固井作业常用公式

固井作业常用公式-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
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s ρ g/cm 3,干灰密度为c ρ g/cm 3,则有：
λ=1
--s s c ρρρ 二、 1m 3水泥浆所需的干水泥量
设水泥浆密度为s ρ g/cm 3,干灰密度为c ρ g/cm 3
T c =1
)1(--c s c ρρρ （吨） 三、 1m 3水泥浆所需的水量 V=
1--c S C ρρρ （m 3） 四、 造浆量的计算
V s =)
1()1(100--s c c ρρρ （1/100kg ） 五、 水泥浆到达井底压力计算：
设钻井液密度为m ρ（g/cm 3），井垂深深为h （m ）
井底压力P=m ρgh/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T S （℃）
井底循环温度T c =（T S +ph ）λ （℃）
（2）已知钻井液出口温度为T o （℃）井垂深深为h （m ） 井底循环温度T c =T o +h/168 （℃）
七、 注水泥升温时间计算
已知套管内容积Q （m 2），套管下深h （m ），设计注入水泥浆量L （m 3），注水泥排量为q 1（m 3/min ），替泥浆排量为q 2（m 3/min ）：
（1） 当Qh ＜L ，则升温时间t=1
q Qh
（min ）
（2） 当Qh ＞L ，则升温时间t=1q L +2
q L Qh -（min ）
八、 稠化时间计算
已知套管内容积Q （m 2），套管下深h （m ），设计注入水泥浆量L （m 3），注水泥排量为q 1（m 3/min ），替泥浆排量为q 2（m 3/min ）
稠化时间t=1q L +1
q Qh +附加安全时间（60-90min ）（min ）
九、 失水量的计算
Q 30=2*Q t T 30
式中：Q 30——30min 失水量，ml
Q t ——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=100
300100
200θθθθ-- 式中：F ——流变模式判别系数，无量纲；
300θ——转速300r/min 时仪器读数
200θ——转速200r/min 时仪器读数
100θ——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（300θ- 100θ）
τ=0.511 300θ-511ηp
式中：ηp ——塑性粘度，Pa.s
τ——动切力，Pa
幂律模式 n=2.092lg （
100300θθ） k=
n 511511.0300θ 式中：n ——流性指数，无量纲；
k ——稠度系数，Pa.s n
十一、
游离液的计算： FF=%100⨯s f
V V
式中：FF ——游离液占的比例；
V f ——游离液体积 （ml ）
V s ——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=1000V a λ%
（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m 3。

（2） 液体外加剂
液体用量：W=1000l c V w a ρλ
（kg ） 式中： a 为试验加量，单位（ml ）
W c 为试验干灰用量，单位（g ）
λ为水灰比
V 为配水总量，单位为m 3
ρl 为液体密度，单位g/cm 3
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=
4
π（D-2h ）2（mm 2）
十四、 环空容积计算 已知井径D 1（mm ），套管外径D 2（mm ）
环空容积Q=
4
π（D 12-D 22）（mm 2）
十五、 环空流体所占环空高度 已知注入流体体积为V （m 3），所占环空的环空容积为Q （L/m ） 该流体所占环空高度H=
Q V 1000（m ） 十六、
环空返速及注水泥排量计算 环空返速V=Q
q 60 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（m 3）。

十八、 静压差计算
已知钻井液密度为ρm （g/cm 3），注入前置液所占环空高度为H f （m ），密度ρf （g/cm 3），注入水泥浆所占环空高度为H s （m ），密度为ρs （g/cm 3），g 为重力加速度。

则静压差ΔP= （H s （ρs -ρm ）+H f （ρm -ρf ））
1000
g （Mpa ）
十九、 井底当量密度计算 已知钻井液密度为ρm （g/cm 3），井垂深H （m ），注入前置液所占环空高度为H f （m ），密度ρf （g/cm 3），注入水泥浆所占环空高度为H s （m ），密度为ρs （g/cm 3），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=H H H H H H m
s f s s f f ρρρ）（--++
井底动态态当量密度= gH
P g H H H H H m s f s s f f ∆+--++1000））（（ρρρ 二十、 平衡前置液所用重浆计算
已知钻井液密度为ρm （g/cm 3），重浆密度为ρh （g/cm 3），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H f （m ），密度ρf （g/cm 3）
平衡所需重浆量L=Q H m h f m f ）
（）（ρρρρ--1000（m 3） 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/cm 3），重浆密度为ρh （g/cm 3），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H s （m ），密度ρs （g/cm 3） 全井平衡所需重浆量L=
Q H m h m s ）
（）（ρρρ--11000（m 3） 二十二、起压替量计算
已知套管内容为Q i （L/m ），总替量为Q （m 3），裸眼平均环容Q a （L/m ），钻井液密度为ρm （g/cm 3），注入水泥浆量为L s （m 3），水泥浆密度为ρs （g/cm 3）
起压替量Q t =Q-a i i S Q Q Q L +⋅ 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H im
则：
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-∆⋅⋅+-=V C C C H c m c i im P H ρρ001001 ……⑴
Q H C T im i ⋅= ……⑵
式中 H im —管内泥浆液柱高度，m ；
H —井深，m ；
C i —套管内每米容积，m 3/m ；
C o—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；
V c—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：
H im
H
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
()H H H H H H m 前泥浆泥浆前前水泥水泥--+⋅+⋅=ρρρρ ……⑶
注：ρρ为地层破裂压力当量密度
ρ0为地层孔隙压力当量密度
在固井设计过程中ρm 应满足：
ρρρρ0〉〉m
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：
P max =E ·C ·Q max =1.52×9.80665×107×12.1×10-6×(320-72)
=447302.5 KPa
2、应施加的预应力：
P= P max —A ·Y =447302.5)94.1578.17(4274000
76.022-∏•·98.067 =447302.5419246.0
=28056.5 KPa
3、套管在井内的自重(考虑浮力)
m=(q ·K B )
=38.69×1670×0.85÷1000
=55.3 t
注: K B 为泥浆密度为1.18g/cm 3时的浮力系数
4、井口拉力:(S 为套管横截面积) P=1000
S P ⋅∆+m-f 0 =1000067.9871.485.28056÷⨯+55.3-1000
067.981500094.154
2⨯⨯∏ =13.94+55.3-30.5
=38.74 t
注: f 0表示是蹩压15MPa 候凝时产生的力
f 0=·P 蹩÷98.067
S 0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=S
E L P •••510 =71
.481080665.952.1167074.381075⨯⨯⨯•• =0.89m
若不蹩压候凝,井口拉力为69.24t, 套管伸长为1.55m。