钻井液常规计算公式文档格式.docx
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内径mm
1
12.2
76.2
13.7
50.8
1.2
57.2
1.0
2
88.9
16.8
63.5
1.5
82.6
0.36
3
101.6
0.22
4
1.8
0.15
2、确定钻具内的钻井液流态及计算压耗:
1钻具内钻井液的平均流速:
V1=C2×
Q/2.448×
d2
V1钻具内钻井液的平均流速,m/s(ft/s);
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。
2钻具内钻井液的临界流速
V1c=(1.08×
PV+1.08(PV2+12.34×
d2×
YP×
MW×
C3)0.5)/MW×
d×
C4
V1c钻具内钻井液的临界流速,m/s(ft/s);
PV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/cm(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。
3如果≤V1c,则流态为层流,钻具内的循环压耗为
2Pp=C5×
L×
YP/225×
d+C6×
V1×
L×
PV/1500×
4如果V1>
V1c,则流态为紊流,钻具内的循环压耗为
0.180.821.824.82
Pp=0.0000765×
PV0.18×
MW0.82×
Q1.82×
L+C7/d4.82Pp---钻具内的循环压耗,Mpa(psi);
L某一相同内径的钻具的长度,m(ft);
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。
8
C7与单位有关的系数。
采用法定计量单位时,C7=1.162×
108;
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
1环空内钻井液的平均流速
22
Va=Q×
C2/(Dh2-Dp2)×
2.448
Va环空内钻井液的平均流速m/s(ft/s);
Dh井眼直径或套管内径,mm(in)
Dp钻具外径,mm(in)
采用法定计量单位时,C2=3117;
当采用英制单位时,
2环空内钻井液的临界流速
220.5
Vac=(1.08×
PV+1.08×
(PV2+9.26(Dh-Dp)2×
MW×
C3)0.5)/MW×
(Dh-Dp)×
C4Vac环空内钻井液的临界流速m/s(ft/s);
2YP--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);
3如果Va≤Vac,则环空流态为层流,环空压耗为
Pa=C3×
YP/200(Dh-Dp)+C6×
Va×
C7/1000×
(Dh-Dp)2
4如果Va>
Vac,则环空流态为紊流,环空压耗为
0.180.821.8231。
82
Pa=0.0000765×
PV0.18×
MW0.82Q1.82×
L+C7/(Dh-Dp)3×
(Dh+Dp)182Pa---循环压耗,Mpa(psi);
L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(cps);
C5、C6与单位有关的系数。
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+Ppa
Pa---总的循环压耗,Mpa(psi);
Psur---地面管汇压耗,Mpa(psi);
Pc---钻铤段的内压耗,Mpa(psi);
Pp---钻杆段的内压耗,Mpa(psi);
Pca---钻铤段的环空压耗,Mpa(psi);
Ppa---钻杆段的环空压耗,Mpa(psi);
计Pt算出后,可以判断钻头的水力工作方式:
当Pt≤0.357Pca,是最大水力工作方式,相等为最优;
当Pt≤0.526Pca,是最大冲击工作方式,相等为最优;
、钻井液流变参数计算:
(P206-212)
1、在钻具内部,流性指数:
稠度系数:
剪切速率中等,以宾汉模式和修正幂率模式为主。
np=3.32×
logθ600/θ300
Kp=5.11×
θ600/1022np
塑性粘度:
PV=θ600-θ300
屈服值:
YP=(θ300-PV)×
C20
有效视粘度:
μcp=100Kp(96×
V1/d)np-1×
C21
np钻具内钻井液流变指数无因次;
Kp钻具内钻井液稠度系数,Pa.sn(lb.sn/100ft2);
μcp――钻具内的有效视粘度,mPa.s(cps)
θ600钻井液600转/分的读数;
θ300钻井液300转/分的读数;
V1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
位时,C20=1。
C21与单位有关的系数。
采用法定计量单位时,C21=0.02506×
83.333np;
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:
na=0.5×
logθ300/θ3环空稠度系数:
Ka=5.11×
θ600/511na有效视粘度:
μca=100Kp(96×
C21na――钻具内部的流性指数,无因次;
Ka――钻具内的稠度系数,Pa.sn(lb.sn/100ft2);
μca――钻具内的有效视粘度,mPa.s(cps)θ300――旋转粘度计在转速为300转/分的读数;
θ3――旋转粘度计在转速为
Va――钻井液在环空中的流速
3转/分的读数(又叫钻井液的初切力);
;
m/s(ft/s);
Dh井眼直径,mm(in);
Dp钻具外径,mm(in);
C22与单位有关的系数。
83.333na;
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。
n≤0.6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:
η∝=2.4141×
(θ600-θ300)
η∝――极限高剪切粘度,与钻头的水眼粘度十分接近,mPa.s(cps);
θ600――旋转粘度计在转速为600转/分的读数;
θ300――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:
Rep=928V1×
dp×
C23/μcp×
((3np+1)/4np)np
Rep――钻具内的雷诺数,无因次;
V1――钻具内液流的流速;
dp钻具内径,mm(in);
μcp――钻具内的有效视粘度,mPa.s(cps)np――钻具内的流性指数,无因次;
C23与单位有关的系数。
采用法定计量单位时,C23=1.0779;
时,C23=1。
(2)环空的雷诺数
Rea=928Va×
(Dh-Dp)×
C23/μca×
((2na+1)/3na)na
Va――环空的液流的流速;
μca――环空的有效视粘度,mPa.s(cps)
na――环空的流性指数,无因次;
(3)环空流态的判别
层流
Rec<
3470-1370na
过渡流
3470-1370na≤Rec≤4270-1370na
紊流
Rec>
4270-1370na
Rec――环空临界雷诺数,无因次;
na――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2-na
Z=808×
(Va/Vc)2-naZ――环空流态稳定参数,无因次;
Va――环空流速;
Va――环空临界流速;
若Z>
808,环空流态为紊流;
若Z≤808,环空流态为层流;
Z值更重
Z值只适用于判断环空的流态,对钻具内的
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