2021年压井液密度及材料计算

计算公式欧阳光明（2021.03.07）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Ρ0=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。

在这一过程中，套管压力下降，立管压力上升（３）溢流全部进入钻柱，环空全为泥浆，在以后溢流沿钻柱内被顶替上升过程中保持套管压力不变，而立管压力则不断上升；（４）气体溢流到达井口，立管压力达最大（５）气体溢流排出，立管压力迅速减小（６）溢流排完，原密度泥浆到达钻柱顶部时停泵。

此时关井立压等于关井套压；（７）转成正循环，从钻杆内泵入压井泥浆。

压井泥浆在钻柱内下行时，立管压力下降；（８）压井泥浆在环空上返时，立管压力不变，套管压力下降。

压井泥浆返到环空井口时套管压力降到零．如考虑环空流动阻力，则套压提前降至零．上述过程中立压和套压变化关系可以概括如下；反循环立压＝井底压力一管内泥浆液柱压力一管内流动阻力一气柱重量的压力套压＝井底压力一环空泥浆液柱压力＋环空流动阻力正循环立压＝井底压力一管内泥浆液柱压力＋钻柱内流动阻力套压＝井底压力一环空泥浆液柱压力一环空流动阻力一气柱重量的压力反循环压井法有（１）最高套压低2排除高压油气溢流所需时间短3泥浆池增量小4较高的压力局限在钻柱（或油管）内部。

7.井控知识7.1 压井有关计算7.1.1关井立管压力的确定7.1.1.1确定立管压力的时间，一般渗透性好的地层，大约需要10min～15min。

渗透性差的地层所需时间更长些。

7.1.1.2确定立管压力时必须检查和消除圈闭压力的影响。

7.1.1.3检查圈闭压力的方法：用节流阀放压，以立管压力为依据。

每次放少量钻井液(40～80L)，放后关节流阀，并观察立管压力变化情况，如果放压后立管压力、套管压力均有下降，说明有圈闭压力。

如果放压后，立管压力没有变化，而套压又逐步上升，说明没有圈闭压力。

7.1.1.4消除圈闭压力的方法：经检查有圈闭压力后，再打开节流阀继续放压，直到立管压力不在下降为止，此时记录的压力才是真实的关井立压和套压。

7.1.1.5当钻柱中未装回压阀时，消除圈闭压力的影响，关井立管压力可以直接从立管压力表上读出。

7.1.1.6钻柱上装有回压阀时，关井立管压力的求法：7.1.1.7在已知压井排量和相应泵压时(排量取正常排量的1/2～1/3)，关井立管压力的求法：a.记录关井套管压力；b.缓慢启动泵并打开节流阀；c.控制节流阀，使套压等于关井套压，并保持不变；d.当排量达到压井排量时，套压始终等于关井套压，记录此时的循环立管压力值p t；e.停泵，关节流阀f.计算关井立管压力P d=P t-P c (1)式中：P d-—关井立管压力(MPa)；P t—压井排量循环时的立管压力值(MPa)；P c—压井低泵速下循环泵压(MPa)。

7.1.1.8在未知压井排量和泵压时, 关井立管压力的求法：a.记录关井套管压力；b. 缓慢启动泵用小排量向井内注入钻井液，观察、记录立管和套管压力；c. 当回压阀被顶开后，套压由关井套压升高到某一值，此时，停泵，记录套管压力和立管压力；d. 据新的套管压力值求关井立管压力P d ：P d = P d / -△P a△P a = P a /-P a式中：△P a —套压的升高值(MPa)；P a /—停泵时的套压值(MPa)；P d /—停泵时的立管压力值(MPa)；P a —关井套管压力(MPa)。

7.1.2 地层压力的计算：P p = P d +0.0098ρm H式中：P P —地层压力(MPa)；ρm —关井时钻柱内未侵钻井液密度(g/cm 3)；H —钻头所在垂直井深(m)。

7.1.3 确定压井所需钻井液密度ρm1据关井立管压力计算ρm1： ρm1=ρm +H p d0098.0+ρ式中：ρ—钻井液密度附加量，单位(g/cm 3)：油水井r = 0.05～0.10；气井r = 0.07～0.15。

7.1.4据地层压力计算ρm1： ρm1= H P p0098.0+r式中：ρm1—压井所需的钻井液密度(g/cm 3)。

7.1.5 钻柱内外容积的计算钻柱内外总容积V ：V =V 1+V 2式中：V —钻柱内外容积(m 3)；V 1—钻柱内容积(m 3)；V 2—钻柱与裸眼环空容积(m 3)；所需压井液量为钻柱内外总容积的1.5～2倍。

7.1.6 计算注入压井液的时间t ， mint = t 1+t 2压井液从地面到钻头所需的时间为t 1：t 1=Q H v 6011式中：v 1 —钻具容积系数(L/m)；H 1—钻具长度(m)；Q —压井排量(L/s)。

压井液充满环空的时间为t 2：t 2=Q H v 6012式中：v 2 —环空容积系数(L/m)。

7.1.7 压井循环时立管总压力的计算初始循环立管总压力的计算：P t1 =P d + P ci式中：P t1—初始循环立管总压力(MPa)；P ci —压井排量下的循环压力(MPa)。

初始循环立管总压力，也可以通过循环钻井液实际测量，具体测量如下：a. 关井后记录关井立管压力值；b. 缓慢启动泵并打开节流阀，控制套压等于关井套压；c. 使排量达到确定的压井排量，同时调节节流阀，使套压保持关井套压不变；d. 记录此时的立管压力，既为初始循环立管总压力。

压井液到钻头时的立管终了循环总压力P tf 的计算：P tf =压井泥浆密度/原井泥浆密度×P ci式中：P tf —立管终了循环总压力(MPa)。

7.1.8判断溢流的类型设G w 为溢流压力梯度，则 G w =G m — 式中G m ——；h w ——井底溢流高度，m ；Pa —关井套管压力，MPa ；Pd —关井立管压力，MPa ；h w = v 1/v 2式中 v 1——溢流体积，m 3；v 2——环空容积系数，m 3/m 。

若G w 在0.0105~0.0118MPa/m 之间，则为盐水溢流；若G w 在0.00118~0.00353MPa/m 之间，则为天然气溢流； 若G w 在0.00353~0.0105MPa/m 之间，则为油或混合流体溢流。

7.2 套管管体抗内压强度计算管抗内压强度是使管体刚材达到最小屈服强度时所需要的抗内压力，其计算公式是：P=π/4D tY p 2式中：P —管体最小抗内压强度，kPa ；Y P —管体最小屈服强度，kPa ；t — 管体名义壁厚，cm ；D —管体名义外径，cm 。

7.3 油气上窜速度计算式中：V 油气上窜速度，米/分；H 钻头 循环钻井液时钻头所在井深，米；t 迟 井深(H 钻头)米时的迟到时间，分；t 从开始循环至见油气显示的时间，分；t 静 静止时间，既上次起钻停泵至本次开泵的时间，分。

7.4 地层破裂当量密度计算 U=ρ+H p 0098.0漏U —地层破裂压力密度，g/cm 3；ρ—钻井液密度，g/cm 3；P 漏—地层漏失时立管压力，MPa ；H — 漏失地层深度，米。