钻井常用计算公式

第四节 钻井常用计算公式、井架基础的计算公式（一） 基础面上的压力nQ O +QP 基=4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=卩基+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 i =式中：F i 基础顶面积，cm2 ；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 ; 2F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm ；P 基——基础面上的压力， MPa ；B 3 混凝土抗剪切强度（通常为（二）混凝土体积配合比用料计算1、计算公式B i ――混凝土抗压强度（通常为 28.1kg/cm2=0.281MPa)2、底面积 式中：F 2 F 2= 2 基础底面积，cm ；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:1 一 □［十 n2、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 3 m 石子 3 m 水泥 kg 石子 3 m 混凝 土 3 m 水泥 kg 砂子 3 m 混凝 土 3 m 砂子 3 m 石子 3 m 混凝 土 3 m1•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 7442 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.992•厚而大的突出基墩。

1 ：2.5 ： 5 276 0.46 0.91 6082 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 5042 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 3752 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、井斜角全角变化率式中：G ab ――测量点a 和b 间井段的井斜全角变化率，（° /30m ；水泥=2340 l+m+n kgg 5）：十△購朋亦a――测量点a点处的井斜角，°a――测量点b点处的井斜角，°△①ab——测量点a和b之间的方位差，△①ab=S-①a, 2、井底水平位移S/ —y/l ■- y2-|-（En E n）b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；En——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、最大井径扩大系数厂_ I5严帀式中：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；E d 设计井底座标，m；E n 实际井底的E座标，m。

3、定向井井底垂直偏差距式中：△H=H-H n△H 疋向井井底垂直偏差距，m；H 设计垂直井深，m;H n 实际垂直井深，m。

4、定向井实际井底与设计井底的空间距离式中：R 定向井实际井底与设计井底的空间距离，m;△H 实际井底与设计井底的垂直距离，m;S s——实际井底与设计井底的水平偏差距，m。

5、平均井径扩大系数计算同（一）4。

6、最大井径扩大系数计算同（一）5。

三、喷射钻井水力参数计算公式（一）钻井泵额定水功率式中：P pr=p r X Q rP pr 钻井泵额定水功率，kW ；p r 钻井泵额定泵压，MPa; Q r——钻井泵额定流量，L/S。

（二）钻井泵实发水功率式中：P p=p s X QP p——钻井泵实发水功率，kw; P s 钻井泵工作泵压，MPa; Q――钻井泵工作流量，L/s。

（三）钻井泵水功率分配关系式中：P p=P b+A P crP p――钻井泵实发水功率，kw;P b――钻头（喷咀）水功率，kw;△P cr――循环系统损耗水功率，kw。

（四）钻井泵压力分配关系p s= ^p b+ ^p g+ Apcs式中：P s――钻井泵实发泵压，MPa;△p b――钻头喷咀压降，MPa;△p g――地面管汇压力损耗，MPa ；△p cs――循环系统压力损耗，MPa。

△p cs= △p pi + ^p c i+ △P pa+ △P ca+ △p g△p pi、△p pa分别为钻杆内外循环压力损耗，MPa ；△ p ci、△p ca分别为钻铤内外循环压力损耗，MPa。

（五）钻头（喷咀）压力降2△p b=k b*Q式中:△p b――钻头（喷咀）压力降，MPa;Q――钻井液流量，L/s;k b――钻头（喷咀）压降系数，无因次量。

1 554. 4p d式中：p -------- 钻井液密度，g/cm3；2A J--- 喷咀截面积，mm。

Aj_（巳—△九〉式中：P -------- 钻井液密度，g/cm3;Q――钻井液流量，L/s;P s――钻井泵实发泵压，MPa ;△p cs――循环系统压力损耗，MPa。

（六）地面管汇压力损耗1 8△p g=k g X Q式中：△p g――地面管汇压力损耗，MPa;Q ------ 流量，L/s;k g――地面管汇压力损耗系数；k g=3.767 杓-4Xp0dxg v0.2；恤（塑性粘度）=6600- 0300, mpa-s;6600、600分别为旋转粘度计600r/min、3007min的读数，无因次量。

（七）管内循环压力损耗1、钻杆内△ l>P i = kpi X Lp X ek pi=7628Xp J OE XM./2X^k式中：△p pi 钻杆内循环压力损耗，MPa;k pi 钻杆内循环压力损耗系数，无因次量; L P钻杆长度，m；Q 流量，L/s;P 钻井液密度，g/cm ;^v 塑性粘度，mpa s;d pi 钻杆内径，mm。

2、钻铤内△= kj X L Q X Q1 45式中：△P ci ――钻铤内循环压力损耗，MPa;kci——钻铤内循环压力损耗系数，无因次量;L C——钻铤长度，m；Q ----- 流量，L/s;p——钻井液密度，g/cm3;甲V——塑性粘度，mpa sd ci ------- 钻铤内径，mm。

（八）管外循环压力损耗1、钻杆外Ap^, = k^X LpX Q L 6=7628Xp/3 的=（山一dp尸（dh+JT戸kpa——钻杆外循环压力损耗系数，无因次量;Lp——钻杆长度，m;Q ----- 流量，L/s;p——钻井液密度，g/cm3;甲V——塑性粘度，mpa s;d h ------- 井眼直径，mm ;d p ------- 钻杆外径，mm。

2、钻铤外= J X Lc X Q k87628Xp/式中：△p ca――钻铤外循环压力损耗，MPa;k ca――钻铤外循环压力损耗系数，无因次量; L C——钻铤长度，m；Q ----- 流量，L/s;p——钻井液密度，g/cm3;甲V——塑性粘度，mpa s;d h ------- 井眼直径，mm ;d c ------- 钻铤外径，mm。

（九）钻头（喷咀）水功率p b= Apb X Q式中：p b――钻头（喷咀）水功率，kw ;△p b――钻头（喷咀）压力降，MPa;Q ----- 流量，L/s。

（十）射流喷射速度“ H）OOQV」=k式中：V j――射流喷射速度，m/s;Q ----- 流量，L/s;A J --- 喷咀截面积，mm 2。

（^一）射流冲击力F J = P d X J XQ式中：F J ――射流冲击力，N ;p ——钻井液密度，g/cm 3；U J ――射流喷射速度，m/s;Q ----- 流量，L/s 。

（十二）钻头单位面积水功率（比水功率）Ah =寺兀血」4d b 钻头直径，mm 。

（十三）钻井泵功率利用率式中： ——钻井泵功率利用率，无因次量;Pb ――钻头水功率，kw ；P P ――钻井泵实发水功率，kw 。

（十四）钻井液环空返速1273Q式中：Ua ---- 钻井液环空返速， m/s ;Q ----- 流量，L/s ;d h 井眼直径，mm;d p 钻杆外径，mm 。

（十五）环空临界流速 1000 現 At 式中：P bs — —钻头单位面积水功率（比水功率）P b - -钻头水功率，kw ;A b 井底面积（即钻头面积），mm ; 2 ,W/mm ;1、宾汉流体30. 864ji DV + C(3O. X 123, 5r vp X p d<d h-dp)2]0'324p d<d h - dp)式中：“ 98OO(d h-d p)u/Xp d % —云二也一g) + l纽叶U r 环空临界流速，m/s;⑷v――塑性粘度，mPa・s;T p 屈服值(动切力)，Pa;T P=0.479(2 0 30© 600；p 钻井液密度，g/cm ;d h 井眼直径，mm ; d p 钻杆外径，mm ;R e——雷诺数，无因次量；u 钻井液上返速度，m/s;若U> cr或R e> 2100为紊流。

U< U r或R e V 2100为层流。

2、幕律流体u L, = 0. 0050pd d h—d p式中：Z = 808( —)^n^crU r 环空临界流速，m/s;n 钻井液流型指数，无因次量；n = 3. 32馆糾K 钻井液稠度系数，Pa s n;Lr 0* 4 790aoo氏—511°p 钻井液密度，g/cm ;d h 井眼直径，mm ;d p 钻杆外径，mm;Z 钻井液流态指示值，无因次量；钻井液环空上返速度，m/s;若U》u或z> 800为紊数;gV u tr或Z V 800为层流。