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1、钻井液常用计算一、水力参数计算：(P196-199)1、地面管汇压耗：Psur=C X MW X(Q/100)i.86XC1Psur 地面管汇压耗，Mpa (psi)；c-地面管汇的摩阻系数；MW井内钻井液密度，g/cm3(ppg);Q排量，l/s(gal/min);Cl-与单位有关的系数，当采用法定法量单位时，C1 = 9.818；当采用英制单位时，C1 = 1；地面管汇类型与C值:管汇类型立管水龙带水龙头方钻杆C值长度m内径mm长度m内径mm长度m内径mm长度m内径mm112.276.213.750.81.250.812.257.21.0212.288.916.863.51.557.212
2、.282.60.36313.7101.616.876.21.557.212.282.60.22413.7101.616.876.21.876.212.2101.60.152、确定钻具内的钻井液流态及计算压耗: 钻具内钻井液的平均流速：V1=C2XQ/2.448Xd2V钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；Q排量，l/s(gal/min);d钻具内径，mm(in)；C2-与单位有关的系数。当采用法定计量单位时，C2=3117采用英制单位时， C2=1。 钻具内钻井液的临界流速V1c=(1.08 XPV+1.08(PV2 +12.34Xd2XYPXMWXC3)0.5)/MWXdXC4V1C
3、钻具内钻井液的临界流速，m/s(ft/s)；34PV-钻井液的塑性粘度，mPa.s(cps);d钻具内径，mm(in)MW-钻井液密度，g/cm3 (ppg);C3、C4与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C3 = 0.006193, C4= 1.078； 采用英制单位时，C3 = 1、C4=1。 如果wvic，则流态为层流，钻具内的循环压耗为P =C5XLXYP/225Xd+C XV XLXPV/1500Xd2p如果V1Vic，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为P =0.0000765 X pVo.18 X MW0.82 X Q1.82 XL+C7/d4.82P 钻具内的循环压耗，Mpa(p
4、si);L-某一相同内径的钻具的长度，m(ft)；V1钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s)；d钻具内径，mm(in)MW-钻井液密度，g/cm3 (ppg);Q排量，l/s(gal/min);C3、C6与单位有关的系数。采用法定计量单位时，c5 = 0.2750, C6=47.86； 当采用英制单位时，C5=1、C6=1。C7 -与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C7=1.162X1Q8；当采用英制单 位时，C7 = 1。3、环空的钻井液流态确定及压耗计算 环空内钻井液的平均流速Va = QX C2/ (Dh 2-D 2)X2.448Va环空内钻井液的平均流速n/s(ft/s)；Q排
5、量，l/s(gal/min);Dh井眼直径或套管内径，mm(in)D 钻具外径，mm(in)Cp -与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C2=3117；当采用英制单位时，C2=1。 环空内钻井液的临界流速Vac =(1.08XPV+1.O8X(PV2+9.26(Dh- D )2XYPXMWXC )o.5)/MWX(Dh- D )XCVac 环空内钻井液的临界流速n/s(ft/s)；3P 4yP钻井液的屈服值，Pa(lbs/100ft2)；PV-钻井液塑性粘度mPa.s(cps)；MW-钻井液密度，g/cm3 (ppg);Dh井眼直径或套管内径，mm(in)Dp钻具外径，mm(in)C；、C4
6、与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C3 = 0.006193, C4= 1.078； 采用英制单位时，C3=1、C4=1。 如果VaVac，则环空流态为层流，环空压耗为Pa= C3XLXYP/200(Dh- D )+ C6XVaXLXC7/1000X(Dh- D )2 如果Vahc，则环空流态为紊流，环空压耗为PPa=0.0000765XPV0.i8XMW0.82Qi.82XL+C7/(Dh- D )3X(Dh+ D )1。82P循环压耗，Mpa(psi);PPaL-某一相同外径和井眼直径段的长度，m(ft)；YP钻井液的屈服值，Pa(lbs/100ft2)；PV-钻井液塑性粘度mPa.s
7、(cps)；Va环空内钻井液的平均流速n/s(ft/s)；Dh井眼直径或套管内径，mm(in)Dp钻具外径，mm(in)MW-钻井液密度，g/cm3 (ppg);Q排量，l/s(gal/min);C5、C6与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C5 = 0.2750，C6=47.86； 当采用英制单位时，C5 = 1、C6=1。C7 -与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C7=1.162X 108；当采用英制单 位时，C7 = 1。4、根据前面求出的地面压耗和钻具内外各段的循环压耗，便可求出总的循环压耗：Pt= Psur + Pc + Pp +Pca + PpaPa 总的循环压耗，Mpa(p
8、si);Pa -地面管汇压耗，Mpa(psi);P：-钻铤段的内压耗，Mpa(psi);P钻杆段的内压耗，Mpa(psi);Pca-钻铤段的环空压耗，Mpa(psi);Pa-钻杆段的环空压耗，Mpa(psi);iPt算出后，可以判断钻头的水力工作方式：当PtW0.357 P，是最大水力工作方式，相等为最优；当耳W0.526Pca，是最大冲击工作方式，相等为最优；二、钻井液流变参数计算：(P206-212)1、在钻具内部，剪切速率中等，以宾汉模式和修正幂率模式为主。流性指数：n=3.32Xlog 9 600/ 9 300稠度系数：Kp = 5. 1 1 X 0 600咒022谷塑性粘度：pV=
9、9 600- 9 3；屈服值：yp=( 9 300-pv)Xc20有效视粘度：P =100K (96Xv/d)np-iXCn钻具内钻井液流变指数1无因次LKP钻具内钻井液稠度系数，Pa.sn(lb.sn/100ft2);PYP钻井液的屈服值，Pa(lbs/100ft2)；PV-钻井液塑性粘度mPa.s(cps)；P钻具内的有效视粘度，mPa.s(cps)9 600-钻井液600转/分的读数；9顽-钻井液300转/分的读数；V1-300-钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s);d钻具内径，mm(in);C20 -与单位有关的系数。当采用法定计量单位时，C20=0.4788 ；当采用英制单 位
10、时，C20=1。C21与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C21 = 0.02506X83.333np；当采 用英制单位时，c21 = 1。2、在环空流速区，剪切速率较低，应用修正幂率模式较吻合实际。环空流性指数：n =0.5Xlog 9 300/ 9 3环空稠度系数：Ka=5.11 X 9 600/511na有效视粘度：P a=100K (96XV/d)np-1XCna钻具内部的流性暗数，无因次；21K： 一钻具内的稠度系数，Pa.sn(lb.sn/100ft2);P钻具内的有效视粘度，mPa.s(cps)9Ca 一旋转粘度计在转速为300转/分的读数；9 3一 一旋转粘度计在转速为3转/
11、分的读数(又叫钻井液的初切力)；Va钻井液在环空中的流速；m/s(ft/s);Dh井眼直径，mm(in);Dp钻具外径，mm(in);C；与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C21 = 0.02506X83.333na；当采 用英制单位於时，C22=1。在环空流域，n值越低，层流的流型越好。nW0.6时，钻井液的携岩能力较强， 有利于净化井眼。3、在钻头水眼处，剪切速率越高，卡森模式与实际的流变曲线很接近。极限高剪切粘度：七0.5 = 2.414*( 9 6000。5 9 3000。5)n 极限高剪切粘度，与钻头的水眼粘度十分接近，mPa.s(cps)； 89 旋转粘度计在转速为600转/分
12、的读数；9 600旋转粘度计在转速为300转/分的读数；如果钻井液的剪切稀释特性良好，则钻头的水眼粘度或极限剪切粘度低，而钻井 液上返至环空时粘度变高。也可用这处的视粘度比值来表示钻井液的剪切稀释特性。三、钻井液流态的判别：1、用雷诺数判别流态(1) 钻具内的雷诺数：Re=928V Xd XMWXC /u x(3n+1)/4n )叩p1 p23 cpppRep钻具内的雷诺数，无因次；V：-钻具内液流的流速；m/s(ft/s);d钻具内径，mm(in);Mw-钻井液密度，g/cm3(ppg);u钻具内的有效视粘度，mPa.s(cps)n钻具内的流性指数，无因次；d23-与单位有关的系数。采用法定
13、计量单位时，C23 = 1.0779 ；当采用英制单位 时，C23 = 1。(2) 环空的雷诺数Re =928V X (D D ) XMWXC /u X(2n+1)/3n )naaah p23 caaaVa环空的液流的流速；m/s(ft/s);Dh井眼直径，mm(in);Dp钻具外径，mm(in);MW-钻井液密度，g/cm3(ppg);u环空的有效视粘度，mPa.s(cps)n环空的流性指数，无因次；C23 -与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C23 = 1.0779 ；当采用英制单位 时，C23 = 1。(3) 环空流态的判别层流Rec42701370nRec环空临界雷诺数，无因次；n
14、环空的流性指数，无因次；2、用环空流态稳定参数Z值判别环空流态Z=808X(Va/Vc)2 naZ 环空流态稳定参数，无因次；na环空的流性指数，无因次；Va环空流速；m/s(ft/s);V环空临界流速；m/s(ft/s);a若Z808，环空流态为紊流；若ZW808，环空流态为层流；Z值只适用于判断环空的流态，对钻具内的流态不能用它来判断。另外，Z值更重 要的意义在于它能反映钻井液对井壁的冲涮作用。四、钻井液的携岩能力1、层流条件下岩屑的运移。)临界剪切速率Vb=186/C25Xd XMW0.5(临界剪切速率;1/s;Dc岩屑的直径，mm(in);MW-钻井液密度，g/cm3 (ppg)；C25 -与单位有关的系数。采用法定计量单位时，C25 = 0.1137 ；当采用英制单位 时，
