钻井液现场有关计算.docx

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1、钻井液现场有关计算1、表观粘度公式：AV=1/2600式中：AV 表观粘度，单位（mPa.s）o歹600 600转读数。2、塑性粘度公式：PV=歹600 -歹300式中：PV 塑性粘度，单位（mPa.s）。歹600 600转读数。歹300 300转读数。3、动切力（屈服值）公式：YP= 0.4788 （300 - PV）式中：YP 动切力，单位（Pa）。PV 塑性粘度，单位（mPa.s）。歹300 300转读数。例题1:某钻井液测得争600=35,歹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 X 歹 600=1/2 X 35=17.5 （mPa.s）塑性粘度：

2、PV=歹 600- 歹 300=35-20=15 （mPa.屈服值：YP=0.4788X （歹 300 - PV）=0.4788X （20- 15） =2.39 （Pa）答：表观粘度为17.5mPa.§塑，性粘度15mPa.s,屈服值为2.39Pa。4、流性指数（n值）公式：n= 3.322X lg（歹 600+ 歹 300）式中：n流性指数，无因次。歹600 600转读数。歹300 300转读数。5、稠度系数（k值）公式：k= 0.4788X 歹 300/511n式中：k 稠度系数，单位（Pa.S1）。n流性指数。歹300 300转读数。例题2:某井钻井液测得争600=30,歹30

3、0=18,计算流性 指数，计算稠度系数 。解：n=3.32Xlg （歹 600/歹 300）=3.32Xlg (30/18) =0.74K=0.4788 X 歹 300/511n=0.4788 X 18/5110.74=0.085 (Pa.*74)答：流性指数是0.74。稠度系数为0.085Pa.s°.74。6、现场浓度计算处理剂质量(t)浓度(%) =x 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, NPAN75kg,问其胶液浓度为多少？解：根据公式计算浓度(%)= (25+75) /5000 X 100%=2%答：胶液浓度为2%。例题4

4、 :欲配制浓度为1.5%的聚合物胶液5m3,KPAM:NPAN=1:2 ,问需用 KPAM、NPAN各多少公斤？解：聚合物质量=1.5% X 5=0.075(t)=75 (kg)KPAM=75/(1+2) X 1=25 (kg)NPAN=75/(1+2) X 2=50 (kg)答：需用 KPAM 25kg, NPAN 50kg。7、溶液浓度的计算Wix 100%W1+W23 百分比浓度，单位 。Wi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：3 =Wi+ (W1+W2) x 100% 得：3

5、=50 + (50+150) X 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3浓=W稀3稀W稀=W浓3浓+ 3稀因为：W水=W稀一W浓所以：W水=W浓(3浓+ 3稀-1 )式中：W水加水也。W浓稀释前的量。3浓稀释前浓度，单位 3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(3浓+ 3稀-1 )得：3W 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(3浓+ 3稀-1 )得

6、：W 水=100 (20%+ 5%-1)=300kg答：需加水300kgo9、现场干粉处理剂加量计算处理剂加量(t)=处理剂质量浓度(%) x钻井液量(m3)10、井筒钻井液量计算公式：V井=1/4x % x D2x H式中：V井 钻井液量，单位m3。兀 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 x 兀 x (D2- d2) x H式中:V环钻井液量，单位m3。兀 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.

7、8)公式：Va=12.74X Q/(D2- d2)式中：Va环空返速，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(m3)+地面循环钻井液量(m3)T循环=Q X 60 + 1000T循环循环周时间，单位 min。Q排量，单位l/s。例题8:某井用歹216mm钻头钻进至井深2850m,钻杆外 径歹127mm,内径争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井一V钻杆)+ (60Q+ 1000)=108+ (3

8、.14X 0.2162X 2850+ 4) 一 : 3.14X (0.12720.10862) X 2850+ 4" + ( 60X 38+ 1000)=(108+104.38-9.7) - 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x t) +t静t迟式中：V油气上窜速度，单位 m/hoH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 hot 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)V=t 静（tl + t2

9、）式中：V油气上窜速度，单位 m/hoH油油气层顶部，单位 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 ho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，气测全炷值升高，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+1迟X t） + t静=（3975-4125+ 52 X 49） + 3.5=25.14 （m/h）答：油气上窜速度为 25.14

10、m/ho15、迟到时间的计算公式：t迟=16.67X V 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:某井用歹216mm钻头钻进至井深3850m,钻杆外径歹127mm,计算该井迟到时间？(排量为38l/s)解：V 环=1/4 x % x (D2- d2) x H=1/4 X 3.14 X (0.2162- 0.1272) X 3850=92.26(m3)t 迟=16.67X V 环+ Q=16.67X 92.26+ 38=40.47(min)答：该井迟到时间 40.47min。16、提高钻井液密度计算V原p加(p重一 p原

11、)W加=P加一 P重式中：W加 加重材料用量，单位 toV原欲加重钻井液体积，单位m3。p加一一加重材料的密度，单位g/cm3。p重一一钻井液欲加重至密度，单位g/cm3。p原一一原钻井液的密度，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p加(p重p原)/ (p加p重)=200 X 4.0X ( 1.351.15) / (4.0- 1.35)=60.4 (t)答：需用密度为4.0g/cm3的加重剂重晶石60.4to17

12、、混入钻井液密度计算V原x p原+ V混x p混p =V原+ V混式中：p 混入后钻井液密度，单位g/cm3。V原原钻井液体积，单位m3。p原一一原钻井液密度，单位g/cm3。V混欲混入钻井液体积，单位m3。p混一一欲混入钻井液密度，单位g/cm3。18、压井钻井液密度计算P立+ P安全p加重=p原+0.0098X H式中:p加重 压井钻井液密度，单位 g/cm3。P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p加重=p原+ p安全0.0098X

13、Hp加重 压井钻井液密度，单位 g/cm3。p原一一原钻井液密度，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：p加重=p原+P立+ (0.00981 X H)+ p安全=1.25+5+ (0.00981 X 3200)+0.15q 1.56 (g/cm3)答：压井钻井液密度为 1.56g/

14、cm3。例题13: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：p 加重=p 原+(P 立 + P 全)+ (0.00981 X H)=1.25+(5 + 5) + (0.00981 X 3200)q 1.57 (g/cm3)答：压井钻井液密度为 1.57g/cm3。19、计算钻井液密度p =102 x (Pp+Pe) - H式中：P 钻井液密度，单位 g/cm3。Pp 地层压力，单位 MPa。P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

15、加值 Pe=3MPa, 井深H=3200m,计算钻井液密度。解：p =102x (Pp+Pe) /H=102 X (34+3) /3200 =1.18 (g/cm3)答：钻井液密度为1.18g/cm320、膨润土含量计算膨润土含量(g/l)=14.3 x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(%)=蒸僻出水的体积+取钻井液体积X100%含油体积(%)=蒸僻出油的体积+取钻井液体积X100%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

16、.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/cm3。)解：4)水=15/20 X 100%=75%4)油=1.6/20 X 100%=8%4)固=100%-75%-8%=17%dp加重齐J = (p固一p低)+ ( p加一p低)固=(2.95-2.4) + (4.29-2.4) X 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P D = 1 + ( 2 P s)式中：岩屑密度，单位g/cm3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。

17、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：P D=1/ ( 2 p s)碍：=1/ (2- 1.60)=2.5 (g/cm3)答：其密度为2.5g/cm3。23、岩屑输送比(净化系数，要求 >0.5)RT=1 - Vs+ Va式中：RT岩屑输送比。Vs岩屑滑落速度，单位 m/soVa环空返速，单位 m/s。24、岩屑滑落速度(要求w 0.5)公式：Vs=0.071 X D ( p p ' ) 0.667+ ( p ' X FV) 0.333式中：Vs岩屑滑落速度，单位m/soD岩屑直径，单位 mm。P 岩屑

18、密度，单位 g/cm3。p '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, p =2.5g/cm3, p '=1.2g/cm3, FV=16mPa.s,求该井岩屑滑落速度。Vs=0.071D ( p p ' ) 0.667/ ( p ' FV) 0.333=0.071 X 12 (2.5 1.2) 0.667/ (1.2X 16) 0.333=0.379 (m/s)答：该井岩屑滑落速度是0.379m/s25、环空剪切速率计算f=1200X Va+ ( D-d)式中：T1 环空剪切速率，单位s-1。Va环

19、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X=1200X V+ D式中：T2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=M X 0.845X 10-2式中：Kf泥饼粘附系数。M扭矩，单位 N m。28、Z值计算(>808为紊流，<808为层流)(D h - D p) nx Va2-n x pZ=1517.88X500nx n0.387x K例题18:已知井径 D h =21.6cm，钻杆外径 D p =12.7cm,环空 返速 Va=1.04m/s,钻井液密度 p =1

20、.18g/cm3, n=0.6, K=0.176Pa.S 计算Z值。Z=1517.88X (D h D p) nx Va2-n Xp /5001 x n0.387x K= 1517.88X (21.6- 12.7)0.6X 1.042-0.6x 1.18/5000.6x 0.60.387x 0.176 = 1168答：Z值为116&29、计算K值PVK=1075n0.11912000Va/ (D h - D p) n-1例题19:已知塑性粘度 PV=9.8mPa.s, n=0.6,环空返速 Va=1.04m/s,井径 D h =21.6cm，钻杆外径 D p =12.7cm，计算 KK

21、=PV/1075nO.11912000Va/ (D h -D p) n-1=9.8/1075 X 0.60.11912000 X 1.04/ (21.6 - 12.7) 0.6-1 =0.176 (Pa.*6)答：K 值是 0.176Pa£6。30、计算塑性粘度FV - 0.112X YP (D h - Dp )PV=Va例题20:已知环空视粘度FV=12.7mPa.s,动切力YP=3Pa, 井径 D h =21.6cm,钻杆外径 D p =12.7cm，环空返速 Va=1.04m/s, 计算塑性粘度(PV )。PV=FV - 0.112X YP (Dh - D p) /Va=12.

22、74- 0.112X 3X (21.6- 12.7)/1.04=9.825 ( mPa.S)答：塑性粘度是9.825mPas31、计算视粘度YPX (D h - D p )FV=PV+0.112 XVa例题 21:已知某井钻井液PV=15mPa.s, YP=2Pa, Dh=21.6cm, D p =12.7cm, Va=1.2m/s, n=0.6, K=0.2Pa.s,求宾汉流体的视粘度。FV=PV+0.112 x YPX ( D h - D p) /Va=15+0.112X2X (21.6- 12.7) /1.2=16.66 (mPa.答：宾汉流体的视粘度为16.66mPas32、计算临界流

23、速20626x n0.387 x K x 2.54nVc=0.00508 x 1/(2-n)(D h -D p ) nx pVc临界流速，单位 m/so例题 22:某井 n=0.6, K=0.25Pa.sn, D h =21.6cm, Dp =12.7cm, p =1.25g/cm3，求临界流速 Vc。Vc=0.00508 x 20626 x n0.387 x K x 2.54n/ (D h - D p ) n x 】1/(2-n)P =0.00508X 20626 X 0.60.387X 0.25X 2.540.6/ (21.6- 12.7) 0X 1.251/(2-0.)=0.985 (m

24、/s)答：该井临界流速是 0.985m/s。33、当量循环密度ECD= p + p式中：ECD当量循环密度，单位 g/cm3。p钻井液密度，单位g/cm3。 p静钻井液密度，单位g/cm3例题23:某井钻井液在井底循环时，产生当量循环密度为1.60g/cm3,钻井液密度为1.35g/cm3，求静钻井液密度 p。根据公式ECD= p + p p =ECD p=1.60- 1.35=0.25 (g/cm3)答：静钻井液密度为 0.25g/cm3。34、氯离子计算C(AgNO 3) x V(AgNO 3)p(C)=x 1000 x 35.45V样式中：p(Cl')氯离子质量浓度，单位 mg/

25、loc(AgNO 3) AgNO 3标准溶液的摩尔浓度，单位mg/l。V(AgNO 3)消耗的AgNO3体积，单位 ml。V样取样品体积，单位 ml。35、钙离子计算C(EDTA) X V1p(Ca2+)=x 1000x 40.08V样式中:p(Ca2+)钙离子质量浓度，单位 mg/l。C(EDTA) EDTA标准溶液的摩尔浓度，单位 mg/l。Vi第一次滴定消耗的EDTA体积，单位 ml。V样取样品体积，单位ml。36、镁离子计算C(EDTA) X (V2 - Vi)p(Mg2+)=X 1000 X 24.3V样式中：p(Mg2+)镁离子质量浓度，单位mg/LC(EDTA) EDTA标准溶液

26、的摩尔浓度，单位mg/l。Vi第一次滴定消耗的EDTA体积，单位 ml。V2两次滴定消耗的EDTA体积，单位 ml。V样取样品体积，单位 ml。37、硫酸根离子计算CBaVBa+ CEDTA VCa-Mg CEDTA V EDTAp(SO42')=X1000X 96.06V样式中：p SO42-)硫酸根离子质量浓度，单位mg/LCedta EDTA标准溶液的摩尔浓度。CBa彻镁混合液的浓度，单位 mol/l oVBa加入彻镁液的体积，单位ml。ml。Vca-Mg测定水样钙镁消耗EDTA体积，单位Vedta消耗EDTA体积，单位 ml。V样取样品体积，单位 ml。38、氢氧根、碳酸根、碳

27、酸氢根离子计算(1) 当P=0, M丰0时，只有 HCO3-存在C(HCL) X M p(HCO3-)=X 1000 X 61.02V样(2) 当P=M，时，只有CO32-存在C(HCL) X 2P p(CO32-)=X 1000X 30.01V样(3) 当P>M时，只有 OH-和CO32存在C(HCL) X (P M)p(OH-)=X 1000 X 17.01V样C(HCL) X 2M p(CO32-)=X 1000X 30.01V样(4)当P<M时，只有 CO32-和HCO3-存在C(HCL) X (M - P)p(HCO3-)=x 1000 x 61.02V样C(HCL) X

28、 2Pp(CO32-)=x 1000x 30.01V样(5)当M=0 , P乒0时，只有 OH-存在C(HCL) X Pp(OH )=X 1000X 17.01V样C(HCL) HCL标准溶液的浓度，单位 mol/l。p(OH")氢氧根离子的质量浓度，单位mol/l oXCO32-)碳酸根离子的质量浓度，单位mol/l 0XHCO3-)碳酸氢根离子的质量浓度，单位 mol/l 0 P酚猷指示剂消耗 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Vcx MaW=X10-3 x C冲犯Va>Mlc式中:W消除

29、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，CO3=化合价为-2 价；相对分子质量 Ca=40, Mg=24.3, NaO

30、H=40, Na2CO3=106。沉除 Ca+ 需加 Na2CO3 的质量=(2X 106) / (2X40) X 10-3X 1000 x 180X 0.75=358 (kg)沉除 Mg+ 需加 NaOH 的质量=(2X 40) / (1X 24.3) X 10'3 x 1800x 180X 0.75=800 (kg)答：需加纯碱的质量为358kg，需加烧碱的质量为800kg。40、环空压降计算(1)层流时环空压降公式0txlAPa=0.00195 -x(DDp)(2)紊流时环空压降公式PV0.2x特公京 Pa=1.2336 (Dh Dp) 3 (Dh +Dp) 1.8式中： Pa环

31、空压降，单位 mPa0T-一剪切速率，单位 s-1。D h井径，单位cm。Dp钻杆直径，单位 cm。Q排量，单位l/s。PV塑性粘度，单位mPasL井深，单位m。P钻井液密度，g/cm3。41、岩屑浓度计算(要求9.3%)(Va/Vs) CeCa=Va/Vs 1 + Ce式中：Ca岩屑浓度。Va环空返速，m/s。Vs岩屑滑落速度，m/s。QcCe=Qc+ QQc每秒产生的岩屑量，l/s。Q泵排量，l/s。例题 25:某井钻井时，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)

32、=1/121Ca= (Va/Vs) Ce/ (Va/Vs) -1+Ce=(1.10/0.35) X (1/121) / (1.10/0.35) -1+ (1/121)=0.012答：该井的岩屑浓度是0.012。42、岩屑量计算兀 D H 2V X 10Qc=x400nx 3600式中：Qc 每秒产生岩屑量，单位l/s。DH钻头直径，单位 cm。V钻速，单位 m/h。例题26:已知钻头直径 Dh =21.6cm,钻速V=85m/h,计算每秒钟产生的岩屑量Qc (n=1)。Qc=(兀 Dh2/400) * (V x 10/ (nX 3600)=(3.14X 21.62/400) * (85X 10/ ( 1X3600) =0.865 (L/s)答：岩屑量Qc为0.865L/S。