钻井常用计算公式

'.第四节钻井常用计算公式一、井架根底的计算公式〔一〕根底面上的压力nQ+QP 基 =OB4式中： P 基——根底面上的压力，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=P 基+W式中： P 地——土地面上的压力，MPa;P 基——根底面上的压力，MPa;W ——根底重量， t〔常略不计〕。

〔三〕根底尺寸P 基1、顶面积 F1=B1式中： F1——根底顶面积， cm2；B1——混凝土抗压强度〔通常为 28.1kg/cm2=0.281MPa)P 地2、底面积 F2=B2式中： F2——根底底面积，cm2；B2——土地抗压强度，MPa ；P 地——土地面上的压力，MPa。

3、根底高度式中： H——根底高度， m；F2、 F1 分别为根底的底面积和顶面积，cm2；P 基——根底面上的压力，MPa；B3——混凝土抗剪切强度〔通常为2=0.351MPa 〕。

〔二〕混凝土体积配合比用料计算1、计算公式'.配合比为1∶ m∶ n=水泥∶砂子∶卵石。

根据经验公式求每1m3混凝土所需的各种材料如下：2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1-69。

表 1-69混凝土常用体积配合比及用料量每立方米混凝每立方米砂子每立方米石子每 1000 公斤水土尼混凝土体积混凝混凝混凝用途配合比水泥砂子石子水泥石子水泥砂子砂子石子土土土kg m3m3kg m3kg m3m3m3m3m3m3 1.坚硬土壤上的井架脚，小基墩井架脚，基墩的上局部。

2.厚而大的突出基墩。

3.支承台、浇灌坑穴及其他。

4.承受很大负荷和冲击力的小基墩。

5.承受负荷不大的基墩。

1∶ 2∶ 4 335 0.45 0.90 7442 1∶∶ 5 276 0.46 0.91 6082 1∶ 3∶ 6 234 0.46 0.93 5042 1∶ 1∶ 2 585 0.39 0.78 15002 1∶ 4∶ 8 180 0.48 0.96 3752二、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△ L ab——测量点 a 和 b 间的井段长度，m；α——测量点 a 点处的井斜角，°；aαb——测量点b 点处的井斜角，°；△ Φab——测量点 a 和 b 之间的方位差，△ Φab=Φb-Φa，°。

2、井底水平位移式中： 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；E n——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△H=H-H n式中：△H ——定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P pr=p r×Q r式中： P 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P p=p s×Q式中： P 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P p=P b+△ P cr式中： P 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+△ p cs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 ci+△ 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△p b=k b×Q2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。

式中：ρ——钻井液密度，g/cm3;dA J——喷咀截面积， mm 2。

式中：ρ——钻井液密度，g/cm3;dQ——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△p g=k g×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 ×10-4;×ρd×μpvμ， mpa·s;pv (塑性粘度)=θ600-θ300、θ分别为旋转粘度计 600r/min 、 300r/min的读数，无因次量。

θ600300〔七〕管内循环压力损耗1、钻杆内式中：△ 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；ρd——钻井液密度，g/cm3；μ ——塑性粘度， mpa·s；pvd pi——钻杆内径， mm。

2、钻铤内式中：△ p ci——钻铤内循环压力损耗，MPa;k ci——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；ρ——钻井液密度，g/cm3；dμpv——塑性粘度，mpa·sd ci——钻铤内径， mm。

〔八〕管外循环压力损耗1、钻杆外式中：△ p pa——钻杆外循环压力损耗，MPa;k pa——钻杆外循环压力损耗系数，无因次量；L P——钻杆长度， m；Q——流量， L/s；ρ——钻井液密度，g/cm3；dμpv——塑性粘度，mpa·s；d h——井眼直径， mm ；d p——钻杆外径， mm 。

2、钻铤外式中：△ 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；ρ——钻井液密度，g/cm3；dμpv——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=△ p b×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。

〔十一〕射流冲击力F =ρ×υ×QJ d J式中： F J——射流冲击力，N；ρ——钻井液密度，g/cm3 ;dυJ——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〕式中： P bs——钻头单位面积水功率〔比水功率〕，W/mm2;p b——钻头水功率，kw ；A b——井底面积〔即钻头面积〕，mm2；d 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〕钻井液环空返速式中：υ——钻井液环空返速，m/s；aQ——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'.1、宾汉流体式中：υ ——环空临界流速，m/s；crμpv——塑性粘度，mPa·s；τ ——屈服值〔动切力〕， Pa；ypτyp=0.479(2θ 300-θ 600)；ρ——钻井液密度，g/cm3 ;dd h——井眼直径， mm ；d p——钻杆外径， mm ；R e——雷诺数，无因次量；υ——钻井液上返速度，m/s；a假设υ或 R e≥2100为紊流。

a≥υcrυ＜υ或 R ＜ 2100 为层流。

acr e2、幂律流体式中：υ ——环空临界流速，m/s;crn——钻井液流型指数，无因次量；K ——钻井液稠度系数，Pa·sn;ρ——钻井液密度，g/cm3；dd 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；'.υ——钻井液环空上返速度，m/s;a假设υ≥υ或 Z≥800为紊数；a crυ＜υ 或 Z＜ 800 为层流。

a cr〔十六〕岩屑滑落速度式中：υ——岩屑滑落速度，m/s；sd rc——岩屑直径， mm；ρ ——岩屑密度， g/cm3 (一般取3);rcρd——钻井液密度，g/cm3 ;μf——视粘度， mPa·s。

〔十七〕环空净化能力式中： L c——环空净化能力，无因次量；υs——岩屑滑落速度，m/s;υ——钻井液环空上返速度，m/s。

a〔十八〕临界井深〔选择宾汉流体〕1、最大钻头水功率工作方式式中： D cr——临界井深， m;p r——钻井泵额定泵压，MPa；k g——地面管汇循环压力损耗系数，无因次量；k c——钻铤循环压力损耗系数，无因次量；L c——钻铤长度， m；Q——流量， L/s；k p——钻杆循环压力损耗系数，无因次量。

2、最大冲击力工作方式'.式中： D cr——临界井深， m;p r——钻井泵额定泵压，MPa；k g——地面管汇循环压力损耗系数，无因次量；k c——钻铤循环压力损耗系数，无因次量；L c——钻铤长度， m；Q——流量， L/s；k p——钻杆循环压力损耗系数，无因次量。

〔十九〕最优流量〔选择宾汉流体〕1、最大钻头水功率工作方式式中： Q opt——最优流量， L/s；p r——钻井泵额定泵压，MPa；k g——地面管汇循环压力损耗系数，无因次量；k p——钻杆循环压力损耗系数，无因次量;L p——钻杆长度， m;k c——钻铤循环压力损耗系数，无因次量；L c——钻铤长度， m。