一种压裂液管柱摩阻求取方法
压裂施工管柱摩阻计算-(3)
压裂施工管柱摩阻计算苏权生摘 要：压裂施工管柱摩阻计算对压裂施工过程中压力波动判断和压后净压力拟合具有重要意义。
目前对压裂液在层流状态下的摩阻计算比较成熟，计算结果可信度高，但对压裂液在紊流状态下性质还未找出一定的规律，摩阻计算结果误差较大。
本文以降阻比法为基础进行压裂管柱摩阻计算，通过理论计算与现场实测数据进行对比分析，提高计算精度。
关键词： 管柱摩阻 紊流 降阻比 计算精度压裂管柱摩阻计算是压裂施工过程中压力变化判断的基础，是进行井底压力和裂缝净压力计算的关键。
在实际压裂设计中经常采用经验估计法对管柱摩阻进行粗略计算，往往不能准确地预测实际管柱摩阻。
本文以降阻比法为基础，分别对HPG 压裂液的前置液、携砂液沿程管柱摩阻进行理论计算，并结合胜利油田现场施工井的实际数据进行对比分析，对影响管柱摩阻计算的影响因素进行修正，提高理论计算和现场施工数据的一致性，形成适合胜利油田压裂施工管柱摩阻计算的相关计算程序。
1、降阻比管柱摩阻计算Lord 和MC Gowen 等人在前人研究的基础上提出了HPG 压裂液前置液，携砂液摩阻计算的新方法，称为降阻比法，其基本原理是在相同条件（如排量、管径、管长相同）下，压裂液摩阻与清水摩阻之比称为降阻比，用公式表示为:wf p f P P )()(∆∆=δ (1)式中：p f P )(∆：压裂液摩阻，Mpa ；w f P )(∆：清水摩阻，Mpa ；δ：降阻比系数,无单位。
1.1 清水摩阻计算从公式（1）可以看出，降阻比法要首先计算清水摩阻，且其值的准确性对压裂液摩阻计算有较大的影响，水力学中伯拉休斯清水摩阻计算式:L Q D P ***10*779.775.175.461--=∆ (2)式中： 1P ∆：清水摩阻，Mpa ； D ：管柱内径，m ； Q ：施工排量m 3/s ； L: 管柱长度，m ；用车古201井数据进行清水摩阻验证，车古201井酸化施工管柱为Φ73mm 光油管，下深4505m ，施工前用20m 3清水正洗井降温，排量1.5m 3/min ，测得沿程管路摩阻为31Mpa ，用公式(2)计算管柱摩阻值为30Mpa ，计算值与实际值误差3.2%。
压裂施工中摩阻计算
压裂施工中摩阻计算-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII*川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算摘要：以降阻比法为基础，分别对有机硼交联(HPG)压裂液的前置液、携砂液的沿程管柱摩阻计算方法进行分析，结合川西地区部分井压裂施工现场的施工数据，对管柱摩阻计算公式进行修正改进后，提高了压裂施工设计和数值模拟中摩阻参数计算的准确性；同时用计算机程序实现了施工过程管柱沿程摩阻的计算，可用于模拟压裂施工全过程的摩阻计算。
对四川川西地区以油管方式注入井的水力压裂施工设计及现场施工过程中井底压力的分析具有重要意义。
关键词：压裂施工；降阻比；管柱摩阻；公式；计算前言压裂施工管柱沿程摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计过程，是确定井底压力的必要数据，也是压裂施工成功与否的主要因素。
在实际压裂设计中，大多数采用经验估计法对管柱的摩阻损失进行计算，往往不能准确地预测实际摩阻，尤其不能模拟压裂施工整个过程的实际摩阻值。
管柱的摩阻计算单纯的从流变学和水力学的角度去计算，目前还不能被实际应用。
文章以降阻比法为基础，分别就HPG压裂液、相应的携砂液沿程管柱摩阻计算方法进行分析对比，并结合川西地区大部分压裂井的现场施工数据，对压裂液的沿程摩阻有关计算公式进行改进，实现压裂施工全过程摩阻计算的计算机程序化。
实例计算表明，改进后的摩阻计算公式以及压裂施工过程摩阻计算结果与现场实际数据有较高的符合率，可以用于川西地区压裂施工过程摩阻的模拟计算。
1 压裂液摩阻的计算Lord和MC Gowen等人[1,2]利用其他人的实验资料提出了计算溶胶及混砂液摩阻的方法。
采用延迟交联技术，使交联HPG与HPG溶胶在井筒中的摩阻相差不大，因此，Lord等人仍用溶胶的数据提出了一个降阻比（δ）的概念：（1）式中：(△Pf)0为清水的摩阻损失，MPa；(△Pf)P为压裂液的摩阻损失，MPa。
清水的摩阻损失可以用经典水力学雷诺数与摩阻系数关系进行计算，或者同样采用Lord等人提出的回归公式：（2）式中：D为压裂油管柱的内径，mm；Q为施工过程泵注排量，m3/min；H为油管长度，m。
一种压裂液管柱摩阻求取方法
2. 摩阻计算方法
目前大部分油气储层改造区域现场使用最广泛的是水基压裂液， 多数具有假塑性非牛顿流体的性质， 一般将其视为幂律流体[7] [8]。Lord 等人在不同条件下进行了大量实验，通过对实验结果分析，提出了 降阻比(σ)的概念[9] [10] [11]：
∆P胶 ∆P清水
σ=
清水摩阻由以下公式求得[10]：
Open Access
1. 引言
近年来，随着油气勘探开发技术的进步，油气勘探开发不断向深井和超深井领域发展，而深井和超 深井改造过程中最令工程设计者困惑的是压裂液管柱摩阻。压裂液管柱摩阻是压裂施工过程中的一项重 要参数[1] [2] [3] [4]。压裂液摩阻对施工水马力、压裂过程井底和井口压力、施工管材承压能力等的影响 是设计者不得不考虑的因素[5]。通常压裂液管柱摩阻计算采用理论公式计算，但该方法对压裂液性质尤 其是胶体黏度把握不够准确，导致摩阻计算数据与实测数值差距较大，影响后续数据分析[6]。而实测每 种压裂液管柱摩阻耗时长，成本高。 为了获得相对准确的压裂液管柱摩阻和合理进行压裂工程设计与分析，本文通过室内利用小管径压 裂液做压裂液管柱摩阻实验，将获得的摩阻数据按现场作业规模放大，与现场实测数据进行对比，以获 得准确的放大系数，以满足现场压裂施工和数据分析要求。
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Received: Jul. 4 , 2018; accepted: Jul. 19 , 2018; published: Jul. 26 , 2018
Abstract
Because of the fracturing fluid friction, besides of the formation factors, the fracturing design and analysis of operation pressure and discharge rate have to consider the max pressure for the wellbore tubing and operation tubing, which causes lots of obstacles for the scientific and reasonable reservoir stimulation. At the same time, to ensure a success fracturing and reduce the wellbore failure in the stimulation operation, the fracturing liquid friction must be considered when calculate the operation pressure and increase the discharge rate. However, in the real situation, because of the limited cost and operation time, friction for each fluid cannot be tested on site. At the same time, calculated friction by the empirical formula for the specific fluid will cause some error. Therefore, each fluid friction should be tested in lab, and then transform the lab results into location friction. The small ID tubing test friction results can guide the location operation well by ratio magnification, which also provide reference for the location operators to judge the real pressure in real time. It also provides a good way to reduce the calculation errors for the empirical formula, improve the fracturing design quality and useful analysis after fracturing.
压裂施工中摩阻计算
压裂施工中摩阻计算压裂施工是油气田开发中常用的一种技术，通过将一定压力下的流体注入岩石裂缝中，从而扩大岩石裂缝的面积，提高油气井的产能。
在压裂施工中，摩阻的计算是十分重要的，下面将详细介绍压裂施工中摩阻的计算方法。
首先，我们需要了解摩阻的概念。
摩阻是指流体在管道中流动时受到的阻力，也叫做流体的动力阻力。
在压裂施工中，摩阻的计算主要用于确定压裂施工所需的泵功率和压裂液体分配等。
摩阻的计算可以分为两个部分：管道摩阻和喷嘴摩阻。
下面分别介绍这两个部分的计算方法。
1.管道摩阻的计算管道摩阻是指液体在管道中流动时受到的阻力。
管道摩阻主要考虑泵入口处的压力损失和油管全长的摩阻损失。
管道摩阻的计算可以按照一定的公式进行。
常用的管道摩阻公式有达西公式和弗洛伊德公式。
其中，达西公式适用于属于均匀流动的情况，而弗洛伊德公式适用于属于非均匀流动的情况。
达西公式：ΔP1=f*（L1/D1）*(ρ*V^2)/2其中，ΔP1为管道摩阻损失压力，f为摩阻系数，L1为管道长度，D1为管道直径，ρ为液体密度，V为液体流速。
弗洛伊德公式：ΔP2=f*[(L2/D2)+1.51*(ρ*V^2/(2*g))]*(ρ*V^2)/2其中，ΔP2为管道摩阻损失压力，f为摩阻系数，L2为管道长度，D2为管道直径，ρ为液体密度，V为液体流速，g为重力加速度。
2.喷嘴摩阻的计算喷嘴摩阻是指岩石缝隙中液体流动时受到的阻力。
喷嘴摩阻主要与液体流速、缝隙形状和缝隙宽度等因素有关。
喷嘴摩阻的计算可以通过试验和经验公式进行。
常用的喷嘴摩阻计算方法有威海斯公式和霍桑公式。
其中，威海斯公式适用于缝隙宽度较小，液体流速较大的情况，而霍桑公式适用于缝隙宽度较大，液体流速较小的情况。
威海斯公式：ΔP3=K*(ρ*V^2)/2其中，ΔP3为喷嘴摩阻损失压力，K为摩阻系数，ρ为液体密度，V为液体流速。
霍桑公式：ΔP4=(ρ*V^2)/(2*g*c^2)*[1+1.54*(1-c)^2*L/(D*c^3)]其中，ΔP4为喷嘴摩阻损失压力，ρ为液体密度，V为液体流速，g为重力加速度，c为缝隙宽度比例（缝隙宽度与管道直径的比值），L为岩石缝隙长度，D为岩石缝隙直径。
直井油管内压裂液流动摩阻计算方法
直井油管内压裂液流动摩阻计算方法
随着能源结构的变化，地质环境的不断变化，石油开采技术也日新月异，而直井油管内压裂液流动摩阻的计算虽然很重要, 但还没有一个可靠的计算方法。
本文介绍了一种新的直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。
首先，本文介绍了实验设备和实验方法，包括实验条件、设备组成、工艺要求等，以及实验中用到的仪器仪表等。
然后，本文介绍了直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。
直井油管内压裂液流动摩阻的计算根据摩阻原理，对于任何形状的流道，压力损失可以用粘性阻力系数和流速的乘积来表示，这种粘性阻力与流体的形态和流速有关。
最后，本文介绍了实验结果，并分析了实验结果的影响因素，用于确定直井油管内压裂液流动摩阻的计算方法。
根据以上介绍，直井油管内压裂液流动摩阻的计算方法可按照以下步骤进行：第一步，利用实验结果测定摩阻原理下直井油管内压裂液流动粘性阻力系数值；第二步，计算直井油管内压裂液流动摩阻，以确定最终压力损失，从而确定不同工况下的压力损失，也可以确定液流的流量和流速；第三步，利用计算的摩阻原理和实验结果，与数值模拟进行对比，确定其准确性。
总之，本文介绍了一种新的直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。
该方法通过摩阻原理，利用实验结果测定粘性阻力系数值，计算和验证压力损失，从而得到不同工况下的压力损失，也可以确定液流的流量和流速，使石油开采工程能够更加有效的进行。
该计算方法具有计
算准确性高，快速可靠等优点，可以有效地提高油采的效率。
并联等压差法的压裂管柱摩阻预测方法及应用
并联等压差法的压裂管柱摩阻预测方法及应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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液态CO2压裂施工管柱摩阻计算与分析
图 #:<5R5+ 0 / ]ZW 2 2 等人液态 + B ! 压裂液摩阻计算图版 表 #:液态 + B ! 压裂液摩阻梯度拟合计算公式 管柱 ; $"5 */ / ; '*5 "/ / ; ((5 &/ / ; ##)5 */ / 拟合计算公式
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:: 液态 + B B ! 压裂技术采用纯液态 + ! 代替传统 的瓜尔胶等水基压裂液体系$是一种无水压裂技术$ 具有常规水基压裂液不可比拟的一系列优越性$ 如 不伤害储层和人工裂缝)解析吸附天然气)降低原油 黏度)快速返排) 无需处理压后返排液等 伤害严重储层$增产效果显著% 在地面泵 注 设 备 的 作 用 下 $ 压 裂 液 携 带 支 撑 剂进入人 工 裂 缝 $ 应 该 具 有 携 带 能 力 强 ) 性 能 稳 定 ) 低摩阻 ) 低伤害 ) 经济 ) 安全等特点 % 液态 + B ! 作为压裂液存在着不可避免的缺点 $ 如黏度低 ) 滤 失大 ) 摩阻 高 等 ' *( % 对 于 埋 藏 深 度 较 浅 的 井 进 行 压裂施工 $ 摩 阻 问 题 不 是 首 要 的 % 但 对 于 深 井 压 裂来说 $ 采用小尺寸管柱压裂 $ 压裂液的摩阻将会 对压裂施工 产 生 严 重 影 响 $ 有 的 甚 至 会 关 系 到 施 工的成败 % 压裂施工管柱沿程摩阻值的准确性直接影响到 压裂工艺的设计$ 是确定井底压力的必要数据% 目 前$液态 + B ! 加砂压裂技术取得重大进展 $ 但液态 + B ! 压裂施工管柱沿程摩阻的研究几乎未见报道 % 本文通过矿场试验$ 验证了 <5R5+ 0 / ]ZW 2 2 等人液 态+ B ! 压裂液摩阻计算图版的准确性 $ 并将其 与 > 3 ^ O 等人的清水摩阻计算模型比较$ 得到了易于工 程应用的简单快速评价液态 + B ! 压裂液摩阻的计 算公式%
第4章 管柱的摩阻扭矩计算
第4章管柱的摩阻扭矩计算●摩阻扭矩计算概述●摩阻扭矩计算的软模型●摩阻扭矩计算的一般步骤一、摩阻扭矩计算概述●随着水平井、大位移井等大斜度定向井的出现，摩阻扭矩问题逐渐被人们认识和重视；●大斜度井的突出特点是水平位移较大，且大部分井段井斜超过60°，这使得在钻进、起下钻和下套管等作业过程中摩阻扭矩问题非常突出；●摩阻扭矩过大，轻则会增加施工难度，延长钻井作业时间，重则使钻井作业无法进行，导致井眼提前完钻或报废。
1. 摩阻扭矩的主要危害●钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大；●滑动钻进时加不上钻压，钻速很低；●旋转钻进时扭矩很大，导致钻柱强度破坏；●钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至被磨穿；●套管下入困难，甚至下不到底。
2. 摩阻扭矩计算的主要模型●现有的摩阻扭矩计算模型主要有三种，软模型、硬模型和有限元模型；●不管哪种计算模型其核心都是通过合理地假设以便求出管柱与井壁的接触正压力，从而求出摩阻扭矩；●软模型和硬模型都假设管柱与井眼轴线形状一致，且与井壁连续接触，虽然硬模型考虑了管柱的刚性对摩阻扭矩的影响，但其计算精度有时还不如软模型，因为管柱刚性与“管柱与井眼轴线形状一致”是不符合实际情况的；●有限元模型假设与实际很接近，精度高，但计算困难。
二、摩阻扭矩计算的软模型1. 软模型的基本假设●管柱类似于软绳，其刚性很小，可以忽略；●管柱与井眼轴线形状完全一致，且与井壁连续接触；●井壁为近似刚性的；● 忽略管柱和井眼局部形状如钻杆接头、扶正器、井径扩大等对摩阻扭矩的影响； ● 忽略钻柱动态因素的影响。
2. 软模型的计算思路● 根据井眼轨迹测斜数据或分点计算数据将管柱分为相应的计算单元(微元)；● 对于每个微元来说，它的单位长度的浮重是已知的，只要知道微元的下端轴向力就可以计算出该微元的接触正压力、摩阻摩扭和上端轴向力；● 最下面一个微元的下端轴向力就是钻压或为零，这样自下而上逐个微元进行计算就可以计算出整个管柱的摩阻扭矩和大钩载荷。
压裂施工中管路摩阻计算方法分析与改进意见探讨
清水摩阻计算
在相同条件 （如排量、 管径、 管长相同） 下， 压裂 液摩阻与清水摩阻之比称为降阻比。公式表示为 （!!" ） ・ （!!" ） （%） % @" " 由式 （%） 可知， 降阻比法要求计算清水的摩阻， 且其值的准确程度对压裂液摩阻计算有较大的影 响。为此， 分析对比了油管注入方式下三种清水摩 阻计算方法： 水力学中尼古拉兹紊流摩阻系数公式
产生 ! /8C 压差 （孔眼摩阻） 时所需射孔眼数进行了 平均炮 计算。计算结果表明， 施工排量 $ % ( >" ? >@4， 眼直径 *( >> 时， 产生 （#*% ） 为 时的压 ! % ( /8C +),% 降， 只需要有 *D 个射孔眼。上述压裂施工井压裂层 段的射孔数远远大于计算数。因次， 认为多数情况 下炮眼摩阻不是产生误差的主要原因。 *=! 降阻比 从本质上讲， 降阻比就是牛顿流体与非牛顿流
$ ・$ ・ !!% @# !#
# " % !<( 其中， # @ " % ""<! A " % !!% &’ B6C1 和 DE :6FGH 清水摩阻计算式
（!）
有更好的 “稳定性” 。 在对清水摩阻计算式分析对比的基础上， 用现 场施工数据进行了验证。比较典型的是车古 !"% 井 酸化施工数据， 车古 !"% 井酸化施工管柱为 J(< 光 油管， 下深 ) $"$ ,， 施工前用 !" ,< 清水正洗井降 温； 排量 %=$ ,< M ,.H， 测得沿程管路摩阻为 <% D9-。 计算摩阻值与实测摩阻值的对比结果见表 %。
压裂液摩阻计算
径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式
径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式径向井水力压裂是一种重要的油气田开发技术，它通过压裂液的高压注入，使岩石产生裂缝并释放天然气和石油。
在径向井水力压裂中，摩阻是影响压裂效果的重要因素。
本文将通过对径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式的研究，探讨如何最大化径向井水力压裂的效果。
1.径向井水力压裂摩阻的影响因素（1）压裂液的粘度压裂液的粘度决定了它在管道中流动的难易程度，从而影响压裂液的输送速度和能量传递效率。
当压裂液的粘度较高时，通过井筒注入的压力不容易扩散到周围岩石中，从而使压裂效果降低。
（2）管道内壁摩擦力在径向井水力压裂中，压裂液从井口经过管道向下运行，因此管道内壁摩擦力对压裂效果有很大的影响。
当管道内壁摩擦力较大时，压裂液注入压力容易消失，压裂效果也会降低。
（3）压裂液的密度压裂液的密度决定了它在岩石中传递能量的能力，从而影响压裂效果。
当压裂液的密度较低时，其在岩石中产生的能量也会降低，影响压裂效果。
（4）井筒中的摩阻在径向井水力压裂中，井筒的摩阻对压裂效果有很大的影响。
当井筒中的摩阻较大时，其会阻碍压裂液的流动，从而影响压裂效果。
2.径向井水力压裂摩阻的计算公式（1）压降计算公式压降计算公式可用于计算径向井水力压裂中井筒内压降的大小。
其计算公式为：△P=ρQ^2 L/2 f D^5其中，△P为井筒内的压降；ρ为压裂液的密度；Q为压裂液的流量；L为井筒长度；f为管道阻力系数；D为管道的直径。
（2）摩擦力计算公式摩擦力计算公式可用于计算径向井水力压裂中管道内的摩擦力大小。
其计算公式为：f=4f_0 [1+γ(ρ_1/ρ_0)]其中，f为管道阻力系数；f_0为干管道的阻力系数；γ为管道内流体的层流系数；ρ_1为压裂液的密度；ρ_0为管道内介质的密度。
3.结论通过分析径向井水力压裂中的摩阻影响因素，可以发现影响压裂效果的因素有很多，而计算公式的应用也非常复杂。
因此，在实际操作中，需要加强对径向井水力压裂摩阻影响因素的研究，进一步完善计算公式，从而科学地指导径向井水力压裂的实施，为油气田的高效开发做出贡献。
压裂施工中摩阻计算
*川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算摘要：以降阻比法为基础，分别对有机硼交联(HPG)压裂液的前置液、携砂液的沿程管柱摩阻计算方法进行分析，结合川西地区部分井压裂施工现场的施工数据，对管柱摩阻计算公式进行修正改进后，提高了压裂施工设计和数值模拟中摩阻参数计算的准确性；同时用计算机程序实现了施工过程管柱沿程摩阻的计算，可用于模拟压裂施工全过程的摩阻计算。
对四川川西地区以油管方式注入井的水力压裂施工设计及现场施工过程中井底压力的分析具有重要意义。
关键词：压裂施工；降阻比；管柱摩阻；公式；计算前言压裂施工管柱沿程摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计过程，是确定井底压力的必要数据，也是压裂施工成功与否的主要因素。
在实际压裂设计中，大多数采用经验估计法对管柱的摩阻损失进行计算，往往不能准确地预测实际摩阻，尤其不能模拟压裂施工整个过程的实际摩阻值。
管柱的摩阻计算单纯的从流变学和水力学的角度去计算，目前还不能被实际应用。
文章以降阻比法为基础，分别就HPG压裂液、相应的携砂液沿程管柱摩阻计算方法进行分析对比，并结合川西地区大部分压裂井的现场施工数据，对压裂液的沿程摩阻有关计算公式进行改进，实现压裂施工全过程摩阻计算的计算机程序化。
实例计算表明，改进后的摩阻计算公式以及压裂施工过程摩阻计算结果与现场实际数据有较高的符合率，可以用于川西地区压裂施工过程摩阻的模拟计算。
1 压裂液摩阻的计算Lord和MC Gowen等人[1,2]利用其他人的实验资料提出了计算溶胶及混砂液摩阻的方法。
采用延迟交联技术，使交联HPG与HPG溶胶在井筒中的摩阻相差不大，因此，Lord等人仍用溶胶的数据提出了一个降阻比（δ）的概念：? ? ? ? ? ? ? ? （1）式中：(△Pf)0为清水的摩阻损失，MPa；(△Pf)P为压裂液的摩阻损失，MPa。
清水的摩阻损失可以用经典水力学雷诺数与摩阻系数关系进行计算，或者同样采用Lord等人提出的回归公式：? ? （2）式中：D为压裂油管柱的内径，mm；Q为施工过程泵注排量，m3/min；H为油管长度，m。
液态CO2压裂施工管柱摩阻计算与分析
液态CO2压裂施工管柱摩阻计算与分析
郑维师;宋振云;苏伟东
【期刊名称】《钻采工艺》
【年(卷),期】2017(40)6
【摘要】液态CO2加砂压裂技术作为一种前沿的无水压裂技术,国内现场试验不断取得重要进展,液态CO2压裂施工管柱沿程摩阻计算也逐渐显现其重要性.通过矿场试验,验证了S.M.Campbell等人液态CO2压裂液摩阻计算图版,得到了易于工程应用的拟合计算公式.与Lord等人的清水摩阻计算模型比较,为液态CO2压裂液摩阻快速评价取得直观认识.
【总页数】3页(P53-55)
【作者】郑维师;宋振云;苏伟东
【作者单位】川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室
【正文语种】中文
【相关文献】
1.液态CO2压裂井筒流动摩阻计算
2.压裂施工管柱摩阻计算
3.川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算
4.牛东区块压裂过程中施工管柱摩阻分析与计算
5.液态 CO2压裂管流摩阻特征实验研究
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直井油管内压裂液流动摩阻计算方法
直井油管内压裂液流动摩阻计算方
法
直井油管内压裂液流动摩阻计算方法，是根据流体在管道内的流动特性，利用定性描述的流体动力学原理，结合水力学定律，将流体摩阻降至最低。
1、流体摩阻原理：流体通过管道内部时，会受到管壁的抵抗，形成摩阻，从而降低流体的流速，减少流量，降低能量消耗。
2、改善流体摩阻的方法：
（1）对管道内壁施加一定外力，如磨毛等，使管内表面光滑，降低摩阻；
（2）采用不同形状的管道，如圆管、椭圆管等，来减少流体摩阻；
（3）采用不同的流体，如聚乙烯（PVC）、聚氯乙烯（CPVC）、聚丙烯（PP）等，来减少流体摩阻；
（4）控制流体流速，降低摩阻；
（5）采用离心式水泵、涡轮式水泵等，提高流体压力，降低摩阻；
（6）采用添加剂，如洗涤剂、溶剂等，可以达到减少摩阻的效果；
（7）采用鼓风等技术，增加流体的动能，减少摩阻；
（8）采用加压技术，增加流体的压力，减少摩阻；
3、直井油管内压裂液流动摩阻计算方法：
（1）先确定管道的外径、管道内壁材料、流体流速等参数，并根据实际情况求出流体摩阻系数；
（2）根据流体动力学原理，计算流体流动摩阻力；
（3）根据水力学定律，计算流体的静压力；
（4）根据实际情况，求出油管内压裂液的流动摩阻。
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1
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与
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µ
在双对数坐标上成线性关系， 当为紊流时， 能够很好的满足线性关系式：
1 1 lg = A + B lg σ u
(3)
其中，A、B 是与管径无关的常量，A 为截距，B 为斜率。 因此，在实验室条件下将小管路测得的压裂液摩阻按照公式(1)计算出降阻比，然后将降阻比与流量 1 1 转换成 lg 和 lg ，并绘制在坐标系中得到基本重合的直线，回归求得系数 A 和 B，代入公式(4)得 σ u 到任意流速和管径下的降阻比。
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Received: Jul. 4 , 2018; accepted: Jul. 19 , 2018; published: Jul. 26 , 2018
பைடு நூலகம்
Abstract
Because of the fracturing fluid friction, besides of the formation factors, the fracturing design and analysis of operation pressure and discharge rate have to consider the max pressure for the wellbore tubing and operation tubing, which causes lots of obstacles for the scientific and reasonable reservoir stimulation. At the same time, to ensure a success fracturing and reduce the wellbore failure in the stimulation operation, the fracturing liquid friction must be considered when calculate the operation pressure and increase the discharge rate. However, in the real situation, because of the limited cost and operation time, friction for each fluid cannot be tested on site. At the same time, calculated friction by the empirical formula for the specific fluid will cause some error. Therefore, each fluid friction should be tested in lab, and then transform the lab results into location friction. The small ID tubing test friction results can guide the location operation well by ratio magnification, which also provide reference for the location operators to judge the real pressure in real time. It also provides a good way to reduce the calculation errors for the empirical formula, improve the fracturing design quality and useful analysis after fracturing.
A Calculation Method for Fracturing Fluid Friction
Jun Zhang
CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Limited Changqing Downhole Technology Company, Xi’an Shaanxi
Open Access
1. 引言
近年来，随着油气勘探开发技术的进步，油气勘探开发不断向深井和超深井领域发展，而深井和超 深井改造过程中最令工程设计者困惑的是压裂液管柱摩阻。压裂液管柱摩阻是压裂施工过程中的一项重 要参数[1] [2] [3] [4]。压裂液摩阻对施工水马力、压裂过程井底和井口压力、施工管材承压能力等的影响 是设计者不得不考虑的因素[5]。通常压裂液管柱摩阻计算采用理论公式计算，但该方法对压裂液性质尤 其是胶体黏度把握不够准确，导致摩阻计算数据与实测数值差距较大，影响后续数据分析[6]。而实测每 种压裂液管柱摩阻耗时长，成本高。 为了获得相对准确的压裂液管柱摩阻和合理进行压裂工程设计与分析，本文通过室内利用小管径压 裂液做压裂液管柱摩阻实验，将获得的摩阻数据按现场作业规模放大，与现场实测数据进行对比，以获 得准确的放大系数，以满足现场压裂施工和数据分析要求。
Keywords
Fracturing Fluid Friction, Antifriction Ratio, Small ID Tubing Test, Magnification
一种压裂液管柱摩阻求取方法
张 军
川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，陕西 西安
收稿日期：2018年7月4日；录用日期：2018年7月19日；发布日期：2018年7月26日
σ=
10
1
1 A+ B lg u
(4)
通过该方法就消除管径的影响，且得到的降阻比包含流体的性质。当得到该压裂液的 A、B 系数后， 计算压裂液在实际油管中的摩阻时，将当前施工排量换算成流速，带入公式(4)中得到该压裂液在该排量 下的降阻比(σ)。 清水摩阻由公式(2)计算， 将求得的降阻比(σ)带入公式(5)即可得到该压裂液在该排量下的 摩阻。
Mine Engineering 矿山工程, 2018, 6(3), 175-182 Published Online July 2018 in Hans. /journal/me https:///10.12677/me.2018.63024
4. 数据处理及结果分析
(一) 清水摩阻 对测得的清水实验数据进行分析，总结清水在三个管路下摩阻和流量的变化规律，并与公式(2)计算 的摩阻进行比较验证实验设备的精确度(图 3)。从图中可以看出两者数据吻合较好，设备满足试验要求。
Figure 2. Flowing friction testing equipment 图 2. 小型流动摩阻测试设备 DOI: 10.12677/me.2018.63024 178 矿山工程
关键词
压裂液摩阻，降阻比，小管径实验，放大方法
Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
文章引用: 张军. 一种压裂液管柱摩阻求取方法[J]. 矿山工程, 2018, 6(3): 175-182. DOI: 10.12677/me.2018.63024
张军
摘
要
在油管压裂工程设计与分析过程中，由于考虑压裂液管柱摩阻，施工压力和施工排量的设计除考虑地层 因素外，不得不考虑井筒管材和施工管柱所承受的最大压力，对依据储层条件科学合理地进行储层改造 造成了很大的障碍。同时在压裂施工过程中，为确保压裂施工的成功率和减少井筒复杂，在计算施工压 力和提升作业排量时，压裂液管柱摩阻必须纳入计算或估算范围内。但在实际情况中，由于成本、施工 时间的影响，并不能将每种压裂液摩阻进行现场实测，同时运用摩阻经验计算公式对特定的压裂液计算 的管柱摩阻误差较大，因此需要在实验室对每种压裂液进行实验，测试其在实验室条件下的管柱摩阻， 然后将其得到的结果转化成现场条件下的摩阻。利用小管径实验将得到的管柱摩阻结果按现场比例放大 能很好的指导现场压裂施工，对施工人员实时判断施工真实压力大小提供了参考。同时利用该方法能减 小摩阻经验公式计算的误差，对提高压裂工程设计质量和压后分析起到很好的帮助作用。
2. 摩阻计算方法
目前大部分油气储层改造区域现场使用最广泛的是水基压裂液， 多数具有假塑性非牛顿流体的性质， 一般将其视为幂律流体[7] [8]。Lord 等人在不同条件下进行了大量实验，通过对实验结果分析，提出了 降阻比(σ)的概念[9] [10] [11]：