石油工程压井液密度确定方法
压井液密度计算中若干问题讨论
压井液密度计算中若干问题讨论压井液密度的确定应以钻井资料显示最高地层压力系数或实测地层压力为基准，再加一个附加值。
附加值可选用下列两种方法之一确定：1．油水井为0.05－0.1g/cm3；气井为0.07－0.15 g/cm32．油水井为1.5－3.5MPa；气井为3.0－5.0 MPa具体选择附加值时应考虑：地层孔隙压力大小、油气水层的埋藏深度、钻井时的钻井液密度、井控装置等。
一、补孔作业后，根据测压资料确定压井液密度的选择1、密度选择方法1：ρ＝100（P油层+P附加）/Hρ---压井液密度（g/cm3）P油层—静压或当前地层压力MPaP附加—附加压力（1.5－3.5MPa）H---油层中部深度2、密度选择方法2：ρ＝100[P油层+P附加-G(H-h)]/hρ---压井液密度（g/cm3）P油层—静压或当前地层压力MPaP附加—附加压力（1.5－3.5MPa）H---油层中部深度h—实际压井深度G—压力梯度3、密度选择方法3：ρ＝K压力系数(或当量密度)+ ρ附加密度ρ附加密度：油水井为0.05－0.1g/cm3；气井为0.07－0.15 g/cm34、密度选择方法4：ρ＝102*P油层*K/HP油层—静压或当前地层压力MPaH---油层中部深度K---安全压力系数（原井下解散前：油水井1.05，气井1.1，目前待定）二、未补孔井或起下管作业过程中，需压井时，确定压井液密度ρ＝100[P油层+P井口+P附加-G(H-h)]/hρ---压井液密度（g/cm3）P油层—静压或当前地层压力MPaP附加—附加压力（1.5－3.5MPa）H---油层中部深度h—实际压井深度G—压力梯度注：压井液密度公式使用中应考虑的问题1）静压或原始地层压力值来源的可靠性及其偏差2）油气井能量的大小，产能大则多取，产能小则少取3）生产状况，油气比高的井多取，低的井少取；注水开发见效的井多取，反之少取；4）修井施工内容、难易程度与时间长短，作业难度大、时间长的井多取，反之少取；5）大套管多取，小套管少取；6）井深，井深多取，井浅少取；7）密度在 1.5g/cm3以下时，附加压力不超过0.5 MPa；密度在1.5g/cm3以上时，附加压力不超过1.5 MPa。
石油钻井常用计算公式
常 用 公 式一、配泥浆粘土用量二、加重剂用量W 加=)()(加重后加重剂原浆加重后泥浆量加重剂ρρρρρV三、稀释加水量Q 水=)()(水稀释后稀释后原浆原浆量水ρρρρρV四、泥浆上返速度V 返=)d (7.1222钻具井径 D Q五、卡点深度(1) L=9.8ke/P (㎝、KN) (2)L=ｅEF/105P=Ke/P(㎝，t ，K=21F=EF/105 ，E=2.1×106 ㎏/㎝2) 5”壁厚9.19 K=715 3 1/2壁厚9.35 K=491)()(水土水泥浆泥浆量土土ρρρρρ V W六、钻铤用量计算 L t. =m.q.kp 式中p ---钻压，公斤,q --钻铤在空气中重,量公斤／米，K ---泥浆浮力系数， L t ---钻铤用量, 米, m---钻铤附加系数（１．２至１．３） 七、 泵功率 N=7.5Q p （马力）式中p －实际工作泵压（k g /cm 2）, Q –排量（l /s ） 八、钻头压力降 p咀=4e 22 d c Q .827.0ρ （kg /cm 2）式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝232221 d d d九、喷咀水功率 N咀=7.5 Q p 咀＝4e 23d c Q .11.0十、喷射速度过 v 射=2e dQ 12.74c 十一、冲击力 F 冲 =2e 2d Q .12.74ρ十二、环空返速V=22 d DQ 12.74-式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝232221 d d d ++十三、全角变化率—“井眼曲率”公式 COS ⊿E=COSa 1 COSa 2+Sina 1 Sina 2COSB 或⊿E=（a 12+ a 22-2 a 1 a 2 COSB ）1/2式中：⊿E —上下两测点为任意长度时计算出的“井眼曲率”a 1—上测点的井斜角，度。
石油工程技术 钻井液密度计校准操作规程
钻井液密度计校准操作规程1范围本标准规定了钻井液密度计（以下简称密度计）自检检定程序。
本标准适用于新制造、使用中和修理后密度计的检定。
本标准所规定的密度计可用来检测泥浆、压井液、水泥浆等液体密度。
2规范性引用SY/T6676-2007中华人民共和国石油天然气行业标准——《钻井液密度计校准方法》。
3程序内容3.1外观检查3.1.1密度计应标明：名称、型号、分度值、制造厂名、制造编号和出厂日期等。
3.1.2液杯、杯盖、杠杆和底座应有统一的出厂编号或配套。
3.1.3密度计（含所有附件）表面应光洁，不得有剥落、碰伤及划痕，各紧固件不得有松动、损伤。
3.1.4杠杆上的刻度应清晰，刻线垂直于杠杆，间隔均匀，分度值为0.01g/cm³。
3.1.5刀口和刀承应光洁，不得有毛刺、裂纹和显见的砂眼。
刀口和刀承接触后，杠杆摆动应灵活。
3.1.6游码在杠杆上移动应平稳、灵活。
3.1.7杯盖与杯口配合适中，盖孔畅通。
3.1.8底座的底面平整。
3.2水准泡检查气泡在使用范围内应能均匀移动，无肉眼可察觉出的停滞和跳动现象，并与密度计杠杆安装时保持水平。
3.3液杯容量校准3.3.1将液杯及杯盖清洗晾干，向杯内缓慢注满蒸馏水，除去气泡，轻轻旋转，盖严杯盖，擦干杯及杯盖外表面，取下杯盖，将杯盖底面的蒸馏水刮入杯内，将杯内蒸馏水倒入烧杯内，用天平称量蒸馏水质量，再加上杯及杯盖内表面的残留量（一般胶木制杯取0.21g，金属制杯取0.32g），得出杯容纳蒸馏水的质量。
3.3.2用温度计测水温，查阅水密度值表（参见表1），按下式计算液杯容量。
V=(mz +mb)/ρV=液杯容量，ml;mz=液杯内蒸馏水的质量，g;mb=液杯和杯盖内的残留量，g;ρ=液杯内蒸馏水的密度值，g/cm³。
3.3.3计算得出的杯容量，应为（140±1）ml。
3.4灵敏限校准3.4.1将密度计清洗晾干。
在杯中放入替代物（校准专用替代砝码），移动游码至上限值附近，使杠杆平衡（气泡位于中线）。
关于石油钻井中现场压井液密度问题的探讨
式子里面: h 表示的是实际压井的对应深度, 单 位为米; H 表示的是油层中部 的具体深度, 单位为 米; Gp 表示的是地层压力的具体梯度, 单位为MPa/ m; 其余的和上面相同。 2 按照实际测量获得的地层压力进行具体的确定
式子里面: K 具体表示的为附加系数, 一般的作 业 情况下, K 等于 1. 00- 1. 15; 如果为修井, 这个时 候 K 等于 1. 15- 1. 30。 1. 3 附加压力之计算方法
式子里面: Pe 表示的为附加压力, 油水井对应 的 Pe 介于1. 5 到3. 5 兆帕之间; 气井对应的Pe 介于 3. 0 到 5. 0 兆帕之间。 1. 4 计算压井液的相对密度的具体方法
井资料结果进行综合解释, 成果图如下:
图 4 胡 B 井中子寿命挤堵评价成果图
根据解释结果, 未解层堵剂进入后向上向下都 有推进, 说明固井质量不好, 水泥环可能存在裂缝; 1
号层上部没进堵剂; 1、2 号层之间串通, 3 号层未进 堵剂; 4 号层部分遇阻。 4 结论
中子寿命测井技术能有效评价堵剂进入地层 后, 纵向分布以及层与层之间的窜通情况, 可以进一 层次的认识井况, 为下步措施实施提供指导。
当量密度附加法的使用: 气井对应的密度介于 0. 07～0. 15 之间。如果为浅井, 这种方法获得的泥 浆密度数值就比较小, 最安全的基本底线为泥浆密 度可以很好的平衡环空压耗以及起钻抽吸之下的共 同作用, 最终保证下钻的安全度。
井底压差附加方法的采用: 气井之井底的具体 压差介于 3. 0～5. 0 兆帕之间, 在这个情况下进行当 量密度的具体确定。对于浅井而言, 这种方法设计获 得之泥浆对应的密度较大, 能够很好的将环空压耗 与钻具上提产生的抽吸力相平衡。不过, 为了避免和 防止泥浆密度太大, 对地层产生压漏, 进而造成先漏 后喷的现象。 5. 2 压井液密度常规计算方法中需要考虑的几个 问题
修井作业压井液密度选择方法
修井作业压井液密度选择方法作者：黎武毛冬冬王新期来源：《中国科技博览》2016年第24期[摘 ;要]目前国内外存在多种确定修井作业现场压井液密度的方法，这些方法各有其优缺点。
本文从修井作业压井时存在的问题出发，对目前压井液密度计算的各种方法进行了分析研究，指出了这些方法存在的的问题和不足之处，并进行了对比分析，使大家对压井液密度计算有一个明确的认识。
[关键词]压井液密度地层压力中图分类号：TE358.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0001-011 前言修井作业过程中，做好井控工作的目的是防止地层液体侵入井内，为此需保持井底压力略大于地层压力，即实现近平衡作业，这时的关键问题就是研究怎样最合理地确定压井液密度。
压井液密度的确定应以钻井时资料显示最高地层压力系数或实测地层压力为基准，再加一个附加值。
作业现场一般推荐附加当量压井液密度、附加压力井底值规定如下：当量密度附加：油水井为0.05-0.1g/cm3;气井为0.07-0.15g/cm3井底压力附加：油水井为1.5-3.5MPa;气井为3.0-5.0MPa大体上来说，确定作业现场压井液的密度时，必须考虑到以下三个方面：（1）地层压力系数;（2）地层孔隙的压力大小;（3）井控装置。
目前的几种计算作业现场压井液密度的方法[1]主要可以分为两种，一种是常规的压井液密度确定方法;另一种则是改进的压井液密度确定方法。
2 常规压井液密度确定方法2.1 附加当量密度计算法根据《修井作业井控技术规程》的规定可知又因为、所以（1）式中：—油层中部深度，m;—井眼内压井液密度，g/cm3;—地层压力，MPa;—地层液体密度，g/cm3，一般为1.00-1.07 g/cm3;—地层压力当量压井液密度，g/cm3;—附加当量密度，g/cm3，油水井为0.05-0.1g/cm3、气井为0.07-0.15 g/cm3。
2.2 压力倍数计算法（2）式中：—附加系数，对于一般作业，K=1.00-1.15;2.3 附加压力计算法（3）式中：—附加压力，油水井为1.5-3.5MPa;气井为3.0-5.0MPa。
压井液密度及材料计算
计算公式压井液密度计算：102p ylρy= ρm + + ρeHρy=压井液密度ρm=原浆密度p yl=立管压力H=压井深度ρe =附加值0.05-0.1压井液计算：加重材料计算：ΡS V1(Ρ1-Ρ0)G=ΡS- Ρ1G=加重材料重量TΡS=材料密度重晶石=4.25 吨/方KCL=1.984吨/方（最重可配液到1.16）Ρ1=压井液需要达到的密度吨/方Ρ=原浆密度吨/方V1=新浆体积循环方式选择目前用于井控的司钻法和工程师法都是用正循环，即从钻杆泵人，从环空将溢流循环出并。
反循环压井方法简介但用常规的司钻法和工程师法压并必须具备以下两个条件：（１）能安全关井；（２）在不超过套管与井口设备许用压力和地层破裂压力条件下能循环溢流出并。
在实际钻井工作中往往遇到不具备上述两个条件的情况：一是浅层气，关并时地层强度不够；二是钻中深并进入井内的天然气溢流量很大，这时无法使用常规司钻法和工程师法进行压并，而只能换用能够降低最大套压及井内地层受力的其它压井方法，如超重泥浆压井法及反循环压井法等。
本文对后者的工艺与计算要点给予说明。
１工艺要点反循环压井方法是从环空泵人泥浆将井内溢流替入钻杆．由钻杆内上升到井口，在阻流器控制钻杆出口回压下排除油气溢流并进行压并。
这种方法在修并中早巳广泛使用。
因为修并时井内往往是没有固相的原油或盐水，且管柱下端多是开口的，不易被堵塞。
修井或采油井口装置也容易转换成反循环方式。
在钻井或完井作业中当并内泥浆含有岩屑进行反循环压并钻头水眼有被堵塞可能时，可只用反循环把溢流经钻扦内替出，以后再转用正循环压并。
由于钻杆内总容积小，用反循环的时间短・可以减少堵塞钻头水眼的危险。
国外文献中把这种用反循环排除溢流．再用正循环的方法也称为反循环压井法。
由于它比修并中用的反循环法更为复杂，故本文主要对它给予说明。
这种压井方法的主要步骤是：（１）在井内建立从环空泵人，沿钻拄上升通过阻流器排出的反循环通路；（２）从环空泵入原密度泥浆将溢流从环空替入钻柱。
压井液密度计算
1、确定压井液密度：是根据油层压力而定，现场有两种方法，一是选用压井液柱压力的1.1-1.15倍，即： P 液柱=(1.1-1.15)P 油层 而 P 液柱=Hr/100故 r=100(1.1-1.15)P 油层/H式中：r —压井液密度 克/厘米3 ； P 油层—油层压力 兆帕； H —油层中部深度 米。
二是按井筒液柱压力高于油层压力K(一般K=1-1.5MPa)而定压井液密度， 即：r=100(P 油层+K) /H 式中符号意义同上。
利于保护油层，压井达到压而不死，压而不喷，现场上多用第二种计算方法。
2、压井液用量：(1)理论计算：V=K.g.HV —压井液总量(m3)g —每米套管容积（m3/m ） H —油井深度(m)K —附加系数，取1.5-4Π –圆周率 3.1416 D —套管直径(m)H —1米高度，即H=1(m)(2)近似计算：V=D2/2式中：V —每1000米内套管容积m3 D —管线直径 英寸3、SCY 压井液配制表序号 密度g/cm 3PZ g/cm 3FAAg/cm 3加重剂g/cm 3成本元/m 3备注1 1.05 15 3 81.8 150.13 工业NaCl2 1.1 153 168.8 180.58 3 1.15 15 3 261.3 212.964 1.2 20 4 520 598.8 工业CaCl25 1.25 20 4 696.4 746.986 1.3 20 4 900 9187 1.35 25 6 1137.5 11868 1.4 25 6 1418.2 1421.79 9 1.45 25 6 1755 1704.7 10 1.52562166.72050.53SCY压井液配制表关于压井液密度的讨论计算一、若采用CaCl 2、Na Cl ，混合配置密度为1.3g/cm 3的压井液 计算如下： 1、1m 3水1000Kg ；2、所需CaCl 2 900 Kg ；3、则，1100090010003.1x ++=，5.4611=x , 所以，900 Kg CaCl 2是461.5L ；4、Na Cl 配置压井液的最高密度1.15g/cm 3，1m 3水所需NaCl 是263.1 Kg ，所以210001.263100015.1x ++=，7.962=x ，所以，263.1 Kg NaCl 是461.5L ； 5、若配置1.3g/cm 3的混合压井液1m 3时，所需NaCl 是263.1 Kg ，则，CaCl 2是636.9 Kg （326.6L ）； 6、所以，混合液的密度3/33.16.3267.9610009001000cm g =+++=ρ，增加了2.3％。
钻井起下钻过程中压井液密度设计方法研究
钻井起下钻过程中压井液密度设计方法研究【摘要】钻井起下钻过程中，操作不当容易导致溢流或井喷，而此时钻头不在井底，U形管原理不能描述此时的井眼状况。
针对该种情况，基于气液两相流理论，通过分析钻头不在井底时溢流，关井和压井期间的井筒流体特性，建立了钻头不在井底的Y形管模型。
利用Y形管的3个分支结构代表钻头不在井底工况下钻柱，环空和钻头以下井眼3部分，钻柱和环空部分的井筒压力特性可以用典型U形管原理分析，当分析关井和压井期间井底压力等压井参数时，应考虑钻头以下井段的流体特性，即Y形管结构下部分支的流体特性，据此，应用Y 形管描述钻头不在井底工况下整个井筒的压力特性。
【关键词】井控井喷压井Y形管模型压井液密度起下钻过程中发生井喷时，部分钻杆已经移出井筒，无法建立钻井液从井口到井底的循环，该情况下的井控称钻头不在井底的井控程序。
油田统计资料表明，25%的井喷是由起钻速度过快产生抽汲压力引起的，而在很多情况下，无法强行下钻到井底，导致钻头不在井底。
在该情况下，司钻法和等待加重法等常规压井方法无法实施，简而言之，当钻头不在井底，地层侵入流体还在井眼的情况下，不能使用常规井控程序进行压井，因为典型的U形管原理不能描述此时的井眼情况。
提出采用Y形管模型描述此时的井眼状况，但是没有对其详细解释说明。
目前压井液密度确定方法有常规压井液密度确定方法，实测地层压力确定法和实测溢流关井立管压力确定法，但实际钻井过程中发生溢流井喷时，地层压力是无法得知的，因此主要采用溢流关井立管压力法，但该方法主要针对钻头在井底的工况。
为更好地利用Y形管模型描述钻头不在井底的压井程序，笔者提出了新的Y形管模型，并基于气液两相流理论给出了压井液密度设计方法。
1 Y形管模型钻头不在井底发生井涌时，可将此时的井筒空间划分为3部分-见图1a，第1部分，钻头至井底的井段部分；第2部分，发生井涌时留在井眼内的钻柱；第3部分，井眼内钻柱与井眼之间的环空部分。
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石油工程压井液密度确定方法
【摘要】本文便对现阶段石油工程中计算压井液密度的常用方法进行了详细的分析和研究，同时也分别指出了这些方法中存在的问题和不足，意在帮助广大的石油行业工作者对压井液密度的计算工作有一个更加清晰的认识。
【关键词】井控；压井液密度；计算方法
第一，石油工程中计算压井液密度的常用方法
（三）通过实际测得的地层压力值确定。
通过地层压力理论的计算公式，，其中H为地层的深度，再将此公式带入到常规计算方法中的附加当量密度计算法中，则。
（四）通过开始钻井时井底的压力值确定。
通常情况下，刚开始钻井时井底的压力值是最小的，而在钻井的过程中，如果可以保证不出现溢流的现象，则井内的压井液的密度就是安全的。
起钻时井底压力的计算公式为，其中Psb为起钻抽汲压力，Ph为井内液柱压力，Pdp则为起钻未灌液体井底压力的减小值，在考虑附加密度的情况下，则。
第二，计算压井液密度过程中相关问题的探讨
（二）附加压力与附加密度的关系。
实际上附加压力与附加密度并不是等同的关系，而具体计算时到底是选择附加密度法还是附加压力法，则应具体情况具体分析。
（三）起钻时压井液密度计算过程中的影响因素。
一般情况下，通过井底压力所计算出的压井液密度的准确程度，与起钻时的抽吸压力是有直接的关系的，而影响这个压力的因素是有很多的，如压井液的静切力、管柱的起下速度、环形节流、压井液的粘度以及管子和井眼间的环形孔隙等，因此要想准确的确定这个压力值是有一定困难的。
（四）发生溢流后关井立管压力的确定方法。
当施工过程中出现溢流的情况后，所确定的关井立管压力值的准确性对于压井液的密度是有着直接的影响的，如果发生溢流状况后，钻柱内是并没有装回压凡尔的，那么就应通过以下两步来确定关井立管的压力值：
第一步就是先消除关井时间对关井压力的影响，具体的操作方法为关井后，通过对套压和立压的数值进行记录，可以绘制出套压和立压与关井时间的关系曲线，通常情况下，曲线变化平滑位置处的拐点就是关井套压和关井立压。
然而，由于井眼经常出现不稳定的情况并且还有很多低渗透性的油藏，关井很长时间后套压和立压都未必会出现平稳段和拐点，这是就应依据早期的压力恢复曲线趋势所能读取到的最高压力值，同时还要充分的考虑压力安全附加值，这就就能以最
快的速度得到关井套压和关井立压了，也就是起到了井控的作用。
第二步就是要消除圈闭压力对关井压力的影响，具体的方法为在节流管汇放放出40-80升液体后，分别观察其Pgl和Pgt的变化情况，如果Pgl是没有变化的，而Pgt是略有上升的，那么就说明没有圈闭压力；而如果Pgl和Pgt都是有降低的趋势的，那么就说明是有圈闭压力的，这是就继续放出与之前等量的液体并再次进行观察，直到其没有圈闭压力为止。
这样所计算出的关井立管压力的准确性就是很高的了。
结论：（1）附加压力与附加密度并不是等同的关系，应依据井的深浅程度选择方法，并且常规计算压井液密度的方法中其附加系数的确定是要遵循几大原则的，取值应尽量准确，并且要保证施工的安全性；（2）当出现溢流情况后，应采用通过实际测得的关井立管压力值来确定压井液的密度，同时压力值的准确性对压井液密度的误差大小是有直接的影响的；（3）对于通过起钻时的井底压力值来确定压井液密度的方法建议只可以做理论分析用，其并不适用实际的计算工作，这主要由于计算时是很难保证抽汲压力的准确性的。