第四节 钻井常用计算公式 、井架基础的计算公式 （一） 基础面上的压力 nQ O +Q P 基= 4 式中：P 基——基础面上的压力，MPa ； n ----- 动负荷系数（一般取 1.25~1.40）； Q O 天车台的负荷=天车最大负荷+天车重量，t ； Q B ——井架重量，t ； （二） 土地面上的压力 P 地=卩基+W 式中：P 地——土地面上的压力， MPa; P 基——基础面上的压力， MPa; W ――基础重量，t （常略不计） （三）基础尺寸 1、顶面积F i = 式中：F i 基础顶面积，cm2 ； B 2―― 土地抗压强度，MPa ； P 地——土地面上的压力， MPa 。 3、基础高度 式 中： H ――基础高度，m ; 2 F2、F1分别为基础的底面积和顶面积， cm ； P 基——基础面上的压力， MPa ； B 3 混凝土抗剪切强度（通常为 （二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式B i ――混凝土抗压强度（通常为 28.1kg/cm2=0.281MPa) 2、底面积 式中：F 2 F 2= 2 基础底面积，cm ；
配合比为1 ： m ： n=水泥：砂子：卵石。根据经验公式求每 1m 3混凝土所需的各种材料如下: 1 一 □［十 n 2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表 1-69。 混凝土 用途 体积 配合比 每立方米混凝 土 每立方米砂子 每立方米石子 每1000公斤水 尼 水泥 kg 砂子 3 m 石子 3 m 水泥 kg 石子 3 m 混凝 土 3 m 水泥 kg 砂子 3 m 混凝 土 3 m 砂子 3 m 石子 3 m 混凝 土 3 m 1?坚硬土壤上的井 架 脚，小基墩井架 脚，基墩的上部 分。 1 ：2 : 4 335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.99 2?厚而大的突出基 墩。 1 ：2.5 ： 5 276 0.46 0.91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3.10 3.6 3 3?支承台、浇灌坑 穴 及其他。 1 ：3 ：6 234 0.46 0.93 504 2 2.15 25 3 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4?承受很大负荷和 冲 击力的小基墩。 1 ：1 ： 2 585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5?承受负荷不大的 基 墩。 1 ：4 : 8 180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率 式中：G ab ――测量点a 和b 间井段的井斜全角变化率，（° /30m ； 水泥=2340 l+m+n kg g 5）：十△購朋亦
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×MW×(Q/100)1.86×C1 Psur---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); C1----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； 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)； 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。 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/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。 ③如果≤V1c，则流态为层流，钻具内的循环压耗为 P p=C5×L×YP/225×d＋C6×V1×L×PV/1500×d2 ④如果V1>V1c，则流态为紊流，钻具内的循环压耗为 P p=0.0000765×PV0.18×MW0.82×Q1.82×L＋C7/d4.82 P p---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)； 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);
常 用 公 式 一、配泥浆粘土用量 二、加重剂用量 W 加=) ()(加重后加重剂原浆加重后泥浆量 加重剂 ρρρρρ V 三、稀释加水量 Q 水=) ()(水稀释后稀释后原浆原浆量 水ρρρρρ V 四、泥浆上返速度 V 返=) d (7.122 2钻具井径 D Q 五、卡点深度 (1) L=9.8ke/P (㎝、KN) (2)L=ｅEF/105P=Ke/P (㎝，t ，K=21F=EF/105 ，E=2.1×106 ㎏/㎝2) 5” 壁厚9.19 K=715 3 1/2壁厚9.35 K=491 ) ()(水土水泥浆泥浆量 土土ρρρρρ V W
六、钻铤用量计算 L t. =m.q.k p 式中p ---钻压，公斤, q --钻铤在空气中重,量公斤／米， K ---泥浆浮力系数， L t ---钻铤用量, 米, m---钻铤附加系数（１．２至１．３） 七、 泵功率 N=7.5 Q p （马力） 式中p －实际工作泵压（k g /cm 2）, Q –排量（l /s ） 八、钻头压力降 p 咀=4 e 22 d c Q .827.0ρ （kg /cm 2） 式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝2 3 2221 d d d 九、喷咀水功率 N 咀=7.5 Q p 咀＝4 e 23 d c Q .11.0 十、喷射速度过 v 射=2 e d Q 12.74c 十一、冲击力 F 冲 =2 e 2 d Q .12.74ρ 十二、环空返速V= 2 2 d D Q 12.74- 式中ρ－泥浆密度（g /cm 3）, Q –排量（l /s ）, C ---流量系数（取０．９５－０．９８５） d e ---喷咀当量直径（cm ），d e ＝ 2 3 2221 d d d ++ 十三、全角变化率—“井眼曲率”公式 COS ⊿E=COSa 1 COSa 2+Sina 1 Sina 2COSB 或⊿E=（a 12+ a 22-2 a 1 a 2 COSB ）1/2
钻井常用公式 钻井常用公式 （一）机泵条件——泵的最大允许输出功率N允泵=N额×η机×η容 N允泵——泵的最大允许输出功率（马力） N额——泵的额定功率（马力） η机——机械效率（80%-85%） η容——容积效率（80%） （二）泵的实用功率 N实= N实——泵的实用功率（马力） P总——总泵压（kg/cm2） Q——排量（升/秒） （三）压力分配关系 P总=P循+P嘴（kg/cm2） P循——循环系统压力损耗（kg/cm2） P嘴——喷嘴压降（kg/cm2） （四）喷嘴压力降 P嘴=0.82ρQ2 C2de4(kg/cm2) ρ——泥浆密度（g/cm3） C——流量系数（0.95-0.985） de——喷嘴当量直径（cm） Q——排量（L/S） （五）循环系统压力损耗 P循环=KρQ2(kg/cm2) K=压力损失系数 ρ——泥浆密度（g/cm3） （六）喷嘴水功率 N嘴=0.11ρQ3 C2de4（马力） （七）喷射速度 V嘴=12.74CQ de2(m/s) （八）射流冲击力 F冲=nρf0V2嘴（N） n——喷嘴数目 ρ——泥浆密度（g/cm3） f0——每个喷嘴的横截面积(cm2) V2嘴——嘴射速度（m/s） （九）返回速度 V返=12.74Q D2井-D2杆(m/s)
V返——返回速度（m/s） Q——排量（L/S） D井——井径（cm） D杆——钻杆外径（cm） 二、各种地层压力 （一）孔隙压力 Pp=Wf*Dv*0.1(kg/cm2) Wf——地层水平均密度(kg/m3) Dv——该点到水平面的垂直高度(m) （二）静液柱压力 Ph=0.1ρH （三）上覆岩层压力 Po=0.1H[(1-K)rm+Kρ]（kg/cm2） H ——垂直深度（m） K——岩石孔隙度（%） rm——岩石基质的比重(g/cm3) ρ——岩石孔隙度中流体的比重（g/cm3) 三、压井基本数据 （一）关井立管压力：Pd Pd+Pmd=Pp=Pa+Pma Pd——关井立管压力 Pmd——钻杆内泥浆柱压力 Pp——地层压力 Pa——关井套压 Pma——环空内受侵泥浆柱压力 Pp=Pd+0.1ρH H——井深(m) （二）压井所需泥浆的新比重 ρm l=10(Pp+Pc) H (g/cm3) Pp——地层流体压力(g/cm2) Pe——附加压力 （三）压井循环时立管总压力Pt Pt=Pd+Pc+Pe Pd——关井立管压力 Pc——小排量循环时泵压 Pe——附加压力 （四）求初始循环压力Pti Pti=Pd+Pci+Pe Pci——不同排量时立管循环压力 （五）终了循环压力Pcf
钻头水利参数计算公式： 1、 钻头压降：d c Q P e b 42 2 827ρ= （MPa ） 2、 冲击力：V F Q j 02.1ρ= (N) 3、 喷射速度：d V e Q 201273= (m/s) 4、 钻头水功率：d c Q N e b 42 3 05.809ρ= （KW ） 5、 比水功率：D N N b 21273井 比 ＝ (W/mm 2) 6、 上返速度：D D V Q 2 2 1273杆 井 返＝ - （m/s ） 式中：ρ－钻井液密度 g/cm 3 Q －排量 l/s c －流量系数，无因次，取0.95～0.98 d e －喷嘴当量直径 mm d d d d e 2 n 2 22 1+?++= d n ：每个喷嘴直径 mm D 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm 全角变化率计算公式： ()()?? ? ???+?+ ?= -?-?225sin 2 2 2 b a b a b a L K ab ab ?? 式中：a ? b ? －A 、B 两点井斜角；a ? b ? －A 、B 两点方位角
套管强度校核： 抗拉：安全系数 m ＝1.80（油层）；1.60～1.80（技套） 抗拉安全系数＝套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1.80 抗挤：安全系数：1.125 10 ν泥挤 H P = 查套管抗挤强度P c ' P c '/P 挤 ≥1.125 按双轴应力校核： H n P cc ρ10= 式中：P cc －拉力为T b 时的抗拉强度（kg/cm 2） ρ －钻井液密度（g/cm 3） H －计算点深度（m ） 其中：?? ? ? ?--= T T K P P b b c cc K 2 2 3 T b ：套管轴向拉力（即悬挂套管重量） kg P c ：无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2 K ：计算系数 kg σs A K 2= A ：套管截面积 mm 2 σs ：套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下： J 55：45.7 N 80:63.5 P 110:87.9
1．某井用Φ127mm 钻杆(372.4 N/m )2200m ，Φ184.20mm 钻铤 (1737N/m )60m 、Φ158.8mm 钻铤(1328N/m )100m 及Φ216mm 钻头，钻井液密度1.2 g/cm 3 。钻进时加钻压180kN ，套管钢材密度为7.8g/cm 3，求中性点位置。（10分） [解]：① =-=s m f K ρρ10.846 ② =11c c f L q K 88.17千牛<180千牛， 故中性点落在Φ158.8mm 的钻铤上 ③设中性点高度（距井底距离）为N L 米 21 11c f c c f c N q K L q K P L L -+==60+81.736=141.736米 2．某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时的泵压为18MPa ，所用排量为30 l/s ，钻井液密度为1.3g/cm 3。此时循环系统的循环压耗系数K l =0.0223MPa(l/s)1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：此时钻头上喷嘴直径是多大?（14分） [解]： ①8.1Q K P l l ?==10.19MPa ②由l b S P P P += 得：81.7=-=l s b P P P MPa ③由422022 081.005.0e b Cd Q A C Q P ρρ== 得：4229081.0b P C Q d ρ==1.1cm = 11mm 3．某井使用密度为1.3g/cm 3的钻井液钻至3800m 时发生井涌，关井后求得关井 立管压力为4MPa ，关井套管压力为5.5MPa 。 （1）求压井用的钻井液密度； （2）已知上一层套管下深2500m ，该处地层破裂压力的当量密度为 1.98g/cm 3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关 井套压。（12分） 解：（1）压井所需要的钻井液密度： 407.13800 00981.043.100981.01=?+=+=D p sp d d ρρg/cm 3 （2）允许的关井套压max i p t f t d i D D p ρρ00981.000981.0max ≤+
钻井液有关计算公式 一、加重：W= Y（Y-Y）/Y）-谡 W :需要加重1方泥浆的数量（吨） Y：加重料密度 Y:泥浆加重前密度 Y：泥浆加重后密度 二、降比重：V= （丫原-丫稀）丫水/ 丫稀-丫水 V：水量（方） 丫原：泥浆原比重 丫稀：稀释后比重 丫水：水的比重 三、配1方泥浆所需土量：W= 丫土（丫泥-丫水）/丫土-丫水 丫水：水的比重 丫泥：泥浆的比重 丫土：土的比重 四、配1方泥浆所需水量：V=1-W 土/丫土 丫土：土的比重 W 土：土的用量 五、井眼容积：V=1/4 U D2H D ：井眼直径（m） H ：井深（m） 六、环空上返速度：V 返= 1 2.7Q/D 2-d2 Q: 排量（l/S ） D: 井眼直径（cm） d: 钻具直径（cm） 七、循环周时间：T=V/60Q=T井内+T地面 T: 循环一周时间（分钟） V: 泥浆循环体积（升） Q: 排量（升/秒）
八、岩屑产出量：W= T D2* Z/4
W:产出量（立方米/小时） Z:钻时（机械钻速）（米 /小时） D:井眼直径（米） 九、粒度范围 粗 中粗 中细 细 超细 胶体 粘土级颗粒 砂粒级颗粒 粒度》2000卩 粒度2000- 250卩 粒度250-74卩 粒度74-44卩 粒度44- 2 粒度W 2 1 粒度w 2 1 粒度》74 1 十、API 筛网规格： 目数 20 30 40 50 60 80 100 120 十一、除砂器有关数据 除砂器：尺寸（6-12 〃） 处理量（ 除砂器：尺寸（2-5 〃） 处理量（ 28-115立方米/小时） 范围（除74 1以上） 6-17立方米/小时） 范围（除44 1以上） O I ” O n -=1.195 *（‘600 - -00） T c =1.512*（ ... 6可00 -「600 ） 2 孔径 （1 ） 838 541 381 279 234 178 140 十二、极限剪切粘度 十三、卡森动切力：
钻井计算公式（精典） 1.卡点深度： L=eEF/105P=K×e/P 式中：L-----卡点深度米 e------钻杆连续提升时平均伸长厘米 E------钢材弹性系数=2.1×106公斤/厘米2 F------管体截面积。厘米2 P------钻杆连续提升时平均拉力吨 K------计算系数 K=EF/105=21F 钻具被卡长度l: l=H-L 式中H-----转盘面以下的钻具总长米 注：K值系数5＂=715（9.19） 例：某井在井深2000米时发生卡钻，井内使用钻具为壁厚11毫米的59/16＂钻杆，上提平均拉力16吨，钻柱平均伸长32厘米，求卡点深度和被卡钻具长度。 解：L=Ke/P 由表查出壁厚11毫米的59/16＂钻杆的K=957 则：L=957×32/16=1914米 钻具被卡长度： L=H-L=2000-1914=86米 2、井内泥浆量的计算 V=D2H/2或V=0.785D2H 3、总泥浆量计算 Q=q井+q管+q池+q备 4、加重剂用量计算： W加=r加V原(r重-r原)/r加-r重 式中：W加----所需加重剂的重量，吨 r原----加重前的泥浆比重， r重----加重后的泥浆比重 r加---加重料的比重 V原---加重前的泥浆体积米3 例：欲将比重为1.25的泥浆200米3，用比重为4.0的重晶石粉加重至1.40，需重晶石若干？解：根据公式将数据代入： 4×200（1.40-1.25）/4.0-1.40=46吨 5.降低泥浆比重时加水量的计算 q=V原(r原-r稀)/r稀-r水 式中：q----所需水量米3 V原---原泥浆体积米3 r稀---稀释后泥浆比重 r水----水的比重（淡水为1）
计算公式 1、钻井液配制与加重的计算 （1）配制低密度钻井液所需粘土量 水 土水 泥土泥土 ） （ρ-ρρ-ρρ=V W 式中： 土W ---所需粘土重量，吨（t ）； 土ρ -- 粘土密度，克/厘米3（g/cm3） 水ρ -- 水的密度，克/厘米3（g/cm3） 泥ρ -- 欲配制的钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） 泥 V 欲配制的钻井液的体积，米3（m3） (2)配制低密度钻井液所需水量 土 土泥水ρ-=W V V 式中： 水V ---所需水量，米3（m3）； 土ρ -- 所用粘土密度，克/厘米3（g/cm3） 土 W -- 所用粘土的重量，吨（t ） 泥V -- 欲配制的钻井液的体积，米3（m3） （3）配制加重钻井液的计算 ①对现有体积的钻井液加重所需加重剂的重量 重 加原 重加原加 ） （ρ-ρρ-ρρ=V W
式中： 加W ---所需加重剂的重量，吨（t ）； 原ρ -- 原有钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） 重ρ -- 钻井液欲加重的密度，克/厘米3（g/cm3） 加ρ -- 加重剂的密度，克/厘米3（g/cm3） 原 V -- 原有钻井液的体积，米3（m3） ②配制预定体积的加重钻井液所需加重剂的重量 原 加原 重加重加 ） （ρ-ρρ-ρρ=V W 式中： 加W ---所需加重剂的重量，吨（t ）； 原ρ -- 原有钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） 重ρ -- 钻井液欲加重的密度，克/厘米3（g/cm3） 加ρ -- 加重剂的密度，克/厘米3（g/cm3） 重 V -- 加重后钻井液的体积，米3（m3） ③用重晶石加重钻井液时体积增加 2 1 224100(v ρ-ρ-ρ=.） 式中： v ---每100m3原有钻井液加重后体积增加量，米3（m3）； 1ρ -- 加重前钻井液的密度，克/厘米3（g/cm3） 2 ρ -- 加重后钻井液达到的密度，克/厘米3（g/cm3）
钻井计算公式(精典) 1、卡点深度: L=eEF/105P=K×e/P 式中:L-----卡点深度米 e------钻杆连续提升时平均伸长厘米 E------钢材弹性系数=2、1×106公斤/厘米2 F------管体截面积。厘米2 P------钻杆连续提升时平均拉力吨 K------计算系数 K=EF/105=21F 钻具被卡长度l: l=H-L 式中H-----转盘面以下的钻具总长米 注:K值系数5＂=715(9、19) 例:某井在井深2000米时发生卡钻,井内使用钻具为壁厚11毫米的59/16＂钻杆,上提平均拉力16吨,钻柱平均伸长32厘米,求卡点深度与被卡钻具长度。 解:L=Ke/P 由表查出壁厚11毫米的59/16＂钻杆的K=957 则:L=957×32/16=1914米 钻具被卡长度: L=H-L=2000-1914=86米 2、井内泥浆量的计算 V=D2H/2或V=0、785D2H 3、总泥浆量计算 Q=q井+q管+q池+q备 4、加重剂用量计算: W加=r加V原(r重-r原)/r加-r重 式中:W加----所需加重剂的重量, 吨 r原----加重前的泥浆比重, r重----加重后的泥浆比重 r加---加重料的比重 V原---加重前的泥浆体积米3 例:欲将比重为1、25的泥浆200米3,用比重为4、0的重晶石粉加重至1、40,需重晶石若干？解:根据公式将数据代入: 4×200(1、40-1、25)/4、0-1、40=46吨 5、降低泥浆比重时加水量的计算 q=V原(r原-r稀)/r稀-r水 式中:q----所需水量米3 V原---原泥浆体积米3 r稀---稀释后泥浆比重 r水----水的比重(淡水为1) r原---原泥浆比重
第四节钻井常用计算公式、井架基础的计算公式 （一）基础面上的压力 nQ O+Q P基= 4 式中：P基——基础面上的压力，MPa ； n ----- 动负荷系数（一般取1.25~1.40）； Q O天车台的负荷=天车最大负荷+天车重量，t ； Q B――井架重量，t ； （二）土地面上的压力 P地=卩基+W 式中：P地——土地面上的压力，MPa; P基-—基础面上的压力，MPa; W — -一基础重量，t （常略不计）。 （三）基础尺寸 1、顶面积 P基F1= B1 式中：F1 -基础顶面积，cm2 ； B1 — —混凝土抗压强度（通常为28.1kg/cm2=0.281MPa） 2、底面积 P地2B2 式中：F2 -基础底面积，cm2； B2 — -一土地抗压强度，MPa ； P 地,――土地面上的压 力， MPa。 3、基础高度 匹—FJXP城 I 1 ■—III x/l; s x 式中：H ——基础高度，m; F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm2； P基——基础面上的压力，MPa ； B3——混凝土抗剪切强度（通常为 3.51kg/cm 2=0.351MPa）。 （二）混凝土体积配合比用料计算
1、计算公式
配合比为1 : m : n=水泥：砂子：卵石。根据经验公式求每1m3混凝土所需的各种材料如下: ].55门录 m + n m u 2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1-69。 混凝土用途 体积配 合比 每立方米混凝 土 每立方米砂子每立方米石子 每1000公斤水 尼 水泥 kg 砂子 3 m 石子 3 m 水泥 kg 石子 3 m 混凝 土 m3 水泥 kg 砂子 3 m 混凝 土 m3 砂子 3 m 石子 3 m 混凝 土 m3 1?坚硬土壤上的井架 脚，小基墩井架脚， 基墩的上部分。 1 : 2 : 4 335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.99 2?厚而大的突出基 墩。 1 : 2.5 : 5 276 0.46 0.91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3.10 3.63 3?支承台、浇灌坑穴 及其他。 1 : 3 : 6 234 0.46 0.93 504 2 2.15 25 3 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4?承受很大负荷和冲 击力的小基墩。 1 : 1 : 2 585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5?承受负荷不大的基 墩。 1 : 4 : 8 180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率 式中：G ab――测量点a和b间井段的井斜全角变化率，（° /30m； 2340 1 + m +11 kg*
第四节 钻井常用计算公式 一、井架基础的计算公式 （一）基础面上的压力 P 基= 式中：P 基——基础面上的压力，MPa ； n ——动负荷系数（一般取1.25~1.40）； Q O ——天车台的负荷=天车最大负荷+天车重量，t ； Q B ——井架重量，t ； （二）土地面上的压力 P 地=P 基+W 式中：P 地——土地面上的压力，MPa; P 基——基础面上的压力，MPa; W ——基础重量，t （常略不计）。 （三）基础尺寸 1、顶面积F 1= 式中：F 1——基础顶面积，cm2； B 1——混凝土抗压强度（通常为28.1kg/cm2=0.281MPa) 2、底面积F 2= 式中：F 2——基础底面积，cm 2 ； B 2——土地抗压强度，MPa ； P 地——土地面上的压力，MPa 。 3、基础高度 式中：H ——基础高度，m ； F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm 2 ； P 基——基础面上的压力，MPa ； B 3——混凝土抗剪切强度（通常为3.51kg/cm 2=0.351MPa ）。 （二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式 nQ O +Q B 4 P B P B
配合比为1∶m ∶n=水泥∶砂子∶卵石。根据经验公式求每1m 3 混凝土所需的各种材料如下： 2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1-69。 表1-69 混凝土常用体积配合比及用料量 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率
式中：G ab——测量点a和b间井段的井斜全角变化率，（°）/30m； △L ab——测量点a和b间的井段长度，m； αa——测量点a点处的井斜角，°； αb——测量点b点处的井斜角，°； △Φab——测量点a和b之间的方位差，△Φab=Φb-Φa，°。 2、井底水平位移 式中：S Z——井底水平位移，m； N O——井口N座标值，m； N n——实际井底N座标值，m； E O——井口E座标值，m； E n——实际井底E座标值，m。 3、最大井斜角 根据井深井斜测量数据获取或井斜测井资料获得。 4、平均井径扩大系数 式中：C p——平均井径扩大系数，无因次量 D实——实际平均井径，mm； D b——钻头名义直径，mm。 5、最大井径扩大系数 式中：C max——最大井径扩大系数，无因次量； D max——实际最大井径，mm； D b——钻头名义直径，mm。 （二）定向井井身质量计算 1、井斜全角变化率计算公式同（一） 2、定向井井底水平偏差距 式中：S s——定向井井底水平偏差距，m； N d——设计井底座标，m；
钻井液有关计算公式 一、加重：W=γ0（γ2-γ1）/γ0-γ2 W：需要加重1方泥浆的数量（吨） γ0：加重料密度 γ1：泥浆加重前密度 γ2：泥浆加重后密度 二、降比重：V=（γ原-γ稀）γ水/γ稀-γ水 V：水量（方） γ原：泥浆原比重 γ稀：稀释后比重 γ水：水的比重 三、配1方泥浆所需土量：W=γ土（γ泥-γ水）/γ土-γ水 γ水：水的比重 γ泥：泥浆的比重 γ土：土的比重 四、配1方泥浆所需水量：V=1-W土/γ土 γ土：土的比重 W土：土的用量 五、井眼容积：V=1/4πD2H D：井眼直径（m） H：井深（m） 六、环空上返速度：V返=12.7Q/D2-d2 Q: 排量（l/S） D: 井眼直径（cm） d: 钻具直径（cm） 七、循环周时间：T=V/60Q=T井内+T地面 T: 循环一周时间（分钟） V: 泥浆循环体积（升） Q: 排量（升/秒） 八、岩屑产出量：W=πD2*Z/4
W: 产出量（立方米/小时） Z: 钻时（机械钻速）（米/小时） D: 井眼直径（米） 九、粒度范围 粗 粒度≥2000μ 中粗 粒度2000-250μ 中细 粒度250-74μ 细 粒度74-44μ 超细 粒度44-2μ 胶体 粒度≤2μ 粘土级颗粒 粒度≤2μ 砂粒级颗粒 粒度≥74μ 十、API 筛网规格： 目数 孔径（μ） 20 838 30 541 40 381 50 279 60 234 80 178 100 140 120 117 十一、除砂器有关数据 除砂器：尺寸（6-12″） 处理量（28-115立方米/小时） 范围（除74μ以上） 除砂器：尺寸（2-5″） 处理量（6-17立方米/小时） 范围（除44μ以上） 十二、极限剪切粘度：η∞=1.1952*(600θ-100θ)2 十三、卡森动切力： τc =1.512*(1006θ-600θ)2 十四、流变参数
第四节 钻井常用计算公式 一、井架基础的计算公式 （一）基础面上的压力 P 基= 式中： P 基——基础面上的压力，MPa ； n ——动负荷系数（一般取1.25~1.40）； Q O ——天车台的负荷=天车最大负荷+天车重 量，t ； Q B ——井架重量，t ； （二）土地面上的压力 P 地=P 基+W 式中：P 地——土地面上的压力，MPa; P 基——基础面上的压力，MPa; W ——基础重量，t （常略不计）。 （三）基础尺寸 1、顶面积F 1= 式中：F 1——基础顶面积，cm2； B 1——混凝土抗压强度（通常为 28.1kg/cm2=0.281MPa) 2、底面积F 2= 式中：F 2——基础底面积，cm 2； B 2——土地抗压强度，MPa ； P 地——土地面上的压力，MPa 。 3、基础高度 式中：H ——基础高度，m ； F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm 2； P 基——基础面上的压力，MPa ； nQ O +Q B 4 P B P B
B3——混凝土抗剪切强度（通常为3.51kg/cm2=0.351MPa）。 （二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式 配合比为1∶m∶n=水泥∶砂子∶卵石。根据经验公式求每1m3混凝土所需的各种材料如下： 2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1-69。 混凝土 用途 体积 配合比 每立方米混凝 土 每立方米砂子每立方米石子 每1000公斤水 尼 水泥 kg 砂子 m3 石子 m3 水泥 kg 石子 m3 混凝 土 m3 水泥 kg 砂子 m3 混凝 土 m3 砂子 m3 石子 m3 混凝 土 m3 1.坚硬土壤上的井 架脚，小基墩井架 脚，基墩的上部 分。 1∶2∶4 335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.99 2.厚而大的突出基 墩。 1∶2.5∶5 276 0.46 0.91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3.10 3.63 3.支承台、浇灌坑 穴及其他。 1∶3∶6 234 0.46 0.93 504 2 2.15 253 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4.承受很大负荷和 冲击力的小基墩。 1∶1∶2 585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5.承受负荷不大的 基墩。 1∶4∶8 180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率
第四节钻井常用计算公式一、井架基础的计算公式 （一）基础面上的压力 P基= 式中：P基——基础面上的压力，MPa； n——动负荷系数（一般取1.25~1.40）； Q O——天车台的负荷=天车最大负荷+天车重量，t； Q B——井架重量，t； （二）土地面上的压力 P地=P基+W 式中：P地——土地面上的压力，MPa; P基——基础面上的压力，MPa; W——基础重量，t（常略不计）。 （三）基础尺寸 1、顶面积F1= 式中：F1——基础顶面积，cm2； B1——混凝土抗压强度（通常为28.1kg/cm2=0.281MPa) 2、底面积F2= 式中：F2——基础底面积，cm2； B2——土地抗压强度，MPa； P地——土地面上的压力，MPa。 3、基础高度 式中：H——基础高度，m； F2、F1分别为基础的底面积和顶面积，cm2； P基——基础面上的压力，MPa； B3——混凝土抗剪切强度（通常为3.51kg/cm2=0.351MPa）。（二）混凝土体积配合比用料计算 1、计算公式 nQ O +Q B 4 P 基 B 1 P 地 B 2
配合比为1∶m∶n=水泥∶砂子∶卵石。根据经验公式求每1m3混凝土所需的各种材料如下： 2、混凝土常用体积配合比及用料量，见表1-69。 表1-69 混凝土常用体积配合比及用料量 混凝土 用途 体积 配合比 每立方米混凝 土 每立方米砂子每立方米石子 每1000公斤水 尼 水泥 kg 砂子 m3 石子 m3 水泥 kg 石子 m3 混凝 土 m3 水泥 kg 砂子 m3 混凝 土 m3 砂子 m3 石子 m3 混凝 土 m3 1.坚硬土壤上的 井架脚，小基墩井 架脚，基墩的上部 分。 1∶2∶4335 0.45 0.90 744 2 2.22 372 0.5 1.11 1.35 2.70 2.99 2.厚而大的突出 基墩。 1∶2.5∶5 276 0.46 0.91 608 2 2.20 304 0.5 1.10 1.57 3.10 3.63 3.支承台、浇灌坑 穴及其他。 1∶3∶6234 0.46 0.93 504 2 2.15 253 0.5 1.08 2.0 4.0 4.27 4.承受很大负荷 和冲击力的小基 墩。 1∶1∶2585 0.39 0.78 1500 2 2.56 750 0.5 1.28 0.67 1.34 1.71 5.承受负荷不大 的基墩。 1∶4∶8180 0.48 0.96 375 2 2.08 188 0.5 1.04 2.70 5.40 5.60 二、井身质量计算公式 （一）直井井身质量计算 1、井斜角全角变化率
计算题类型 1、某井已知垂直井深为2000m ，钻井液密度为1.30g/cm 3 ,求钻井液的静液压力？ MPa ：MPa gh ：m 48.2548.25200000981.030.1钻井液的静液压力为答解=??==P ρ 2、某井已知垂直井深3000 m ，井内钻井液密度是1.2 g/cm3，求钻井液产生的静液压力是多少？ MPa 288.35:MPa 288.35300000981.02.1:是钻井液产生的静液压力答解=??==P gh m ρ 3、已知井内钻井液密度是1.24 g/cm3，求压力梯度是多少? KPa KPa g G m 164.12:164.1281.924.1:压力梯度是答解=?==ρ 4、某井已知垂直井深2000m ，该处的地层压力为，求平衡该地层所需的钻井液密度？ 3m cm /35g .12000/26460102.0102P/H .0=?==ρ解： 答：平衡该地层所需的钻井液密度为1.35g/cm 3 。 5、某井已知井深2760m ，井内充满钻井液密度为1.20g/cm3，关井立管压力是2400Kpa ，求井底的地层压力是多少？ 891Mpa .3434891Kpa 32941240027602.19.812400F F F F m d p b ==+=??+=+==）（解：答：井底的地层压力是。 6、已知钻井液密度1.44g/cm3,垂直井深为2438m ，环形空间压力损失为，求2438m 处的当量钻井液密度。 3 31.48g/cm 0.04321.44 cm /0432g .081.9/2438/034.1=+===当量钻井液密度解：钻井液密度增量 答：2438m 处的当量钻井液密度是1.48g/cm 3 。 7、某井在正常循环时，已知钻井液密度1.2g/cm3垂直井深3000m ，环形空间压力损失，求：正常循环时的井底压力？ 36.58 1.335.2828Mpa .353000 2.18.98.9=+=+==??=??=环空压力损失钻井液静液压力正常循环时的井底压力垂直井深钻井液密度解：钻井液压力 答：正常循环时的井底压力是。 8、某井已知垂直井深3200m ，气层压力为50MPa ，请确定钻开气层所需的钻井液密度？ ()3 e p p 3 p p cm /74g .1~66.115.0~07.059.159g/cm .13200/50000102.0H /102P .0=+=+==?==ρρρρ解： 答：钻开气层所需的钻井液密度为~1.74g/cm 3 。 9、某井技术套管下至井深2500m （垂深），套管鞋处地层的破裂压力梯度为18KPa/m ，井内钻井液密度为1.25g/cm3。试求为了不压漏地层所允许的最大关井套压为多少？
钻头水利参数计算公式: 1、 钻头压降:d c Q P e b 42 2 827ρ= (MPa) 2、 冲击力:V F Q j 02.1ρ= (N) 3、 喷射速度:d V e Q 201273= (m/s) 4、 钻头水功率:d c Q N e b 42 3 05.809ρ= (KW) 5、 比水功率:D N N b 21273井 比 ＝ (W/mm 2) 6、 上返速度:D D V Q 2 2 1273杆 井 返＝ - (m/s) 式中:ρ－钻井液密度 g/cm 3 Q －排量 l/s c －流量系数,无因次,取0、95～0、98 d e －喷嘴当量直径 mm d d d d e 2 n 2221+?++= d n :每个喷嘴直径 mm D 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm 全角变化率计算公式: ()()?? ? ???+?+?= -?-?225sin 2 2 2 b a b a b a L K ab ab ?? 式中:a ? b ? －A 、B 两点井斜角;a ? b ? －A 、B 两点方位角 套管强度校核: 抗拉:安全系数 m ＝1、80(油层);1、60～1、80(技套) 抗拉安全系数＝套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1、80
抗挤:安全系数:1、125 10 ν泥挤H P = 查套管抗挤强度P c ' P c ' /P 挤 ≥1、125 按双轴应力校核: H n P cc ρ10= 式中:P cc －拉力为T b 时的抗拉强度(kg/cm 2) ρ －钻井液密度(g/cm 3) H －计算点深度(m) 其中:?? ? ? ?--= T T K P P b b c cc K 2 2 3 T b :套管轴向拉力(即悬挂套管重量) kg P c :无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2 K:计算系数 kg σs A K 2= A:套管截面积 mm 2 σs :套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下: J 55:45、7 N 80:63、5 P 110:87、9 地层压力监测: ?? ? ????? ??=D W NT R R d m n c 0671 .0lg 282.3lg (d c 指数) 10 0417.04895.810 5 ? ? ? ??+?-=H cn d d R d R c m cn p = (压力系数) 式中:T –钻时 min/m N –钻盘转数 r/min
钻井液常规性能测定 一.密度的测定 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、将钻井液加热到所需温度。 3、在密度计的杯中注满钻井液，盖上杯盖慢慢拧动压紧。 4、用手指压住杯盖小孔，用清水冲洗并擦干样品杯。 5、把密度计的刀口放在底座的刀垫上，移动游码直到平衡，记录读值。 6、将密度计冼净擦干备用。 二.测定马氏漏斗粘度 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、将漏斗悬挂在墙上，且保证垂直；量杯置于漏斗流出管下面。 3、用手指堵住漏斗流出管下口，将搅拌均匀的泥浆倒入漏斗至筛网底；放开手指，同时启动秒表，待泥浆流满量杯达到它的边缘时，按停秒表。秒表所示时间即为泥浆粘度，单位为s。 4、使用完毕，将仪器洗净擦干。 三.流变的测定（ZNN-D6六速旋转粘度计） 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、使用前检查读数指针是否对准刻度盘“0”位，落下托盘，装配好内、外筒。 3、将搅拌均匀的泥浆倒入样品杯至刻度线、将样品杯置于托盘上，上升托盘使液面至外筒刻度线，拧紧托盘手轮。 4、调整变速手把和转速开关，迅速从高到低进行测量，待刻度盘稳定后，分别读取各转速下刻度盘的偏转格数。 5、测量完毕，落下托盘，卸下外筒，将内、外筒及样品杯洗净擦干。 四.钻井液失水的测定 1、按安全检查表内容检查仪器，确保仪器安全可靠。 2、用手指堵住泥浆杯底部小孔，将搅拌均匀的泥浆倒入杯内至刻度线处，按顺序放入“O”型密封圈、滤纸、杯盖和杯盖卡，将杯盖卡旋转90°并拧紧旋转手柄。 3、将组装好的泥浆杯组件倒置嵌入气源接头并旋转90°；将量筒置于失水仪下方并对准滤液流出孔。 4、调节气源压力至，打开气源手柄并同时启动秒表，收集滤液于量筒之中。 5、当秒表指示为30min时，将悬于滤液流出孔的液滴收集于量筒之中并移开量筒，此量筒中液体体积即为滤失量。
钻头水利参数计算公式： 1、 钻头压降： c d e (MPa) 2、 冲击力：p=i.02pQy （） (N) 3、 喷射速度：匕产凹里 （le (m/s) 4、 钻头水功率：M - 8°饗5 [° cd e (KW) 5、 比水功率：N ='m 弘 (W/mm 2 ) 6、 上返速唐.V — 1273。 (m/s) 式中: P 一钻井液密度g/cm 3 Q —排量i/s c 一流量系数，无因次，取0.95?0.98 de 一喷嘴当量直径mm 〃广心+ 〃； + ??? + / d n ：每个喷嘴直径 D 杆一井眼直径、钻杆直径mm 全角变化率计算公式: 式中：da db —A 、B 两点井斜角；（pci （pb —A. B 两点方位角 mm (da + db} < 2 >
套管强度校核： 抗拉：安全系数m=1.80 （油层）；1.60~1.80 （技套） 抗拉安全系数=套管最小抗拉强度/下部套管重量21.80 抗挤：安全系数：1.125 只汀警查套管抗挤强度p；只/”。1.125 按双轴应力校核： pH 式中：P“一拉力为几时的抗拉强度（kg/cm2） P一钻井液密度（g/cn?） H 一计算点深度（m） 其中："软k-3冗-几） T b：套管轴向拉力（即悬挂套管重量）kg Pc：无轴向拉力时套管抗挤强度kg/cm2 K:计算系数kg K = 2A（j A：套管截而积mn? 套管平均屈服极限kg/mm2 不同套管6如下： J55： 45.7 N8O：63?5Pno：87.9
井控有关计算： 最大允许关井套压经验公式： 表层套管[Pa]=11.5%X 表层套管下深（m ） /IO MPa 技术套管[Pa]=18.5%X 技术套管下深（m ） /IO MPa 地层破裂压力梯度：G 厂巴也 KPa/m H 最大允许关井套压：p n =\^^--0.00981 Mpa \ z 最大允许钻井液密度：p =纟一0.06 （表层） 厂 max 9.81 p 二傑一 0.12 （技套） 尸max 9.81 套管在垂直作用下的伸长量：al= 7 -85 ^A ，L 2X 1Q -7 式中：Q —钻井液密度g/cm 3 AL 一自重下的伸长m / tn L 一套管原有长度m 套管压缩距："=蔬仏几-厶几） 式中：AL 一下缩距m 厶j 一自由段套管长度m 厶:一水泥封固段套管长度m J 一套管总长m P 科一钢的密度 7.85g/cm' p —钻井液密度g/cm 3 E —钢的弹性系数（2.1X106kg/cn?）