钻井各种计算公式

钻头水利参数计算公式:
1、 钻头压降:d
c Q
P e
b 42
2
827ρ= (MPa) 2、
冲击力:V
F Q j
02.1ρ= (N)
3、 喷射速度:d
V e
Q
201273=
(m/s)
4、 钻头水功率:d c Q
N e
b 42
3
05.809ρ= (KW)
5、
比水功率:D
N
N b 21273井
比
＝ (W/mm 2)
6、 上返速度:D D
V Q
2
2
1273杆
井
返＝
- (m/s)
式中:ρ－钻井液密度 g/cm 3
Q
－排量 l/s
c －流量系数,无因次,取0、95～0、98
d
e －喷嘴当量直径 mm
d d d d
e 2
n 2221+⋯++= d n :每个喷嘴直径 mm
D 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm
全角变化率计算公式:
()()⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂+∂+∆=
-∂-∂225sin 2
2
2
b a b a b a L K ab
ab ϕϕ 式中:a ∂ b ∂ －A 、B 两点井斜角;a ϕ b ϕ －A 、B 两点方位角
套管强度校核:
抗拉:安全系数 m ＝1、80(油层);1、60～1、80(技套) 抗拉安全系数＝套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1、80
抗挤:安全系数:1、125
10
ν泥挤H P =
查套管抗挤强度P c ' P c
'
/P
挤
≥1、125
按双轴应力校核:
H
n P cc
ρ10=
式中:P cc －拉力为T b 时的抗拉强度(kg/cm 2) ρ －钻井液密度(g/cm 3) H －计算点深度(m) 其中:⎪⎭
⎫ ⎝
⎛--=
T T K
P
P b b c
cc K 2
2
3
T b :套管轴向拉力(即悬挂套管重量) kg P c :无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2
K:计算系数 kg σs A K 2=
A:套管截面积 mm 2 σs :套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下:
J 55:45、7 N 80:63、5 P 110:87、9
地层压力监测:
⎪⎭
⎫
⎝⎛⎪⎭⎫
⎝⎛=D
W NT R R d m n c
0671
.0lg 282.3lg (d c 指数)
10
0417.04895.810
5
⎪
⎭
⎫ ⎝⎛+⨯-=H cn
d
d
R d R c
m
cn
p =
(压力系数)
式中:T –钻时 min/m N –钻盘转数 r/min
W －钻压 KN D －钻头直径 mm
R n －地层水密度 g/cm 3 R m －泥浆密度 g/cm 3
压漏实验:
1、 地层破裂压力梯度:H
P
G L
m f 10008.9+=ρ KPa
2、 最大允许泥浆密度:H
P L
m 102max +
=ρρ g/cm 3
为安全,表层以下
[]06.0max
-=ρρm
g/cm 3
技套以下[]12.0max
-=ρρm
g/cm 3
3、 最大允许关井套压:[
]8.01000
'max ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--
=gH m R a P P ρρ
式中:P L －漏失压力(MPa) P
R
－破裂压力(MPa)
ρm
－原泥浆密度(g/cm 3
) H －实验井深(m)
ρ
'
m ax
－设计最大泥浆密度(g/cm 3) 1000
8.9m
H
P P L ρ+
＝漏
1000
8.9H
m
R P P ρ+
=破
井控有关计算:
最大允许关井套压经验公式:
表层套管[Pa]=11、5%×表层套管下深(m)/10 MPa 技术套管[Pa]=18、5%×技术套管下深(m)/10 MPa 地层破裂压力梯度:H
P
G R
R 1000=
KPa/m
最大允许关井套压:8.000981.01000max ⨯⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛-=H H G P R a 套套ρ Mpa 最大允许钻井液密度:81
.9'
max G
R
=
ρ－0、06 (表层)
81
.9'max
G
R
=
ρ
－0、12 (技套)
套管在垂直作用下的伸长量:107
2
4
854.7-⨯-=
∆L
m
L ρ
式中:ρm －钻井液密度 g/cm 3 L ∆ －自重下的伸长 m L －套管原有长度 m 套管压缩距:()
ρρ
m
L L
L
E L 总钢
固
自
-⨯=
∆10
式中:L ∆ －下缩距 m L
自
－自由段套管长度 m
L
固
－水泥封固段套管长度 m
L
总
－套管总长 m
ρ
钢
－钢的密度 7、85g/cm 3
ρ
m
－钻井液密度 g/cm 3
E －钢的弹性系数 (2、1×106kg/cm 3)
泥浆有关计算公式:
1、加重剂用量计算公式:()r
r r r r 重
加
原
重
原
加
加
－＝-V W
式中:W 加 －所需加重剂重量 吨 V 原 －加重前的泥浆体积 米3
r 原、r
重、r 加
－加重前、加重后、加重材料比重 g/cm 3
2、泥浆循环一周时间:Q
T V V
60柱
井
-=
式中:T －泥浆循环一周时间 分 V 井、V 柱 －井眼容积、钻柱体积 升 Q －泥浆泵排量 升/秒 3、井底温度计算公式:168
0H
T T +
= 式中:T 、T 0 －井底、井口循环温度 o C
H －井深 米 4、配制泥浆所需粘土与水量计算:
粘土量 ()r
r r r r 水
土
水
泥
泥
泥
土
－＝-V W 水量
r
土
土泥
水
－＝W V
Q 式中:W 土 －所需粘土的重量 吨 V 泥 －所需泥浆量 米3
r 水、r 土、r 泥 －水、土与泥浆的比重 g/cm 3 Q 水 －所需水量 米3
5、降低比重所需加水量: ()r
r r r r 水
稀
水
稀
原
原
水
＝
--V Q
式中:Q 水 －所需水量 米3 V 原 －原泥浆体积 米3
r 原、r 稀、r 水 －原泥浆、稀释后泥浆与水的比重 g/cm 3。