
12 1/4〃---5〃DP
Qc=3.8[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/18.4n]1/2-n
=3.8[6.67*K（2n+1）Yxn/ρ/1200Yx（1-n）/18.42Yxn]Yx[1/（2-n）]
4．8 3/8〃---6 1/4〃DC
Qc=0.95[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/5.41n]1/2-n
8 3/8〃---5〃DP
Qc=1.38[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/8.59n]1/2-n
5．5 7/8〃---4 6/8〃DC
Qc=0.37[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/2.87n]1/2-n
5 7/8〃---3 1/2〃DP
Qc=0.68[6.67*K（2n+1）n/n/ρ/1200（1-n）/6.05n]1/2-n
九.井径扩大率：
式中：V—电测所得裸眼井段的容积。
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