钻井液现场有关计算.doc

1、钻井液现场有关计算1、表观粘度公式：AV=1/2 600式中：AV 表观粘度，单位 (mPa.s)。600 600 转读数。2、塑性粘度公式：PV= 600 300式中：PV 塑性粘度，单位(mPa.s) 。600 600 转读数。300 300 转读数。3、动切力（屈服值）公式：YP= 0.4788( 300PV)式中：YP 动切力，单位(Pa)。PV 塑性粘度，单位(mPa.s)。300 300 转读数。例题 1：某钻井液测得600=35， 300=20，计算其表观粘度、塑性粘度和屈服值。解：表观粘度：AV=1/2 600=1/235=17.5（mPa.s）塑性粘度：PV= 600 300

2、=35 20=15（mPa.s）屈服值：YP=0.4788（ 300PV）=0.4788（2015）=2.39（Pa）答：表观粘度为 17.5mPa.s，塑性粘度 15mPa.s，屈服值为 2.39Pa。4、流性指数（n 值）公式：n= 3.322lg(600 300)式中：n 流性指数，无因次。600 600 转读数。300 300 转读数。5、稠度系数（k 值）公式：k= 0.4788300/511 n式中：k 稠度系数，单位（Pa.S n)。n 流性指数。300 300 转读数。例题 2：某井钻井液测得 600=30， 300=18，计算流性指数，计算稠度系数 。解： n=3.32lg（

3、600/300）=3.32lg（30/18）=0.74K=0.4788300/511 n=0.478818/5110.74=0.085（Pa.s 0.74）答：流性指数是 0.74 。稠度系数为 0.085Pa.s0.74。 6、现场浓度计算处理剂质量(t)浓度(%) = 100%欲配处理剂溶液体积(m3)例题 3：欲配制聚合物胶液 5m3，加 KPAM 25kg，NPAN 75kg，问其胶液浓度为多少？解：根据公式计算浓度(%)=（25+75）/5000 100%=2%答：胶液浓度为 2%。例题 4：欲配制浓度为 1.5%的聚合物胶液5m3，KPAM:NPAN=1:2，问需用 KPAM、NP

4、AN 各多少公斤？解：聚合物质量=1.5%5=0.075(t)=75 (kg)KPAM=75/(1+2)1=25（kg)NPAN=75/(1+2)2=50（kg)答：需用 KPAM 25kg，NPAN 50kg。7、溶液浓度的计算W1= 100%W1+W2百分比浓度，单位 %。W1溶质质量，单位 g。W2溶剂质量，单位 g。例题 5：配制某种钻井液需要溶解 50g 的 NaCl 于 150g 水中，求溶液中 NaCl 的质量分数。根据公式：=W 1（W 1+W2）100% 得：=50（50+150）100%=25%答：溶液中 NaCl 的质量分数为 25%。8、浓度稀释计算根据公式：W 浓 浓

5、 = W 稀 稀W 稀 = W 浓 浓 稀因为： W 水 = W 稀 W 浓所以： W 水 =W 浓 （ 浓 稀 -1）式中：W 水 加水量。W 浓 稀释前的量。 浓 稀释前浓度，单位 % 。 稀 稀释后浓度，单位 % 。例题 6：欲将 10m3 浓度为 20%的烧碱水稀释至 5%，需加水多少？解：根据公式 W 水 =W 浓 （ 浓 稀 -1）得：W 水 =10（20%5%-1）=30 (m3)答：需加水 30m3。例题 7：欲将 100kg 质量分数 20%的烧碱水稀释至 5%，需加水多少千克？根据公式：W 水 =W 浓 （ 浓 稀 -1）得：W 水 =100（20%5%-1 ）=300kg

6、答：需加水 300kg。9、现场干粉处理剂加量计算处理剂加量(t)=处理剂质量浓度(%)钻井液量(m 3)10、井筒钻井液量计算公式：V 井 =1/4D 2H式中：V 井 钻井液量，单位 m3。 圆周率，为 3.14。D 钻头直径，单位 m。H 井深，单位 m。 11、井眼钻具外环空钻井液量计算V 环 =1/4(D 2 d2)H式中：V 环 钻井液量，单位 m3。 圆周率，为 3.14。D 钻头直径，单位 m。d 钻头直径，单位 m。H 井深，单位 m。12、环空返速计算（一般 216mm 井眼 11.5，311mm 井眼 0.60.8）公式：Va=12.74Q/(D2d 2)式中：Va 环空

7、返速，单位 m/s。Q 排量，单位 l/s。D 钻头直径，单位 cm。d 钻具直径，单位 cm。13、钻井液循环周计算井筒钻井液量(m 3)+地面循环钻井液量 (m3)T 循环 = Q 60 1000 T 循环 循环周时间，单位 min。Q 排量，单位 l/s。例题 8：某井用216mm 钻头钻进至井深 2850m，钻杆外径127mm，内径 108.6mm，欲按循环周提高钻井液密度，计算循环一周钻井液所需的时间？（地面循环罐内钻井液总体积为 108m3，排量为 38l/s）解： T 循环 =（V 地面 +V 井 V 钻杆 ）（60Q1000）=108+（3.140.216 228504）3.1

8、4（0.127 20.1086 2）28504 （60381000）=（108+104.389.7）2.28=88.89（min）答：循环一周钻井液所需的时间为 88.89min。14、油气上窜速度（迟到时间法）H 钻头V=（H 油 t）t 静t 迟式中：V 油气上窜速度，单位 m/h。H 油 油气层顶部，单位 m。H 钻头 钻头位置，单位 m。t 迟 迟到时间，单位 min。t 静 停泵总静止时间，单位 h。t 从开泵到见到油气时间，单位 min。或：油气上窜速度（相对时间法）H 油 t1 ht2V= t 静 （ t1 t 2）式中：V 油气上窜速度，单位 m/h。H 油 油气层顶部，单位

9、m。 h 油层厚度，单位 m。t1 循环时油气显示时间，单位 min。t2从开泵到见到油气时间，单位 min。t 静 停泵总静止时间，单位 h。例题 9： 某井 16 日 18：00 钻至井深 4125m，循环至19：00 短起下钻，22：30 开泵循环测后效，49min 测得钻井液密度下降，气测全烃值升高，计算油气上窜速度？（已知：油顶 3975m，4125m 迟到时间为 52min，循环排量为 35l/s）解：V=（H 油 H 钻头 t 迟 t）t 静=（397541255249） 3.5=25.14（m/h）答：油气上窜速度为 25.14m/h。15、迟到时间的计算公式：t 迟 =16.

10、67V 环Q式中：t 迟 从井底上返时间，单位 min。V 环 环空钻井液体积，单位 m3。Q 循环排量，单位 l/s。例题 10：某井用216mm 钻头钻进至井深 3850m，钻杆外径127mm，计算该井迟到时间？（排量为 38l/s）解：V 环 =1/4 (D2 d2)H=1/43.14 (0.2162 0.1272)3850=92.26(m3)t 迟=16.67V 环Q=16.6792.2638=40.47(min)答：该井迟到时间 40.47min。16、提高钻井液密度计算V 原 加 （ 重 原 ） W 加 = 加 重 式中：W 加 加重材料用量，单位 t。V 原 欲加重钻井液体积，单

11、位 m3。 加 加重材料的密度，单位 g/cm3。 重 钻井液欲加重至密度，单位 g/cm3。 原 原钻井液的密度，单位 g/cm3。例题 11：某井在打开油层前，共有密度为 1.15g/cm3 的钻井液 200m3，现根据油层压力欲将密度提高到 1.35g/cm3，问需用密度为 4.0g/cm3 的加重剂重晶石多少吨？解：根据公式W 加 =V 原 加 （ 重 原 ）/（ 加 重 ）=2004.0（1.351.15） /（4.01.35）=60.4（t）答：需用密度为 4.0g/cm3 的加重剂重晶石 60.4t。17、混入钻井液密度计算V 原 原 V 混 混= V 原 V 混 式中： 混入后

12、钻井液密度，单位 g/cm3。V 原 原钻井液体积，单位 m3。 原 原钻井液密度，单位 g/cm3。V 混 欲混入钻井液体积，单位 m3。 混 欲混入钻井液密度，单位 g/cm3。18、压井钻井液密度计算P 立 P 安全 加重 = 原 0.0098 H 式中： 加重 压井钻井液密度，单位 g/cm3。 原 原钻井液密度，单位 g/cm3 。P 立 关井后立管压力，单位 MPa。P 安全 安全附加压力，单位 MPa。油井安全附加压力为：1.53.5 MPa，气井安全附加压力为：35 MPa 。或： P 立 加重 = 原 安全0.0098 H 加重 压井钻井液密度，单位 g/cm3。 原 原钻井

13、液密度，单位 g/cm3 。P 立 关井后立管压力，单位 MPa。 安全 安全附加系数，单位 g/cm3。油井安全附加系数为：0.050.1 g/cm3，气井安全附加系数为：0.070.15 g/cm3。例题 12：某井在钻进时发生溢流关井，溢流物为天然气。已知井深 3200m，井内钻井液密度 1.25g/cm3。关井 10min 后测得关井立压 5MPa，求压井密度？解： 加重 = 原 +P 立 (0.00981H)+ 安全=1.25+5(0.009813200)+0.151.56（g/cm 3）答：压井钻井液密度为 1.56g/cm3。例题 13：某井在钻进时发生溢流关井，溢流物为天然气。

14、已知井深 3200m，井内钻井液密度 1.25g/cm3。关井 10min 后测得关井立压 5MPa，求压井密度？解： 加重 = 原 +(P 立 P 全 )(0.00981H)=1.25+(55)(0.00981 3200)1.57（g/cm 3）答：压井钻井液密度为 1.57g/cm3。19、计算钻井液密度=102（Pp+Pe）H式中： 钻井液密度，单位 g/cm3。Pp 地层压力，单位 MPa。Pe 安全附加压力，单位 MPa。H 井深，单位 m。例题 14：已知地层压力 Pp=34MPa，压力附加值Pe=3MPa，井深 H=3200m，计算钻井液密度。解：=102（Pp+Pe）/H=10

15、2（34+3）/3200=1.18（g/cm 3）答：钻井液密度为 1.18g/cm3。20、膨润土含量计算膨润土含量(g/l)=14.3消耗亚甲基兰溶液体积(ml) 取钻井液体积(ml)21、钻井液固相含量有关计算含水体积(%)=蒸馏出水的体积取钻井液体积100%含油体积(%)=蒸馏出油的体积取钻井液体积100%固相含量(%)=100%含水体积(%)含油体积(%)例题 15：某井为淡水混油钻井液，固相平均密度为2.95g/cm3，取 20ml 钻井液蒸出 15ml 水和 1.6ml 油。计算此钻井液的总固相、油、水、加重剂体积分数。 （重晶石密度为4.29g/cm3，粘土密度为 2.4g/c

16、m3。 ）解： 水=15/20100%=75% 油=1.6/20100%=8% 固=100%-75%-8%=17% 加重剂=（ 固 低 ） （ 加 低 ） 固=（2.952.4）（ 4.292.4）17%=4.9%答：钻井液得总固相、油、水、加重剂的体积分数分别为17%、 8%、 75%和 4.9% 。 22、计算岩屑密度 D=1（2 s） 式中： D 岩屑密度，单位 g/cm3。 s 岩屑筛选后加入密度计中使其读数为 1.00，加满淡水后的读数。 例题 16：某地层岩屑筛选后加入密度计中使其读数为1.00，加满淡水后读数为 1.60，求其密度？解：根据公式： D=1/（2 s）得：=1/（2

17、1.60）=2.5（g/cm 3）答：其密度为 2.5g/cm3。23、岩屑输送比（净化系数，要求0.5）RT=1V SVa式中：RT 岩屑输送比。VS 岩屑滑落速度，单位 m/s。Va 环空返速，单位 m/s。24、岩屑滑落速度（要求0.5） 公式：Vs=0.071D（） 0.667（FV） 0.333 式中：Vs 岩屑滑落速度，单位 m/s。D 岩屑直径，单位 mm。 岩屑密度，单位 g/cm3。 钻井液密度，单位 g/cm3。FV 表观粘度，单位(mPa.s) 。例题 17：某井钻进时测得D=12mm， =2.5g/cm 3，=1.2g/cm 3，FV=16mPa.s，求该井岩屑滑落速度

18、。Vs=0.071D（） 0.667/（ FV） 0.333=0.07112（2.51.2） 0.667/（1.216） 0.333=0.379（m/s ）答：该井岩屑滑落速度是 0.379m/s。25、环空剪切速率计算1=1200Va（Dd） 式中： 1 环空剪切速率，单位 s-1。Va环空返速，单位 m/s。D 钻头直径，单位 cm。d 钻具直径，单位 cm。26、管内剪切速率计算2=1200VD式中： 2 管内剪切速率，单位 s-1。V 管内速度，单位 m/s。D 管具内径直径，单位 cm。27、泥饼粘附系数计算公式：Kf=M0.84510-2式中：Kf 泥饼粘附系数。M 扭矩，单位 N

19、m。28、Z 值计算（808 为紊流，M 时，只有 OH-和 CO32-存在C(HCL)(PM)(OH-)=100017.01V 样C(HCL)2M(CO32-)=100030.01V 样（4）当 PM 时，只有 CO32-和 HCO3-存在C(HCL)(MP)(HCO3-)=100061.02V 样C(HCL)2P(CO32-)=100030.01V 样（5）当 M=0， P0 时，只有 OH-存在C(HCL)P(OH-)=100017.01V 样C(HCL)HCL 标准溶液的浓度，单位 mol/l。(OH-)氢氧根离子的质量浓度，单位 mol/l。(CO32-)碳酸根离子的质量浓度，单位

20、mol/l。(HCO3-)碳酸氢根离子的质量浓度，单位 mol/l。P酚酞指示剂消耗 HCL 的体积，单位 ml。M甲基橙指示剂消耗 HCL 的体积，单位 ml。V 样 取样品体积，单位 ml。39、污染处理计算VcMaW=10-3CVVaMc式中：W消除污染物所需处理剂的质量，单位 kg。Vc污染物离子化合价。Ma处理剂相对分子质量。Va处理剂离子化合价。Mc污染物相对分子质量。C 污染物离子含量，单位 mg/L。V污染钻井液体积，单位 m3。钻井液组分体积数，单位 %。例题 24：某钻井液经组分分析知，水相占 75%。滤液分析知，Ca +=1000mg/L，Mg +=1800mg/L，钻井

21、液体积为 180m3。理论计算沉除 Ca+、Mg +应加纯碱、烧碱各多少千克？解：Ca +=1000mg/L；Mg +=1800mg/L；Ca+、Mg +化合价为+2 价，OH -化合价为-1 价，CO 3=化合价为-2价；相对分子质量 Ca=40，Mg=24.3 ，NaOH=40，Na 2CO3=106。沉除 Ca+需加 Na2CO3 的质量=（2106）/ （240）10 -310001800.75=358（kg）沉除 Mg+需加 NaOH 的质量=（240）/（124.3）10 -318001800.75=800（kg）答：需加纯碱的质量为 358kg，需加烧碱的质量为 800kg。40

22、、环空压降计算（1）层流时环空压降公式LPa=0.00195（DD）（2）紊流时环空压降公式PV0.20.8Q1.8LPa=1.2336（DD） 3（D+D） 1.8式中：Pa环空压降，单位 mPa。剪切速率，单位 s-1。D井径，单位 cm。D钻杆直径，单位 cm。Q排量，单位 l/s。PV塑性粘度，单位 mPa.s。L井深，单位 m。钻井液密度，g/cm 3。41、岩屑浓度计算（要求9.3%）(Va/Vs)CeCa=Va/Vs1Ce式中：Ca岩屑浓度。Va环空返速， m/s。Vs岩屑滑落速度， m/s。QcCe=QcQ Qc每秒产生的岩屑量，l/s。Q泵排量，l/s。例题 25：某井钻井时

23、，测得Va=1.10m/s，Vs=0.35m/s，Qc=0.25L/s，Q=30L/s，求岩屑浓度 Ca。Ce=Qc/（ Qc+Q）=0.25/（0.25+30）=1/121Ca=（Va/Vs ）Ce/（Va/Vs）-1+Ce=（1.10/0.35 ）（1/121）/（1.10/0.35）-1+（1/121 ）=0.012答：该井的岩屑浓度是 0.012。42、岩屑量计算D 2 V10Qc= 400 n3600式中：Qc 每秒产生岩屑量，单位 l/s。D 钻头直径，单位 cm。V钻速，单位 m/h。例题 26：已知钻头直径 D =21.6cm，钻速 V=85m/h，计算每秒钟产生的岩屑量 Qc（ n=1） 。 Qc=（D 2/400）*（V10/（n3600） ）=（3.14 21.62/400）*（8510/（13600） ）=0.865（L/s）答：岩屑量 Qc 为 0.865L/s。