钻井液现场有关计算.pdf

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**
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()。
∮600——600转读数。
2、塑性粘度
公式:PV=∮600-∮300
式中:
PV——塑性粘度,单位()。
∮600——600转读数。
∮300——300转读数。
3、动切力(屈服值)
公式:YP=×(∮300-PV)
式中:
YP——动切力,单位(Pa)。
PV——塑性粘度,单位()。
∮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=1/2×35=()
塑性粘度:
PV=∮600-∮300=35-20=15()
屈服值:
YP=×(∮300-PV)
=×(20-15)=(Pa)
答:,,屈服值
。
4、流性指数(n值)
公式:n=×lg(∮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=×∮300/511n
式中:
k——稠度系数,单位()。
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=×lg(∮600/∮300)
=×lg(30/18)=
K=×∮300/511n
=×18/
=()
答:。。
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KPAM25kg,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:%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=%×5=(t)=75(kg)
KPAM=75/(1+2)×1=25(kg)
NPAN=75/(1+2)×2=50(kg)
答:需用KPAM25kg,NPAN50kg。:.
**
7、溶液浓度的计算
W
1
ω=—————×100%
W+W
12
ω——百分比浓度,单位%。
W——溶质质量,单位g。
1
W——溶剂质量,单位g。
2
例题5:配制某种钻井液需要溶解50g的NaCl于150***中,
求溶液中NaCl的质量分数。
根据公式:ω=[W÷(W+W)]×100%得:
112
ω=[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:Wω=Wω
浓浓稀稀
W=Wω÷ω
稀浓浓稀
因为:W=W-W
水稀浓
所以:W=W(ω÷ω-1)
水浓浓稀
式中:
W——加水量。
水
W——稀释前的量。
浓:.
**
ω——稀释前浓度,单位%。
浓
ω——稀释后浓度,单位%。
稀
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=W(ω÷ω-1)得:
水浓浓稀
W=10(20%÷5%-1)=30(m3)
水
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=W(ω÷ω-1)得:
水浓浓稀
W=100(20%÷5%-1)
水
=300kg
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(m3)
10、井筒钻井液量计算
公式:
V=1/4×π×D2×H
井
式中:
V——钻井液量,单位m3。
井
π——圆周率,。
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=1/4×π×(D2-d2)×H
环
式中:
V——钻井液量,单位m3。
环
π——圆周率,。
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1~,~)
公式:
V=×Q/(D2-d2)
a
式中:
V——环空返速,单位m/s。
a
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×60÷1000:.
**
T——循环周时间,单位min。
循环
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∮,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=(V+V-V)÷(60Q÷1000)
循环地面井钻杆
={108+(××2850÷4)-[×(
-)×2850÷4]}÷(60×38÷1000)
=(108+-)÷
=(min)
答:。
14、油气上窜速度(迟到时间法)
H
钻头
V=(H-———×t)÷t
油静
t
迟
式中:
V——油气上窜速度,单位m/h。
H——油气层顶部,单位m。
油
H——钻头位置,单位m。
钻头
t——迟到时间,单位min。
迟
t——停泵总静止时间,单位h。
静:.
**
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×t-h×t
油1△2
V=——————————
t(t+t)
静12
式中:
V——油气上窜速度,单位m/h。
H——油气层顶部,单位m。
油
h——油层厚度,单位m。
△
t——循环时油气显示时间,单位min。
1
t——从开泵到见到油气时间,单位min。
2
t——停泵总静止时间,单位h。
静
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-H÷t×t)÷t
油钻头迟静
=(3975-4125÷52×49)÷
=(m/h)
答:。
15、迟到时间的计算
公式::.
**
t=×V环÷Q
迟
式中:
t——从井底上返时间,单位min。
迟
V——环空钻井液体积,单位m3。
环
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=1/4×π×(D2-d2)×H
环
=1/4××(-)×3850
=(m3)
t迟=×V环÷Q
=×÷38
=(min)
答:。
16、提高钻井液密度计算
Vρ(ρ-ρ)
原加重原
W=———————————
加
ρ-ρ
加重
式中:
W——加重材料用量,单位t。
加
V——欲加重钻井液体积,单位m3。
原
ρ——加重材料的密度,单位g/cm3。
加:.
**
ρ——钻井液欲加重至密度,单位g/cm3。
重
ρ——原钻井液的密度,单位g/cm3。
原
例题11:某井在打开油层前,
钻井液200m3,,
?
解:根据公式
W=[Vρ(ρ-ρ)]/(ρ-ρ)
加原加重原加重
=[200××(-)]/(-)
=(t)
答:。
17、混入钻井液密度计算
V×ρ+V×ρ
原原混混
ρ=———————————
V+V
原混
式中:
ρ——混入后钻井液密度,单位g/cm3。
V——原钻井液体积,单位m3。
原
ρ——原钻井液密度,单位g/cm3。
原
V——欲混入钻井液体积,单位m3。
混
ρ——欲混入钻井液密度,单位g/cm3。
混
18、压井钻井液密度计算
P+P
立安全:.
**
ρ=ρ+———————
加重原
×H
式中:
ρ——压井钻井液密度,单位g/cm3。
加重
ρ——原钻井液密度,单位g/cm3。
原
P——关井后立管压力,单位MPa。
立
P——安全附加压力,单位MPa。
安全
油井安全附加压力为:~,气井安全附加压
力为:3~5MPa。
或:
P
立
ρ=ρ+——————+ρ
加重原安全
×H
ρ——压井钻井液密度,单位g/cm3。
加重
ρ——原钻井液密度,单位g/cm3。
原
P——关井后立管压力,单位MPa。
立
ρ——安全附加系数,单位g/cm3。
安全
油井安全附加系数为:~,气井安全附加
系数为:~。
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,。关井10min
后测得关井立压5MPa,求压井密度?:.
**
解:ρ=ρ+P÷(×H)+ρ
加重原立安全
=+5÷(×3200)+
≈(g/cm3)
答:。
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,。关井10min
后测得关井立压5MPa,求压井密度?
解:ρ=ρ+(P+P)÷(×H)
加重原立全
=+(5+5)÷(×3200)
≈(g/cm3)
答:。
19、计算钻井液密度
ρ=102×(Pp+Pe)÷H
式中:
ρ——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:ρ=102×(Pp+Pe)/H
=102×(34+3)/3200:.
**
=(g/cm3)
答:。
20、膨润土含量计算
膨润土含量(g/l)=×消耗亚***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
,。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
,。)
解:ф水=15/20×100%=75%
ф油=×100%=8%
ф固=100%-75%-8%=17%
ф加重剂=(ρ-ρ)÷(ρ-ρ)×ф
固低加低固
=(-)÷(-)×17%=%
答:钻井液得总固相、油、水、加重剂的体积分数分别为
17%、8%、75%%。
22、计算岩屑密度
ρ=1÷(2-ρ)
Ds:.
**
式中:
ρ——岩屑密度,单位g/cm3。
D
ρ——,
s
加满淡水后的读数。
例题16:,
,求其密度?
解:根据公式:
ρ=1/(2-ρ)得:
Ds
=1/(2-)
=(g/cm3)
答:。
23、岩屑输送比(净化系数,要求>)
RT=1-V÷Va
S
式中:
RT——岩屑输送比。
V——岩屑滑落速度,单位m/s。
S
Va——环空返速,单位m/s。
24、岩屑滑落速度(要求≤)
公式:
Vs=×D(ρ-ρ′)÷(ρ′×FV)
式中:
Vs——岩屑滑落速度,单位m/s。:.
**
D——岩屑直径,单位mm。
ρ——岩屑密度,单位g/cm3。
ρ′——钻井液密度,单位g/cm3。
FV——表观粘度,单位()。
例题17:某井钻进时测得D=12mm,ρ=,ρ′
=,FV=,求该井岩屑滑落速度。
Vs=(ρ-ρ′)/(ρ′FV)
=×12(-)/(×16)
=(m/s)
答:。
25、环空剪切速率计算
γ=1200×Va÷(D-d)
1
式中:
γ——环空剪切速率,单位s-1。
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
γ=1200×V÷D
2
式中:
γ——管内剪切速率,单位s-1。
2
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××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)
(Dн-Dр)n×Va2-n×ρ
Z=×————————————
500n××K
例题18:已知井径Dн=,钻杆外径Dр=,环空
返速Va=,钻井液密度ρ=,n=,
K=,计算Z值。
Z=×(Dн-Dр)n×Va2-n×ρ/500n××K
=×(-)×-××
×
=1168
答:Z值为1168。
29、计算K值
PV
K=—————————————————:.
**
[12000Va/(Dн-Dр)]n-1
例题19:已知塑性粘度PV=,n=,环空返
速Va=,井径Dн=,钻杆外径Dр=,
计算K值。
K=PV/[12000Va/(Dн-Dр)]n-1
=×[12000×/(-
)]-1=()
答:。
30、计算塑性粘度
FV-×YP(Dн-Dр)
PV=——————————————
Va
例题20:已知环空视粘度FV=,动切力YP=3Pa,
井径Dн=,钻杆外径Dр=,环空返速
Va=,计算塑性粘度(PV)。
PV=FV-×YP(Dн-Dр)/Va
=-×3×(-)/
=()
答:。
31、计算视粘度
YP×(Dн-Dр)
FV=PV+×——————————:.
**
Va
例题21:已知某井钻井液PV=,YP=2Pa,Dн
=,Dр=,Va=,n=,K=,
求宾汉流体的视粘度。
FV=PV+×YP×(Dн-Dр)/Va
=15+×2×(-)/
=()
答:。
32、计算临界流速
20626××K×
Vc=×[————————————]1/(2-n)
(Dн-Dр)n×ρ
Vc——临界流速,单位m/s。
例题22:某井n=,K=,Dн=,D
р=,ρ=,求临界流速Vc。
Vc=×[20626××K×(/Dн-Dр)n×ρ]1/
(2-n)
=×[20626×××/(-)
×]1/(2-)
=(m/s)
答:。
33、当量循环密度:.
**
ECD=ρ+Δρ
式中:
ECD——当量循环密度,单位g/cm3。
ρ——钻井液密度,单位g/cm3。
Δρ——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
,,求静钻井液密度Δρ。
根据公式ECD=ρ+Δρ
Δρ=ECD-ρ
=-
=(g/cm3)
答:。
34、***离子计算
C(AgNO)×V(AgNO)
33
ρ(Cl-)=—————————×1000×
V
样
式中:
ρ(Cl-)——***离子质量浓度,单位mg/l。
c(AgNO)——AgNO标准溶液的摩尔浓度,单位
33
mg/l。
V(AgNO)——消耗的AgNO体积,单位ml。
33
V——取样品体积,单位ml。
样:.
**
35、钙离子计算
C(EDTA)×V
1
ρ(Ca2+)=————————×1000×
V
样
式中:
ρ(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。
V——第一次滴定消耗的EDTA体积,单位ml。
1
V——取样品体积,单位ml。
样
36、镁离子计算
C(EDTA)×(V-V)
21
ρ(Mg2+)=————————×1000×
V
样
式中:
ρ(Mg2+)——镁离子质量浓度,单位mg/l。
C(EDTA)——EDTA标准溶液的摩尔浓度,单位mg/l。
V——第一次滴定消耗的EDTA体积,单位ml。
1
V——两次滴定消耗的EDTA体积,单位ml。
2
V——取样品体积,单位ml。
样
37、硫酸根离子计算
CV+CV-CV
BaBaEDTACa-MgEDTAEDTA
ρ(SO2-)=——————————————×1000×
4:.
**

V
样
式中:
ρ(SO2-)——硫酸根离子质量浓度,单位mg/l。
4
C——EDTA标准溶液的摩尔浓度。
EDTA
C——钡镁混合液的浓度,单位mol/l。
Ba
V——加入钡镁液的体积,单位ml。
Ba
V——测定水样钙镁消耗EDTA体积,单位ml。
Ca-Mg
V——消耗EDTA体积,单位ml。
EDTA
V——取样品体积,单位ml。
样
38、氢氧根、碳酸根、碳酸氢根离子计算
(1)当P=0,M≠0时,只有HCO-存在
3
C(HCL)×M
ρ(HCO-)=————————×1000×
3
V
样
(2)当P=M,时,只有CO2-存在
3
C(HCL)×2P
ρ(CO2-)=————————×1000×
3
V
样
(3)当P>M时,只有OH-和CO2-存在
3
C(HCL)×(P-M)
ρ(OH-)=————————×1000×:.
**
V
样
C(HCL)×2M
ρ(CO2-)=————————×1000×
3
V
样
(4)当P<M时,只有CO2-和HCO-存在
33
C(HCL)×(M-P)
ρ(HCO-)=————————×1000×
3
V
样
C(HCL)×2P
ρ(CO2-)=————————×1000×
3
V
样
(5)当M=0,P≠0时,只有OH-存在
C(HCL)×P
ρ(OH-)=————————×1000×
V
样
C(HCL)——HCL标准溶液的浓度,单位mol/l。
ρ(OH-)——氢氧根离子的质量浓度,单位mol/l。
ρ(CO2-)——碳酸根离子的质量浓度,单位mol/l。
3
ρ(HCO-)——碳酸氢根离子的质量浓度,单位mol/l。
3
P——酚酞指示剂消耗HCL的体积,单位ml。
M——***橙指示剂消耗HCL的体积,单位ml。
V——取样品体积,单位ml。
样:.
**
39、污染处理计算
Vc×Ma
W=——————×10-3×[C]×V×ф
Va×Mc
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。
Ф——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,CO=化合价
3
为-2价;相对分子质量Ca=40,Mg=,NaOH=40,
NaCO=106。
23
沉除Ca++需加NaCO的质量=(2×106)/(2×40)×10-3×1000
23
×180×=358(kg):.
**
沉除Mg++需加NaOH的质量=(2×40)/(1×)×10-3×
1800×180×=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
θ×L
γ
ΔPa=×——————
(Dн-Dр)
(2)紊流时环空压降
公式
×××L
ΔPa=×————————————
(Dн-Dр)3(Dн+Dр)
式中:
ΔPa——环空压降,单位mPa。
θ——剪切速率,单位s-1。
γ
Dн——井径,单位cm。
Dр——钻杆直径,单位cm。
Q——排量,单位l/s。
PV——塑性粘度,。
L——井深,单位m。:.
**
ρ——钻井液密度,g/cm3。
41、岩屑浓度计算(要求<%)
(Va/Vs)×Ce
Ca=————————
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。
Qc
Ce=——————
Qc+Q
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,测得Va=,Vs=,
Qc=0.