钻井计算公式

钻井计算公式
钻井计算公式
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=2.1×106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（9.19）
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=0.785D2H
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1.25的泥浆200⽶3，⽤⽐重为4.0的重晶⽯粉加重⾄1.40，需重晶⽯若⼲？
解：根据公式将数据代⼊：
4×200（1.40-1.25）/4.0-1.40=46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）
r原---原泥浆⽐重
例：欲将⽐重1.30的泥浆150⽶3降⾄⽐重为1.17，需加淡⽔若⼲？
解：根据公式代⼊数据：
150（1.30-1.17）×1/1.17-1=115⽶3
6、泥浆循环⼀周所需时间计算
T=V井-V柱/60Q泵
式中：T---泥浆循环⼀周的时间，分
V井---井眼容积，升
V柱---钻柱体积升
Q泵---泥浆泵排量升/秒
备注：V井=0.785D井2
V柱=0.785（D外2-d内2）
例题：井径81/2"，使⽤壁厚为10毫⽶的41/2"钻⾄1000
⽶，泵的排量为21.4升/秒，问泥浆循环⼀周需时若⼲？
解：V井=0.785×（215.9）2=36591升
V柱=0.785（114.32-94.32）=3275升
T= V井-V柱/60Q泵
=36591-3275/60×21.4
=33316/1284
=25.95分
7、泥浆上返速度计算
V返=12.7Q泵/D井2-d柱2
式中：V返—泥浆上返速度⽶/秒
Q泵---泥浆泵排量升/秒
D井---井径厘⽶
d柱---钻柱外径厘⽶
例题：某井井径为22厘⽶，钻具外径为11.4厘⽶，泥浆泵排量为25升/秒，问泥浆上返速度是多少？解：V返=12.7Q泵/D井2-d柱2
=12.7×25/222-11.42
=0.90⽶/秒
8、漏失速度计算公式：
V漏=Q漏/t时
式中：V漏—漏失速度⽶3/⼩时
Q漏---在某段时间内的漏失量⽶3
t时----漏失时间⼩时
例题：某井在30分钟内共漏泥浆15.6⽶3问该井在这段时间内的漏失速度是多少？
解：V漏=Q漏/t时
=15.6/0.5
=31.2⽶3/⼩时
9、泵压计算公式：
P=0.081ρQ2/0.96D4
式中：P---泵压MPa
ρ---使⽤密度g/cm3
Q----泥浆泵排量l/s
D---钻头⽔眼毫⽶
D=√d12+d22+d32+…..
10.常⽤套管数据表
11．接头扣型尺⼨：（1：内平2：贯眼3：正规）
12.常⽤单位换算表
长度:1英⼨(in)=25.4毫⽶(mm)=2.54厘⽶(cm)=0.0254⽶(m) 1英尺(ft)=12英⼨(in)=304.8毫⽶(mm)=30.48厘⽶(cm)=0.3048⽶(m) 1码(yd)=3英尺(ft)=914.4毫⽶(mm)=91.44厘⽶(cm)=0.9144⽶(m)
1⾥=150丈=500⽶
1丈=3.33⽶
1尺=0.33⽶
1⼨=0.033⽶
⾯积:1亩=666.6m2
13.常规井⾝结构
14.常⽤钻铤尺⼨与钻头直径关系对照表
公式：允许最⼩钻铤直径= 2倍套管接箍外径- 钻头直径有效井眼直径=（钻头直径+ 钻铤直径）÷20
在⼤于215.9mm(8 1/2in)的井眼中，应采⽤塔式钻铤组合，钻铤柱中最下⼀段钻铤(⼀般应不少于1⽴柱)的外径应不⼩于这⼀允许最⼩外径，才能保证套管的顺利下⼊。

15.井斜的原因
钻井实践表明，井斜的原因是多⽅⾯的，如地质条件、钻具结构、钻进技术措施以及设备安装质量等。

但归纳起来，造成井斜的原因主要有两个⽅⾯：第⼀是钻头与岩⽯的相互作⽤⽅⾯的原因，即由于所钻地层的倾斜和⾮均质性使钻头受⼒不平衡⽽造成井斜；第⼆是钻柱⼒学⽅⾯的原因，即下部钻具受压发⽣弯曲变形使钻头偏斜并加剧钻头受⼒不平衡⽽造成井斜。

1. 地层因素
不同的地区、不同构造部位甚⾄不同的地层，井斜程度的显著差异表明地层因素往往是影响井斜的主要原因。

①在倾斜的层状地层中钻进时，由于在层⾯交界处的岩⽯不能长时间⽀持钻压⽽趋向沿垂直⾯发⽣破碎，因⽽井眼下倾⼀侧的层⾯上形成⼩斜台，它对钻头施加⼀个横向作⽤⼒，把它推向地层的上倾⽅向，从⽽引起井斜这就是所谓地层的“⼩变向器”作⽤。

地层倾⾓越⼤，成层性越强，钻压越⼤，这种作⽤也越⼤。

②沉积岩层不同⽅向的物性和强度是有差异的，⼀般来就，垂直层⾯⽅向岩⽯的强度低，可钻性⾼，所以在钻经这种地层时，钻头总是要保持沿这个破碎阻⼒最⼩的⽅向钻进的趋势，当地层呈倾斜状态时，这种⾃然趋势必然导致井斜。

③在软硬交错地层钻进时，可能产⽣突发性的严重井斜问题，当钻头从软地层进⼊硬地层时，由于钻头在A、B两侧的破碎阻⼒不均，使钻头的钻进⽅向向地层上倾⽅向倾斜，当钻头从硬地层进⼊软地层时，由于类似前⾯所述⼩变向器作⽤，迫使钻头沿地层上倾⽅向钻进。

④钻头在破碎呈倾斜的层状岩⽯时，⽛齿在地层上倾⽅向⼀侧C形成较多的岩屑量。

由于两侧破碎的不均衡产⽣的增斜⼒，也迫使钻头改变⽅向。

⑤地层造斜⼒及计算模式。

(1)
或（2）
式中：－地层倾⾓，°；
α－井斜⾓，°；
W －钻压，。

地层本⾝并不存在造斜⼒，这⾥所说的地层造斜⼒，实质上是与地层特性及钻压密切相关的使井眼偏斜的⼀种特殊作⽤。

⽤地层造斜⼒的概念解释和描述岩性⽐较稳定的地层和⼀个层段的井斜机理是⽐较合实际情况的，但不适⽤于软硬交界⾯上突然发⽣的严重井斜问题。

2. 下部钻具弯曲的影响
下部钻具在钻压作⽤下发⽣弯曲是引起井斜的另⼀个重要原因，其弯曲程度越严重，井斜也越严重，它对井斜的影响表现在两⽅⾯：
①下部钻具弯曲使钻头偏斜（相对于井轴），其钻进的⽅向偏离原井眼轴线，直接导致井斜。

②下部钻具弯曲，使钻压改变了作⽤⽅向即不再沿井眼轴线⽅向施加给钻头，⽽是偏斜了⼀个⾓度——即钻头偏斜⾓，从⽽产⽣⼀个引起井斜的横向偏斜⼒FB。

下部钻具组合⾃⾝的特性（包括与井眼的间隙）及钻压决定它的弯曲程度和对井斜的影响。

16.常规钻具组合:
1、⼀开钻具组合
深度根据上部平原组的底界确定，⼀般为：50～150m；
Φ444.5mm P2 ＋Φ177.8mm钻铤×6根＋Φ127mm 钻杆＋133⽅钻杆
钻井参数：
2、⼆开直井段钻具组合 2.1 上部⼤井眼
（1）不下技套时,采⽤塔式钻具组合:
Φ244.5mmP2＋Φ177.8mm 钻铤×6根＋Φ158.8mm ⽆磁钻铤×1根＋Φ158.8mm 钻铤×11 根＋Φ127mm 钻杆
钻井参数：
（2）下技套时, 采⽤刚性满眼钻具组合:
Φ311.2mmP2＋Φ203.2mm
⽆磁钻铤×1根＋Φ203.2mm 钻铤×1根＋Φ310mm 扶正器＋Φ203.2mm 钻铤1根＋Φ310mm 扶正器＋Φ203.2mm 钻铤×3根＋Φ178.8mm 钻铤×9根+Φ127mm 钻杆 +133mm ⽅钻杆
钻井参数：
对可钻性差的海相地层：
311.2HA537+ 311扶正器+ ?228.6减震器+ ?311扶正器＋?228.6钻铤×1根+ ?311扶正器+ ? 228.6钻铤×2根+ ?203.2钻铤×7根+ ?177.8钻铤×6根+ ?158.8上击器+ ?127加重钻杆×7根+ ?127钻杆+133mm ⽅钻杆
钻井参数：
对可钻性差的海相地层：
减震器的安放位置：
直接安放在钻头之上减震效果最佳。

随钻震击器的安放位置：
其结构复杂、壁厚受限，不能长期处于压缩弯曲状态，应安放在钻柱受拉部位。

⼀般安放在钻铤柱顶部效果最佳，如错误地放在中和点上，交替承受拉、压载荷会使其很快损坏。

2.2 下部8 1/2″井眼直井段防斜钻具组合
（1）钟摆防斜钻具
（2）满眼防斜钻具
（3）偏⼼防斜钻具
（4）光钻铤组合
（1）钟摆防斜钻具
Φ215.9mmPDC钻头＋Φ158.8mm⽆磁钻铤×1根＋Φ158.8mm钻铤×1根＋Φ214mm扶正器＋Φ158.8mm 钻铤×1根＋Φ214mm 扶正器＋Φ158.8mm钻铤×18根＋Φ127mm钻杆＋133mm⽅钻杆
钻井参数：
排量优选：⼀般Φ215.9mm井眼上返流速调整到1～1.5m/s，Φ244.5mm井眼上返流速调整到0.8～1m/s，Φ311.2mm井眼上返
流速调整到0.6～0.8m/s。

⼒学理论基础:
实际的井眼都是倾斜的，钻柱某点将和井壁接触，称为上
切点。

未加钻压时，作⽤在钻头处侧向⼒只是钻头与上切点之间钻铤重量的横向分量，这个⼒称作钟摆⼒，使井眼趋于垂直；当施加钻压时，将在钻头处产⽣另⼀侧向⼒，此⼒使井眼偏离原来的⽅向。

这⼆个⼒的合⼒决定了钻进⽅向。

钟摆钻具使⽤特点：
①钟摆钻具能⽤于不易井斜地区，在使⽤⼤钻铤条件下，保证较⾼钻压下钻出⼏乎垂直的井眼。

⽐使⽤光钻铤钻具可增加钻压，⽽不会增⼤井斜。

②钟摆钻具也是⼀种有效的纠斜⼯具，并⼴泛应⽤于各油⽥。

钟摆钻具使⽤特点：
③尽可能采⽤⼤尺⼨钻铤加稳定器，形成的钟摆长，减斜效果好。

在具体操作中应严格控制钻压，避免因加压过⼤使稳定器以下出现新切点致使钟摆失效；还应与处理地层交界⾯和加强划眼结合起来。

④缺点：在直井内⽆防斜作⽤，与光钻铤⼀样由于刚度⼩不能有效控制井斜变化率。

为满⾜易斜区快速钻井的要求还须使⽤其他类型的防斜钻具。

钟摆钻具⼯作原理
利⽤斜井内钻柱切点以下钻铤重量的横向分⼒把钻头压向井眼下⽅，以逐渐达到减⼩井斜的效果。

这个横向分⼒的作⽤犹如钟摆⼀样，故称之为钟摆⼒。

增加钟摆⼒的⼀个办法是尽可能使⽤较⼤尺⼨的钻铤，这样钻铤不容易被压弯，切点位置相对较⾼，利于减斜。

另⼀个办法是在此切点略⾼的位置上安装稳定器，以提⾼切点位置，增⼤减斜⼒。

同时，也能减⼩钻头外侧倾⾓（指产⽣增斜效果的钻头倾⾓）。

钟摆钻具设计要点和操作要求
操作中应严格控制钻压。

同满眼钻具相⽐，钟摆钻具只能使⽤较⼩的钻压。

对钟摆钻具来说，稳定器的安放位置⼗分重要。

如安放位置偏低则减斜⼒⼩，效果差；如安放位置偏⾼则稳定器以下钻铤会与井壁形成新切点，使钟摆钻具失效；因此钟摆钻具中稳定器的理想安放位置应在保证稳定器以下钻铤不与井壁接触的条件下尽量提⾼些。

稳定器安放位置主要取决于钻铤尺⼨、钻压⼤⼩和井眼斜度等。

推荐的钟摆钻具组合稳定器的安放位置
（2）满眼防斜钻具
Φ215.9mm三⽛轮钻头＋Φ214mm扶正器＋Φ158.8mm短钻铤（2-3m）×1根＋Φ214mm扶正器＋Φ158.8mm⽆磁钻铤×1根＋Φ214mm扶正器＋Φ158.8mm钻铤×23根＋Φ127mm钻杆＋133mm⽅钻杆钻井参数：
适⽤范围
满眼钻具适⽤于不易斜或较为易斜的地区（层）。

满眼钻具是在⽯油及天然⽓钻井应⽤最为⼴泛的钻具组合之⼀。

⼒学理论基础
满眼钻具的防斜原理有⼆点：①能产⽣较⼩的钻头倾⾓（相对于钟摆钻具⽽⾔）；②利⽤三点（三个稳定器）直线性来保证井眼的直线性和限制钻头的横向移动。

满眼钻具的设计要点和操作⽅法
主要有三点：
①保证下部钻铤有尽可能⼤的刚度；
②保证稳定器之间具有合适的长度；
③保证稳定器与井眼之间的间隙尽可能⼩。

满眼钻具能承受较⼤钻压（相对于钟摆钻具），因⽽能获得较⾼的机械钻速。

但满眼钻具在发⽣井斜后其纠斜效果不如钟摆钻具，此时需要起下钻换钟摆钻具纠斜。

（3）偏⼼防斜钻具
设计了两种组合两种⽅式：
①双扶正器钟摆钻具组合
Φ215.9PDC钻头＋Φ158.8mm钻铤×1根＋Φ177.8mm偏⼼短节+Φ158.8mm钻铤×1根+Φ214mm扶正器＋Φ158.8mm钻铤×1根＋Φ214mm扶正器＋Φ158.8mm钻铤×14根。