压裂施工中摩阻计算

摩阻计算公式摩阻，听起来是不是有点陌生又有点神秘？别担心，让咱们一起来揭开它的面纱，搞清楚摩阻计算公式这个神奇的东西。

先来说说啥是摩阻。

简单来讲，摩阻就是在流体流动过程中，由于流体与管道内壁或者其他物体表面的摩擦而产生的阻力。

想象一下，水在水管里流动，或者空气在风道里穿梭，它们都会受到这样的阻力。

那摩阻计算公式到底是啥呢？常见的摩阻计算公式有达西-威斯巴赫公式（Darcy-Weisbach Equation），它长这样：$h_f =f\frac{L}{D}\frac{v^2}{2g}$ 。

这里的 $h_f$ 表示沿程水头损失，也就是摩阻造成的能量损失；$f$ 是摩擦系数，和管道内壁的粗糙度等有关；$L$ 是管道长度；$D$ 是管道直径；$v$ 是流体的平均流速；$g$ 是重力加速度。

我记得有一次，在学校的实验室里，我们做了一个关于水流摩阻的小实验。

老师给我们准备了不同材质和管径的水管，让我们通过改变水流速度和测量水头损失来验证这个公式。

我当时特别兴奋，拿着尺子和秒表，认真地记录着每一个数据。

当水流快速通过细管的时候，我明显感觉到水的冲击力很强，但是测量出来的水头损失也很大。

而在粗管里，水流相对平缓，水头损失就小了很多。

我一边做实验，一边在心里默默想着那个摩阻计算公式，试图去理解每个参数的意义。

回到公式本身，摩擦系数 $f$ 是个很关键的因素。

它的确定可不简单，要考虑管道的材质、粗糙度，还有流体的性质。

比如说，光滑的不锈钢管和粗糙的铸铁管，它们的摩擦系数就相差很大。

另外，管道长度 $L$ 越长，摩阻通常也会越大。

这就好比跑步，跑的路程越长，你可能就会越累，遇到的阻力感觉也越大。

管径 $D$ 对摩阻的影响也不能忽视。

管径越小，流体受到的限制就越大，摩阻也就相应增加。

这就像在狭窄的通道里走路，总觉得比在宽阔的大道上费劲。

流速 $v$ 的平方也出现在公式中，这意味着流速对摩阻的影响非常显著。

流速越快，摩阻造成的能量损失就会急剧上升。

*川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算摘要：以降阻比法为基础，分别对有机硼交联(HPG)压裂液的前置液、携砂液的沿程管柱摩阻计算方法进行分析，结合川西地区部分井压裂施工现场的施工数据，对管柱摩阻计算公式进行修正改进后，提高了压裂施工设计和数值模拟中摩阻参数计算的准确性；同时用计算机程序实现了施工过程管柱沿程摩阻的计算，可用于模拟压裂施工全过程的摩阻计算。

对四川川西地区以油管方式注入井的水力压裂施工设计及现场施工过程中井底压力的分析具有重要意义。

关键词：压裂施工；降阻比；管柱摩阻；公式；计算前言压裂施工管柱沿程摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计过程，是确定井底压力的必要数据，也是压裂施工成功与否的主要因素。

在实际压裂设计中，大多数采用经验估计法对管柱的摩阻损失进行计算，往往不能准确地预测实际摩阻，尤其不能模拟压裂施工整个过程的实际摩阻值。

管柱的摩阻计算单纯的从流变学和水力学的角度去计算，目前还不能被实际应用。

文章以降阻比法为基础，分别就HPG压裂液、相应的携砂液沿程管柱摩阻计算方法进行分析对比，并结合川西地区大部分压裂井的现场施工数据，对压裂液的沿程摩阻有关计算公式进行改进，实现压裂施工全过程摩阻计算的计算机程序化。

实例计算表明，改进后的摩阻计算公式以及压裂施工过程摩阻计算结果与现场实际数据有较高的符合率，可以用于川西地区压裂施工过程摩阻的模拟计算。

1 压裂液摩阻的计算Lord和MC Gowen等人[1,2]利用其他人的实验资料提出了计算溶胶及混砂液摩阻的方法。

采用延迟交联技术，使交联HPG与HPG溶胶在井筒中的摩阻相差不大，因此，Lord等人仍用溶胶的数据提出了一个降阻比（δ）的概念：（1）式中：(△Pf)0为清水的摩阻损失，MPa；(△Pf)P为压裂液的摩阻损失，MPa。

清水的摩阻损失可以用经典水力学雷诺数与摩阻系数关系进行计算，或者同样采用Lord等人提出的回归公式：（2）式中：D为压裂油管柱的内径，mm；Q为施工过程泵注排量，m3/min；H为油管长度，m。

2. 摩阻计算方法
目前大部分油气储层改造区域现场使用最广泛的是水基压裂液， 多数具有假塑性非牛顿流体的性质， 一般将其视为幂律流体[7] [8]。Lord 等人在不同条件下进行了大量实验，通过对实验结果分析，提出了 降阻比(σ)的概念[9] [10] [11]：
∆P胶 ∆P清水
σ=
清水摩阻由以下公式求得[10]：
Open Access
1. 引言
近年来，随着油气勘探开发技术的进步，油气勘探开发不断向深井和超深井领域发展，而深井和超 深井改造过程中最令工程设计者困惑的是压裂液管柱摩阻。压裂液管柱摩阻是压裂施工过程中的一项重 要参数[1] [2] [3] [4]。压裂液摩阻对施工水马力、压裂过程井底和井口压力、施工管材承压能力等的影响 是设计者不得不考虑的因素[5]。通常压裂液管柱摩阻计算采用理论公式计算，但该方法对压裂液性质尤 其是胶体黏度把握不够准确，导致摩阻计算数据与实测数值差距较大，影响后续数据分析[6]。而实测每 种压裂液管柱摩阻耗时长，成本高。 为了获得相对准确的压裂液管柱摩阻和合理进行压裂工程设计与分析，本文通过室内利用小管径压 裂液做压裂液管柱摩阻实验，将获得的摩阻数据按现场作业规模放大，与现场实测数据进行对比，以获 得准确的放大系数，以满足现场压裂施工和数据分析要求。
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Received: Jul. 4 , 2018; accepted: Jul. 19 , 2018; published: Jul. 26 , 2018
Abstract
Because of the fracturing fluid friction, besides of the formation factors, the fracturing design and analysis of operation pressure and discharge rate have to consider the max pressure for the wellbore tubing and operation tubing, which causes lots of obstacles for the scientific and reasonable reservoir stimulation. At the same time, to ensure a success fracturing and reduce the wellbore failure in the stimulation operation, the fracturing liquid friction must be considered when calculate the operation pressure and increase the discharge rate. However, in the real situation, because of the limited cost and operation time, friction for each fluid cannot be tested on site. At the same time, calculated friction by the empirical formula for the specific fluid will cause some error. Therefore, each fluid friction should be tested in lab, and then transform the lab results into location friction. The small ID tubing test friction results can guide the location operation well by ratio magnification, which also provide reference for the location operators to judge the real pressure in real time. It also provides a good way to reduce the calculation errors for the empirical formula, improve the fracturing design quality and useful analysis after fracturing.

压裂施工中摩阻计算压裂施工是油气田开发中常用的一种技术，通过将一定压力下的流体注入岩石裂缝中，从而扩大岩石裂缝的面积，提高油气井的产能。

在压裂施工中，摩阻的计算是十分重要的，下面将详细介绍压裂施工中摩阻的计算方法。

首先，我们需要了解摩阻的概念。

摩阻是指流体在管道中流动时受到的阻力，也叫做流体的动力阻力。

在压裂施工中，摩阻的计算主要用于确定压裂施工所需的泵功率和压裂液体分配等。

摩阻的计算可以分为两个部分：管道摩阻和喷嘴摩阻。

下面分别介绍这两个部分的计算方法。

1.管道摩阻的计算管道摩阻是指液体在管道中流动时受到的阻力。

管道摩阻主要考虑泵入口处的压力损失和油管全长的摩阻损失。

管道摩阻的计算可以按照一定的公式进行。

常用的管道摩阻公式有达西公式和弗洛伊德公式。

其中，达西公式适用于属于均匀流动的情况，而弗洛伊德公式适用于属于非均匀流动的情况。

达西公式：ΔP1=f*（L1/D1）*(ρ*V^2)/2其中，ΔP1为管道摩阻损失压力，f为摩阻系数，L1为管道长度，D1为管道直径，ρ为液体密度，V为液体流速。

弗洛伊德公式：ΔP2=f*[(L2/D2)+1.51*(ρ*V^2/(2*g))]*(ρ*V^2)/2其中，ΔP2为管道摩阻损失压力，f为摩阻系数，L2为管道长度，D2为管道直径，ρ为液体密度，V为液体流速，g为重力加速度。

2.喷嘴摩阻的计算喷嘴摩阻是指岩石缝隙中液体流动时受到的阻力。

喷嘴摩阻主要与液体流速、缝隙形状和缝隙宽度等因素有关。

喷嘴摩阻的计算可以通过试验和经验公式进行。

常用的喷嘴摩阻计算方法有威海斯公式和霍桑公式。

其中，威海斯公式适用于缝隙宽度较小，液体流速较大的情况，而霍桑公式适用于缝隙宽度较大，液体流速较小的情况。

威海斯公式：ΔP3=K*(ρ*V^2)/2其中，ΔP3为喷嘴摩阻损失压力，K为摩阻系数，ρ为液体密度，V为液体流速。

霍桑公式：ΔP4=(ρ*V^2)/(2*g*c^2)*[1+1.54*(1-c)^2*L/(D*c^3)]其中，ΔP4为喷嘴摩阻损失压力，ρ为液体密度，V为液体流速，g为重力加速度，c为缝隙宽度比例（缝隙宽度与管道直径的比值），L为岩石缝隙长度，D为岩石缝隙直径。

直井油管内压裂液流动摩阻计算方法
随着能源结构的变化，地质环境的不断变化，石油开采技术也日新月异，而直井油管内压裂液流动摩阻的计算虽然很重要, 但还没有一个可靠的计算方法。

本文介绍了一种新的直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。

首先，本文介绍了实验设备和实验方法，包括实验条件、设备组成、工艺要求等，以及实验中用到的仪器仪表等。

然后，本文介绍了直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。

直井油管内压裂液流动摩阻的计算根据摩阻原理，对于任何形状的流道，压力损失可以用粘性阻力系数和流速的乘积来表示，这种粘性阻力与流体的形态和流速有关。

最后，本文介绍了实验结果，并分析了实验结果的影响因素，用于确定直井油管内压裂液流动摩阻的计算方法。

根据以上介绍，直井油管内压裂液流动摩阻的计算方法可按照以下步骤进行：第一步，利用实验结果测定摩阻原理下直井油管内压裂液流动粘性阻力系数值；第二步，计算直井油管内压裂液流动摩阻，以确定最终压力损失，从而确定不同工况下的压力损失，也可以确定液流的流量和流速；第三步，利用计算的摩阻原理和实验结果，与数值模拟进行对比，确定其准确性。

总之，本文介绍了一种新的直井油管内压裂液流动摩阻计算方法。

该方法通过摩阻原理，利用实验结果测定粘性阻力系数值，计算和验证压力损失，从而得到不同工况下的压力损失，也可以确定液流的流量和流速，使石油开采工程能够更加有效的进行。

该计算方法具有计
算准确性高，快速可靠等优点，可以有效地提高油采的效率。

图 #:<5R5+ 0 / ]ZW 2 2 等人液态 + B ! 压裂液摩阻计算图版 表 #:液态 + B ! 压裂液摩阻梯度拟合计算公式 管柱 ; $"5 */ / ; '*5 "/ / ; ((5 &/ / ; ##)5 */ / 拟合计算公式
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* 储运条件下$密度为 #5 "! a D 6 / % 矿场计算中$为方
压裂施 工 过 程 中$ 井 口 施 工 压 力 计 算 公 式 如 下
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& 5 5 5 5 % K o % GQ G% K
式中& 5 .井 底 裂 缝 延 伸 压 % K .井 口 施 工 压 力! 5 % G 力 !5 .摩阻!5 G K . 静液柱压力 % 其中&5 5 5 % Go LQ B 5 5 5 Go G 井筒 Q G 近井 阻 !5 G 近井 . 近井摩阻 " 含射孔孔眼摩阻 # % 通常 认 为 5 L o. @ / 1 9 ". @ / 1 9 是最小水平主应 力#
A B C #"5 *&$& D E 5 C <<F 5 #""$ % '$(7 5 !"#'5 "$5 #$
:: 液态 + B B ! 压裂技术采用纯液态 + ! 代替传统 的瓜尔胶等水基压裂液体系$是一种无水压裂技术$ 具有常规水基压裂液不可比拟的一系列优越性$ 如 不伤害储层和人工裂缝)解析吸附天然气)降低原油 黏度)快速返排) 无需处理压后返排液等 伤害严重储层$增产效果显著% 在地面泵 注 设 备 的 作 用 下 $ 压 裂 液 携 带 支 撑 剂进入人 工 裂 缝 $ 应 该 具 有 携 带 能 力 强 ) 性 能 稳 定 ) 低摩阻 ) 低伤害 ) 经济 ) 安全等特点 % 液态 + B ! 作为压裂液存在着不可避免的缺点 $ 如黏度低 ) 滤 失大 ) 摩阻 高 等 ' *( % 对 于 埋 藏 深 度 较 浅 的 井 进 行 压裂施工 $ 摩 阻 问 题 不 是 首 要 的 % 但 对 于 深 井 压 裂来说 $ 采用小尺寸管柱压裂 $ 压裂液的摩阻将会 对压裂施工 产 生 严 重 影 响 $ 有 的 甚 至 会 关 系 到 施 工的成败 % 压裂施工管柱沿程摩阻值的准确性直接影响到 压裂工艺的设计$ 是确定井底压力的必要数据% 目 前$液态 + B ! 加砂压裂技术取得重大进展 $ 但液态 + B ! 压裂施工管柱沿程摩阻的研究几乎未见报道 % 本文通过矿场试验$ 验证了 <5R5+ 0 / ]ZW 2 2 等人液 态+ B ! 压裂液摩阻计算图版的准确性 $ 并将其 与 > 3 ^ O 等人的清水摩阻计算模型比较$ 得到了易于工 程应用的简单快速评价液态 + B ! 压裂液摩阻的计 算公式%

压裂近井摩阻分析摘要：压裂施工近井摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计，是确定井底压力的必要数据，也是决定压裂施工难易程度的主要因素。

该文从压裂近井摩阻的成因、分类、计算方法等方面对国内外压裂近井摩阻进行了整理和归纳，并在此基础上得到了降低近井摩阻的两个工艺：○1支撑剂段塞冲刷工艺作为一种可靠而实用的降摩阻工艺它的作用主要在优化近井筒附近裂缝壁面。

在前置液中支撑剂的加入使裂缝的壁面更趋于光滑,可减小裂缝的凹凸面,增大近井裂缝的宽度,减小支撑剂在近井筒砂堵的可能性，也减少了裂缝摩阻。

○2定向压裂的实施，沟通了主体裂缝与井筒的连通，这样就大大减少了由于裂缝转向而造成的压裂液流失和压裂液流程，这样就起到了一般压裂不能达到的降低裂缝摩阻的效果。

关键词：近井摩阻；水力压裂；支撑剂段塞；裂缝扭曲；多裂缝从80年代以来，人们对近井筒摩阻问题的认识随着实践的发展不断得到深化，对近井筒摩阻的产生机理、影响因素、降低措施等都进行了广泛的研究。

众多的学者从室内实验、定性认识、定量计算、检测手段及压裂施工工具等方面，着眼于裂缝起裂位置、裂缝转向扭曲、多裂缝、非平面裂缝、孔眼位置、施工排量等方面，对近井筒摩阻的产生原因、计算方法、影响因素等进行了广泛的研究。

1近井摩阻的成因分析所谓水力压裂的近井筒效应是指由射孔孔眼特性及井筒周围(射孔壁)应力集中作用在近井筒区域所产生的孔眼摩阻、复杂裂缝形态(多裂缝、裂缝面的扭曲、窄高缝、非平面裂缝)以及由此引起的压力损失和早期脱砂现象。

水力压裂的近井压力降(损失)主要归因于井筒连通(孔眼)、裂缝面弯曲(裂缝转向和扭曲)、多裂缝等近井筒裂缝的几何形态，这些形态导致有效压力损失和意外脱砂[1]，是影响压裂成功的不利因素。

因此，它是分析近井带摩阻产生原因的结构基础和现实依据。

根据近井筒问题得出压裂近井摩阻产生的主要原因如下：（1）射孔孔眼相位不一致。

因为水力裂缝往往不是沿着射孔方向生成的，压裂液从孔眼到裂缝通常要经过一条或几条曲折的通道。

压裂近井摩阻分析摘要：压裂施工近井摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计，是确定井底压力的必要数据，也是决定压裂施工难易程度的主要因素。

该文从压裂近井摩阻的成因、分类、计算方法等方面对国内外压裂近井摩阻进行了整理和归纳，并在此基础上得到了降低近井摩阻的两个工艺：○1支撑剂段塞冲刷工艺作为一种可靠而实用的降摩阻工艺它的作用主要在优化近井筒附近裂缝壁面。

在前置液中支撑剂的加入使裂缝的壁面更趋于光滑,可减小裂缝的凹凸面,增大近井裂缝的宽度,减小支撑剂在近井筒砂堵的可能性，也减少了裂缝摩阻。

○2定向压裂的实施，沟通了主体裂缝与井筒的连通，这样就大大减少了由于裂缝转向而造成的压裂液流失和压裂液流程，这样就起到了一般压裂不能达到的降低裂缝摩阻的效果。

关键词：近井摩阻；水力压裂；支撑剂段塞；裂缝扭曲；多裂缝从80年代以来，人们对近井筒摩阻问题的认识随着实践的发展不断得到深化，对近井筒摩阻的产生机理、影响因素、降低措施等都进行了广泛的研究。

众多的学者从室内实验、定性认识、定量计算、检测手段及压裂施工工具等方面，着眼于裂缝起裂位置、裂缝转向扭曲、多裂缝、非平面裂缝、孔眼位置、施工排量等方面，对近井筒摩阻的产生原因、计算方法、影响因素等进行了广泛的研究。

1近井摩阻的成因分析所谓水力压裂的近井筒效应是指由射孔孔眼特性及井筒周围(射孔壁)应力集中作用在近井筒区域所产生的孔眼摩阻、复杂裂缝形态(多裂缝、裂缝面的扭曲、窄高缝、非平面裂缝)以及由此引起的压力损失和早期脱砂现象。

水力压裂的近井压力降(损失)主要归因于井筒连通(孔眼)、裂缝面弯曲(裂缝转向和扭曲)、多裂缝等近井筒裂缝的几何形态，这些形态导致有效压力损失和意外脱砂[1]，是影响压裂成功的不利因素。

因此，它是分析近井带摩阻产生原因的结构基础和现实依据。

根据近井筒问题得出压裂近井摩阻产生的主要原因如下：（1）射孔孔眼相位不一致。

因为水力裂缝往往不是沿着射孔方向生成的，压裂液从孔眼到裂缝通常要经过一条或几条曲折的通道。

墨２ ．
清 水 摩 阻 计 算
在 相 同 条 件 （ 排 量 、 径 、 长 相 同 ） ， 裂 如 管 管 下 压 液 摩 阻 与 清 水 摩 阻 之 比称 为 降 阻 比 。公 式 表 示 为
（ ｒ ｌ ・ △ｅ ） △Ｐ ） ＝ （ ｒ ０ （） １
图 ｌ 不 同 排 量 、 径 、 算 方 法 下 的 清 水 摩 阻 曲线 管 计
排 量
（ ／ｒｉ） ｍ ａ ｎ
１． ５
油管 ， 深 ４５ ５ ｍ， 工 前 用 ２ 清 水 正 洗 井 降 下 ０ 施 ０ｍ 温 ； 量 １５ｍ ／ ｉ， 得 沿 程 管 路 摩 阻 为 ３ ａ 排 ． ｍｎ 测 １ＭＰ 。 计 算 摩 阻 值 与 实测 摩 阻 值 的对 比结 果 见 表 １ 。
（ ｍ） （ ｌ ＭＰ ） ａ
３１． ｏ ｏ ３ ３８ ２． ３ ２６ ２． ４１．Ｏ ９ 一 ４． ４５
（ ） ％
— ４． ６ Βιβλιοθήκη — ３ ．Ｏ ５ ２４ ０５ ５
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ２—０ ５—２ １
作 者 简 介 ：杜 发 勇 ，９ ８年 中 专 毕 业 ，００年 石 油 大 学 石 油 工 程 专 业 函 授 本 科 毕 业 ， 从 事 油 田 压 裂 酸 化 工 艺 技 术 研 究 及 现 场 技 术 服 务 工 １８ ２０ 现 作 。 地 址 ：２ ７７ ） 东 省 东 营 市 胜 利 油 田 井 下 作 业 公 司工 艺 研 究 所 ， （５ ０７ 山 电话 ：５ ６—８４ ００， ０４ ７ ７ ９ Ｅ—ｍａ ：ｌｆ＠ｍ ｒ ｓｏ．Ｏｌ ｉ ｓ ｙ ａ ．ｌｆＣｌ ｌ ｄ １ ｔ ｌ
表 ｌ 车 古 ２ １ 实 测 清 水 摩 阻 与 计 算 摩 阻 对 比 表 ０ 井

清水摩阻计算
在相同条件 （如排量、 管径、 管长相同） 下， 压裂 液摩阻与清水摩阻之比称为降阻比。公式表示为 （!!" ） ・ （!!" ） （%） % @" " 由式 （%） 可知， 降阻比法要求计算清水的摩阻， 且其值的准确程度对压裂液摩阻计算有较大的影 响。为此， 分析对比了油管注入方式下三种清水摩 阻计算方法： 水力学中尼古拉兹紊流摩阻系数公式
产生 ! /8C 压差 （孔眼摩阻） 时所需射孔眼数进行了 平均炮 计算。计算结果表明， 施工排量 $ % ( >" ? >@4， 眼直径 *( >> 时， 产生 （#*% ） 为 时的压 ! % ( /8C +),% 降， 只需要有 *D 个射孔眼。上述压裂施工井压裂层 段的射孔数远远大于计算数。因次， 认为多数情况 下炮眼摩阻不是产生误差的主要原因。 *=! 降阻比 从本质上讲， 降阻比就是牛顿流体与非牛顿流
$ ・$ ・ !!% @# !#
# " % !<( 其中， # @ " % ""<! A " % !!% &’ B6C1 和 DE :6FGH 清水摩阻计算式
（!）
有更好的 “稳定性” 。 在对清水摩阻计算式分析对比的基础上， 用现 场施工数据进行了验证。比较典型的是车古 !"% 井 酸化施工数据， 车古 !"% 井酸化施工管柱为 J(< 光 油管， 下深 ) $"$ ,， 施工前用 !" ,< 清水正洗井降 温； 排量 %=$ ,< M ,.H， 测得沿程管路摩阻为 <% D9-。 计算摩阻值与实测摩阻值的对比结果见表 %。
压裂液摩阻计算

李勇明， 赵金 洲 ， 虎 ， ． 毛 等 水平井 压 裂携 砂液 摩阻 定量 计算 模 型研究 ［ ． 南石 油大 学学 报 ： Ｊ西 ］ 自然科 学版 ，０ １ ３ （） ８ — ４ ２ １， ３ ６ ： ０ ８ ．
引 言
目前 ， 由于对 携 砂 液 中支 撑 剂 颗 粒 与压 裂 液 之 间， 以及 颗 粒 与颗 粒 问 的相 互 作 用 认 识 不 足 ， 得 使 在 进 行 携砂 液 沿 程 摩 阻计 算 时 ， 常 以降 阻 比法 为 通 基 础 ， 合 实验 数 据 或 区块 的现 场施 工 数 据对 摩 阻 结 计 算 式进 行 改进 而得 到 适用 于该 区块 的摩 阻经验 公 式［ ， 而单 相 幂律 流体 的 摩 阻 系数 也 都 是 根 据 不 ，
钭 替虫傲 扛
ｖ １３ ｏ ． ３Ｎｏ ６ Ｄｅ ． ０ １ ． ｃ ２ １
编辑 部 网址 ：ｈｔ ／ ｔ ／ ｐ： ｗｗｗ． ｕ ｂｃ ｒ ｓ ｗｐ ｘ ．ｏ ｎ
文章 编号 ：１７ —５ ８ （０ １０ ～ ０ ０ ５ ６ ４ ０ ６ ２ １） ６ ０ ８ ～０ 中图分类号 ：Ｔ ３ ９ Ｅ １
井的携砂 液沿程摩 阻计算模型 ， 并计算分析 了管径 、 施工排量 、 比、 砂 压裂液及 支撑剂性质 对携砂液 沿程摩 阻的影响。 关键 词 ：水平 井； 压裂 ； 携砂液 ； 沿程摩 阻； 动量交换
网络 出版 地址 ： ｔ ／ ｈｔ ／ ｐ： ｗｗｗ．ｎ ｉ ｅ／ｃ ／ ｅａｌ １１ １ ． ２ １ １ ２０ ３ ．０ ．ｔ ｃ ｋ ． ｔ ｍｓｄ ｔｉ ５ ．７ ８ＴＥ．０Ｉ １ ２ ．９ ９０ ５ｈｍｌ ｎ ｋ ／
同 的 实 验 条 件 而 得 到［ ６。 因此 ， 砂 液 的沿 程 摩 ３］ — 携

径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式径向井水力压裂是一种重要的油气田开发技术，它通过压裂液的高压注入，使岩石产生裂缝并释放天然气和石油。

在径向井水力压裂中，摩阻是影响压裂效果的重要因素。

本文将通过对径向井水力压裂摩阻影响因素与计算公式的研究，探讨如何最大化径向井水力压裂的效果。

1.径向井水力压裂摩阻的影响因素（1）压裂液的粘度压裂液的粘度决定了它在管道中流动的难易程度，从而影响压裂液的输送速度和能量传递效率。

当压裂液的粘度较高时，通过井筒注入的压力不容易扩散到周围岩石中，从而使压裂效果降低。

（2）管道内壁摩擦力在径向井水力压裂中，压裂液从井口经过管道向下运行，因此管道内壁摩擦力对压裂效果有很大的影响。

当管道内壁摩擦力较大时，压裂液注入压力容易消失，压裂效果也会降低。

（3）压裂液的密度压裂液的密度决定了它在岩石中传递能量的能力，从而影响压裂效果。

当压裂液的密度较低时，其在岩石中产生的能量也会降低，影响压裂效果。

（4）井筒中的摩阻在径向井水力压裂中，井筒的摩阻对压裂效果有很大的影响。

当井筒中的摩阻较大时，其会阻碍压裂液的流动，从而影响压裂效果。

2.径向井水力压裂摩阻的计算公式（1）压降计算公式压降计算公式可用于计算径向井水力压裂中井筒内压降的大小。

其计算公式为：△P=ρQ^2 L/2 f D^5其中，△P为井筒内的压降；ρ为压裂液的密度；Q为压裂液的流量；L为井筒长度；f为管道阻力系数；D为管道的直径。

（2）摩擦力计算公式摩擦力计算公式可用于计算径向井水力压裂中管道内的摩擦力大小。

其计算公式为：f=4f_0 [1+γ(ρ_1/ρ_0)]其中，f为管道阻力系数；f_0为干管道的阻力系数；γ为管道内流体的层流系数；ρ_1为压裂液的密度；ρ_0为管道内介质的密度。

3.结论通过分析径向井水力压裂中的摩阻影响因素，可以发现影响压裂效果的因素有很多，而计算公式的应用也非常复杂。

因此，在实际操作中，需要加强对径向井水力压裂摩阻影响因素的研究，进一步完善计算公式，从而科学地指导径向井水力压裂的实施，为油气田的高效开发做出贡献。

*川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算摘要：以降阻比法为基础，分别对有机硼交联(HPG)压裂液的前置液、携砂液的沿程管柱摩阻计算方法进行分析，结合川西地区部分井压裂施工现场的施工数据，对管柱摩阻计算公式进行修正改进后，提高了压裂施工设计和数值模拟中摩阻参数计算的准确性；同时用计算机程序实现了施工过程管柱沿程摩阻的计算，可用于模拟压裂施工全过程的摩阻计算。

对四川川西地区以油管方式注入井的水力压裂施工设计及现场施工过程中井底压力的分析具有重要意义。

关键词：压裂施工；降阻比；管柱摩阻；公式；计算前言压裂施工管柱沿程摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计过程，是确定井底压力的必要数据，也是压裂施工成功与否的主要因素。

在实际压裂设计中，大多数采用经验估计法对管柱的摩阻损失进行计算，往往不能准确地预测实际摩阻，尤其不能模拟压裂施工整个过程的实际摩阻值。

管柱的摩阻计算单纯的从流变学和水力学的角度去计算，目前还不能被实际应用。

文章以降阻比法为基础，分别就HPG压裂液、相应的携砂液沿程管柱摩阻计算方法进行分析对比，并结合川西地区大部分压裂井的现场施工数据，对压裂液的沿程摩阻有关计算公式进行改进，实现压裂施工全过程摩阻计算的计算机程序化。

实例计算表明，改进后的摩阻计算公式以及压裂施工过程摩阻计算结果与现场实际数据有较高的符合率，可以用于川西地区压裂施工过程摩阻的模拟计算。

1 压裂液摩阻的计算Lord和MC Gowen等人[1,2]利用其他人的实验资料提出了计算溶胶及混砂液摩阻的方法。

采用延迟交联技术，使交联HPG与HPG溶胶在井筒中的摩阻相差不大，因此，Lord等人仍用溶胶的数据提出了一个降阻比（δ）的概念：? ? ? ? ? ? ? ? （1）式中：(△Pf)0为清水的摩阻损失，MPa；(△Pf)P为压裂液的摩阻损失，MPa。

清水的摩阻损失可以用经典水力学雷诺数与摩阻系数关系进行计算，或者同样采用Lord等人提出的回归公式：? ? （2）式中：D为压裂油管柱的内径，mm；Q为施工过程泵注排量，m3/min；H为油管长度，m。

液态CO2压裂施工管柱摩阻计算与分析
郑维师;宋振云;苏伟东
【期刊名称】《钻采工艺》
【年(卷),期】2017(40)6
【摘要】液态CO2加砂压裂技术作为一种前沿的无水压裂技术,国内现场试验不断取得重要进展,液态CO2压裂施工管柱沿程摩阻计算也逐渐显现其重要性.通过矿场试验,验证了S.M.Campbell等人液态CO2压裂液摩阻计算图版,得到了易于工程应用的拟合计算公式.与Lord等人的清水摩阻计算模型比较,为液态CO2压裂液摩阻快速评价取得直观认识.
【总页数】3页(P53-55)
【作者】郑维师;宋振云;苏伟东
【作者单位】川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室
【正文语种】中文
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压裂施工中摩阻计算压裂施工是一种在井下用高压液体将岩石破碎并产生裂缝的技术，它被广泛应用于石油和天然气开采中。

摩阻是决定压裂施工效果的重要参数之一，它是指在施工过程中液体通过裂缝时受到的摩擦力。

本文将详细介绍压裂施工中摩阻的计算方法。

在压裂施工中，液体通过裂缝时，会受到岩石颗粒之间的摩擦力的阻碍。

这种摩擦力可以分为两个部分：内摩阻和外摩阻。

内摩阻是指液体在裂缝内摩擦产生的阻力，它主要受到岩石颗粒之间的相互作用力的影响。

而外摩阻是指液体通过裂缝口时受到的摩擦力，它主要受到裂缝口周围表面的摩擦力的影响。

在计算摩阻时，首先需要确定液体流经的裂缝的长度和宽度。

裂缝的长度可以通过地震波及测井等技术来确定，而裂缝的宽度则需要通过压裂实验来得到。

根据实际情况，通常认为宽度为5-10微米。

在计算内摩阻时，需要考虑岩石颗粒之间的相互作用力。

这个相互作用力可以通过公式F=μN得到，其中F为摩擦力，μ为摩擦系数，N为岩石颗粒之间的接触力。

一般情况下，μ的值约为0.5-1.0。

接着，可以根据摩擦力的大小来计算流体在裂缝内的摩阻。

在计算外摩阻时，需要考虑裂缝口周围表面的摩擦力。

这个摩擦力可以通过公式F=μN得到，其中F为摩擦力，μ为摩擦系数，N为承载力。

一般情况下，μ的值约为0.2-0.6、接着，可以根据摩擦力的大小来计算流体在裂缝口的摩阻。

在计算完内摩阻和外摩阻之后，可以将它们相加得到总的摩阻。

这个总的摩阻可以用公式F=F1+F2得到，其中F1为内摩阻，F2为外摩阻。

根据总的摩阻的大小，可以进一步评估压裂施工的效果。

需要注意的是，在实际应用中，摩阻的计算需要考虑到多个因素的影响，包括岩石的性质、压裂液的性质、裂缝的几何形状等。

同时，还需要根据实际情况进行准确的数据采集和分析，以获得更精确的摩阻计算结果。

在总结中，压裂施工中的摩阻计算是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素的影响。

通过合理选择计算方法和准确的数据采集，可以更好地评估压裂施工的效果，为开采石油和天然气提供参考。

直井油管内压裂液流动摩阻计算方
法
直井油管内压裂液流动摩阻计算方法，是根据流体在管道内的流动特性，利用定性描述的流体动力学原理，结合水力学定律，将流体摩阻降至最低。

1、流体摩阻原理：流体通过管道内部时，会受到管壁的抵抗，形成摩阻，从而降低流体的流速，减少流量，降低能量消耗。

2、改善流体摩阻的方法：
（1）对管道内壁施加一定外力，如磨毛等，使管内表面光滑，降低摩阻；
（2）采用不同形状的管道，如圆管、椭圆管等，来减少流体摩阻；
（3）采用不同的流体，如聚乙烯（PVC）、聚氯乙烯（CPVC）、聚丙烯（PP）等，来减少流体摩阻；
（4）控制流体流速，降低摩阻；
（5）采用离心式水泵、涡轮式水泵等，提高流体压力，降低摩阻；
（6）采用添加剂，如洗涤剂、溶剂等，可以达到减少摩阻的效果；
（7）采用鼓风等技术，增加流体的动能，减少摩阻；
（8）采用加压技术，增加流体的压力，减少摩阻；
3、直井油管内压裂液流动摩阻计算方法：
（1）先确定管道的外径、管道内壁材料、流体流速等参数，并根据实际情况求出流体摩阻系数；
（2）根据流体动力学原理，计算流体流动摩阻力；
（3）根据水力学定律，计算流体的静压力；
（4）根据实际情况，求出油管内压裂液的流动摩阻。

常用单位及换算一、公英制单位换算二、氮的有关理化参数及单位换算（一）氮的有关理化参数标准大气压下沸点：-196℃标准大气压下液氮沸点：0.81 g/cm321.1℃(70℉)，标准大气压下氮气密度：32.863g/cm30℃，标准大气压下氮气密度：1.25Kg/标m3（二）液氮、氮气计量单位换算气应用方面的惯用单位，其标准状态为1标准大气压，21.1℃压裂酸化常用公式一、温度的换算℃—摄氏度 ℉—华氏度 K —开尔文二、运动粘度和动力粘度的换算η－动力粘度；ρ－密度；ν－运动粘度三、盐酸的重量百分浓度与密度值的转换(经验公式)γ=（ρ-1）×2×100％γ－重度百分比，％； ρ－密度，g/cm 3四、配1m 3稀酸需用的浓盐酸量：Q －浓盐酸用量，kg ；ρ－稀盐酸密度，g/cm 3； X －稀盐酸浓度（重度百分比），％； Z －浓盐酸浓度（重度百分比），％；五、降低盐酸浓度需清水量Q 1－清水用量，t ；Q 0－已配酸量，t ； X －已配酸液浓度，(重度百分比)，％； Z －施工用酸液浓度，(重度百分比)，％；六、提高稀酸液浓度，需加浓盐酸量 3259)32(95+=-=C F F C21γρ+=ZX Q ρ1000=⎪⎭⎫⎝⎛-=101Z X Q Q CZ ZX Q Q --=0215.273)67.459(95+=+=C K F K ρηννρη==Q2－浓盐酸用量，t；Q0－已配酸液，t；C－浓盐酸浓度，(重度百分比)，％；Z－施工用酸液浓度，(重度百分比)％；X－已配酸液浓度，(重度百分比)，％七、破裂压力P B＝P W＋P H－P fP B－破裂压力，MPa；Pw－井口压力,MPa；P H－静液柱压力，MPa；P f－摩阻，MPa;八、闭合压力Pε=P I+P H-P SPε－闭合压力，MPa；P I－瞬时关井压力，MPa；P H－静液柱压力，MPa；P S－地层压力，MPa；九、水马力Ｗ＝22.34×P1×Q1＝0.0245×P2×Q2Ｗ－水马力，hhp；P1－泵压, MPa；Q1－排量,m3/min；P2－泵压, Psi；Q2－排量,bpm十、添加剂的质量体积比γ＝m/v×100%γ-质量体积比,%； m－添加剂质量,t；v－体积，m3压裂酸化实用摩阻计算一、油、套管中流体介质的摩阻计算公式当Re ≤2000时λ=Re64当Re ＞2000时二、连续油管中流体介质的摩阻计算公式ε=0.0000457dQ μπρ6104Re ⨯=41Re3164.0-=λ520009.0d Q L Pf ρλ=d Q μπρ6104Re ⨯=169.0]})27.0()Re 7(1[457.2{dLn A ε+=1212312])(1)Re 8[(B A b f++=16)Re37530(=B 52007.0d LQ f Pf b =三、有关符号说明：μ—粘度，单位：厘泊；ε—粗糙度，单位：m；Ｑ—流量，单位：m3/min；R e—雷诺数；ρ—密度，单位：g/cm3；λ—阻力系数；d —管径，单位：m；Pf—摩阻损失；L —井深，单位：m；F—阻力系数。