钻头水力参数计算表

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×C1Psur---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×d2V1-------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×C4V1c -------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×d2④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/d4.82P 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);C3、C6------与单位有关的系数。

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×C1Psur---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×d2V1-------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×C4V1c -------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×d2④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/d4.82P 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);C3、C6------与单位有关的系数。

钻头水利参数计算公式：1、欧阳家百（2021.03.07）2、 钻头压降：dc QP eb 422827ρ= （MPa ）3、冲击力：V F Q j02.1ρ= (N)4、 喷射速度：dV eQ201273=(m/s)5、 钻头水功率：d c QN eb 42305.809ρ= （KW ）6、比水功率：DNN b 21273井比＝ (W/mm 2)7、 上返速度：D DV Q221273杆井返＝- （m/s ）式中：ρ－钻井液密度 g/cm 3Q－排量 l/sc －流量系数，无因次，取0.95～0.98de －喷嘴当量直径 mmd d d de 2n 2221+⋯++= d n ：每个喷嘴直径 mmD 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm全角变化率计算公式：式中：a ∂b ∂ －A 、B 两点井斜角；a ϕb ϕ －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：1.12510ν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：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 KPP b b ccc K 223T 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 2σs ：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) dR d R cm cnp =（压力系数） 式中：T –钻时 min/m N –钻盘转数 r/minW －钻压 KN D －钻头直径 mmR n －地层水密度 g/cm 3 R m －泥浆密度 g/cm 3压漏实验：1、 地层破裂压力梯度：HP G Lm f 10008.9+=ρ KPa2、 最大允许泥浆密度：HP Lm 102max +=ρρg/cm 3为安全，表层以下[]06.0max-=ρρm g/cm 3技套以下[]12.0max-=ρρmg/cm 33、 最大允许关井套压：[]8.01000'max ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=gH m R a P P ρρ式中：P L －漏失压力（MPa ） P R －破裂压力（MPa ）ρm－原泥浆密度（g/cm 3） H －实验井深（m ） ρ'm ax－设计最大泥浆密度（g/cm 3） 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%×表层套管下深（m ）/10 MPa 技术套管[Pa]=18.5%×技术套管下深（m ）/10 MPa 地层破裂压力梯度：HP G RR 1000=KPa/m最大允许关井套压：8.000981.01000max ⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=H H G P R a 套套ρ Mpa 最大允许钻井液密度：81.9'max G R=ρ－0.06 (表层)81.9'maxG R=ρ－0.12 （技套）套管在垂直作用下的伸长量：10724854.7-⨯-=∆LmL ρ式中：ρm －钻井液密度 g/cm 3L ∆ －自重下的伸长 m L －套管原有长度 m 套管压缩距：()ρρmL LLE L 总钢固自-⨯=∆10式中：L ∆ －下缩距 m L 自 －自由段套管长度 mL固－水泥封固段套管长度 m L 总 －套管总长 mρ钢 －钢的密度 7.85g/cm 3ρm－钻井液密度 g/cm 3E －钢的弹性系数 （2.1×106kg/cm 3）泥浆有关计算公式：1、加重剂用量计算公式：()rr r r r 重加原重原加加－＝-V W式中：W 加 －所需加重剂重量 吨V 原－加重前的泥浆体积 米3r 原、r 重、r 加 －加重前、加重后、加重材料比重 g/cm 32、泥浆循环一周时间：QT V V60柱井-=式中：T －泥浆循环一周时间 分 V 井、V 柱 －井眼容积、钻柱体积 升 Q －泥浆泵排量 升/秒 3、井底温度计算公式：1680HT T += 式中：T 、T 0 －井底、井口循环温度 o C H －井深 米4、配制泥浆所需粘土和水量计算：粘土量()rr r r r 水土水泥泥泥土－＝-V W 水量 r土土泥水－＝W V Q式中：W 土 －所需粘土的重量 吨 V 泥 －所需泥浆量 米3r 水、r 土、r 泥 －水、土和泥浆的比重 g/cm 3 Q 水 －所需水量 米35、降低比重所需加水量： ()r rrr r 水稀水稀原原水＝--V Q式中：Q 水 －所需水量 米3 V 原 －原泥浆体积 米3r 原、r 稀、r 水 －原泥浆、稀释后泥浆和水的比重 g/cm 3。

渤海石油实业公司BHTCC 井 名BZ25-1-D 井 别生产井井眼内径(mm)311.15317.90钻井液密度(g/cm 3)1.24排量(l/s)40.53地面管汇磨阻系数0.4463钻杆外径(mm)140 mm 钻杆内径(mm)108.6钻杆长度(m)2600.00喷嘴1直径（inch ）(mm)2419.05加重钻具外径(mm)127 mm 加重钻具内径(mm)76.2加重钻具长度(m)367.00喷嘴2直径（inch ）(mm)2419.05钻铤外径(mm)177.8钻铤内径(mm)71.4钻铤长度(m)41.00喷嘴3直径（inch ）(mm)2419.05套管鞋深(m)760喷嘴流量系数0.95钻头深度（m）3008喷嘴4直径（inch ）(mm)00泵速(spm)106缸套尺寸(mm)180缸套冲程(mm)310.0097.00%机械钻速ROP(m/h)0.3岩屑密度(g/cm3) 2.65完钻井深PBTD(m)30081.006.43 4.385.018.890.7710.120.450.670.170.630.080.640.360.791.54855.06714.0019.8214.273.优选喷嘴计算总循环压耗Pt(Mpa)马达负载压耗Pm(Mpa)工作泵压Pm1(Mpa)钻头压耗Pb(Mpa)喷嘴总面积A(mm 2)液流的喷射速度(m/s)加重钻杆@裸眼循环压耗Pp(Mpa)加重钻杆@裸眼平均流速V i (m/s)加重钻杆@裸眼临界流速Vic(m/s)钻铤@裸眼循环压耗Pp(Mpa)钻铤@裸眼平均流速V i (m/s)钻铤@裸眼临界流速Vic(m/s)钻杆@套管平均流速V i (m/s)钻杆@裸眼循环压耗Pp(Mpa)钻杆@裸眼平均流速V i (m/s)钻杆@裸眼临界流速Vic(m/s)钻杆@套管循环压耗Pp(Mpa)钻杆@套管临界流速Vic(m/s)水力参数计算表地面管汇压耗Psur (Mpa)钻杆内循环压耗Pp(Mpa)加重钻杆内循环压耗Pp(Mpa)钻杆内临界流速Vic(m/s)加重钻杆内临界流速Vic(m/s)泵效2. 水力参数计算钻井液塑性粘度(mPa.s)钻铤内循环压耗Pp(Mpa)套管内径(mm)钻杆内平均流速V i (m/s)加重钻杆内平均流速V i (m/s)钻铤内平均流速V i (m/s)钻铤内临界流速Vic(m/s)6.钻屑浓度与有效钻井液密度。

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 4P 基B 1P 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m31。

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 2.992.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。

钻井常⽤计算公式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nQO+QB4PP地B2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 4.274.承受很⼤负荷和冲击⼒的⼩基墩。

连续油管钻井水力计算实例分析一、计算原始参数CT 规格："7873 4.8(20.188")3500mm m φ⨯⨯⨯，级别CT80。

滚筒尺寸（底径x 内宽x 轮缘）：260024504200mm φφ⨯⨯采用老井加深工艺，原井筒1500m （5-1/2”和7”套管）加深钻井1000m 和2000m ，参考大量实例，钻头采用4-3/4”和6-1/8’牙轮钻头或PDC 钻头，螺杆马达采用3-3/4”和4-3/4”规格。

钻井液采用清水和一种水基泥浆（ULTRADRIL 钻井液），其流体参数为： ρl =1180kg/m 3，n=0.52564，k=0.8213Pa.s n ，粘度为45.5mPa.s 。

针对现场试验的辽河油田，根据文献，其砂岩岩石的密度按平均值2.3g/cm 3进行计算，若为中粗砂，粒度直径为0.25mm 。

下面将依据前期的计算模型分别计算对比。

二、泵压计算P P P P P P P =∆+∆+∆+∆+∆+∆泵工具CT 直管汇钻头环空CT 盘（一）管内压降计算模型CT 内流体的摩阻损失通常表示为压力降低的形式，即：22f L v P f dρ∆=中L 和d 分别是管长和管径，v 是管内的平均速度，f 是范宁Fanning 摩擦因子，它与流体的雷诺数、管壁的粗糙度等因素有关。

（二）清水（牛顿流）介质管内摩阻计算 1.雷诺数计算及狄恩数计算e R d N ρνμ=式中，N Re 为雷诺数，无量纲；ρ为液体密度，kg/m 3；ν为循环介质在管路中的平均流速，m/s ；d 为模拟连续油管内径，m ；μ为牛顿流体的动力粘度，Pa*s ； 带入清水数据，得到雷诺数为202031。

狄恩数(Dean)是研究弯管流动阻力的基本无量纲数：De N N =其中r 0为连续油管内径，R 为连续油管弯曲半径，N Re 为雷诺数。

原井筒1500m 加深钻井2000m 和1000m 时，剩余在盘管滚筒上的管长分别为0m 和1000m ，则两种情况下连续油管弯曲半径R 的计算如下：R 1=R 0=B/2=2.6/2=1.3m 其中B 为滚筒底径（筒芯直径） 每层排数M=2450/78=31.41 圆整取31。

钻头水力参数的设计1.变量说明Va——假定环空返速Dh——钻头直径Dp——钻杆直径C——流量系数Kg——地面管汇B——常数dpi——钻杆内径Lp——钻杆长度upv ——钻井液塑性黏度ed ——钻井液泥浆密度Lc ——钻挺长度dci ——钻挺内径dc ——钻挺外径Pr ——额定泵压Ps ——实际泵压Qmin ——最低排量Kpi ——钻杆内耗系数Kci ——钻挺内耗系数Kca ——钻挺环空系数Kpa ——钻杆环空系数Kl ——循环压耗系数Qopt——最优排量Kp——钻杆压耗系数m ——单位钻杆长度的压耗系数Kc ——钻挺压耗系数a ——常数Dpc ——第一临界井深Dpa ——第二临界井深Qs ——泵的实际排量pl ——整个循环系统的压耗系数Pba ——假定钻头水功率A0 ——喷嘴截面积Pb——假定钻头水功率Ps ——实际泵压Nb ——实际钻头功率Ns ——实际泵功率V0——实际环空返速Kv ——常数Kf ——常数Fj ——射流冲击力Pb ——实际钻头水功率2.编程Private Sub Command1_Click()Va = 0.8Dh = 21.59Dp = 17.78C = 0.98Kg = 0.00107B = 0.51655dpi = 10.86Lp = 3880upv = 0.0047ed = 1.64Lc = 120dci = 7.14dc = 17.78pr = 16.5Ps = 14.85Qr = 35.4Qmin = 0.1 * 3.14 * (Dh ^ 2 - Dp ^ 2) * Va / 4Kpi = (ed ^ 0.8 * upv ^ 0.2 * Lp * B) / (dpi ^ 4.8)Kci = (ed ^ 0.8 * upv ^ 0.2 * Lc * 0.51655) / (dci ^ 4.8)Kca = ed ^ 0.8 * upv ^ 0.2 * Lc * ((0.57503) / ((Dh - dc) ^ 3 * (Dh + dc) ^ 1.8))Kpa = ed ^ 0.8 * upv ^ 0.2 * Lp * ((0.57503) / ((Dh - dc) ^ 3 * (Dh + dc) ^ 1.8))Kl = Kg + Kpi + Kci + Kca + KpaQopt = (Ps / (2.8 * Kl)) ^ (1 / 1.8)If Qopt < Qmin ThenQs = QminElseIf Qopt > Qr ThenQs = QrElseQs = QoptEnd Ifpl = Kl * Qs ^ 1.8Pb0 = Ps - plA0 = ((ed * Qs ^ 2) / (20 * C ^ 2 * Pb0)) ^ (0.5)Pb = (ed * Qs ^ 2) / (2 * C ^ 2 * A0 ^ 2)Text1.Text = PbPs = Pb + plText2.Text = PsNb = Pb * QsNs = Ps * QsText3.Text = NbText4.Text = NsRj = Nb / NsText5.Text = RjVa = 0.1 * Qs * 4 / (3.14 * (Dh ^ 2 - Dp ^ 2)) Text6.Text = VaKv = 10 * C * ((20 / ed) ^ 0.5)V0 = Kv * (Ps - pl) ^ 0.5 * 0.001Text6.Text = V0Kf = (C * (20 * ed) ^ 0.5) / 100Fj = Kf * Qs * (Ps - pl) ^ 0.5Text7.Text = Fjrwj = Nb / (A0 * 10000)Text8.Text = rwjEnd SubPrivate Sub Command2_Click()Text1.Text = ""Text2.Text = ""Text3.Text = ""Text4.Text = ""Text5.Text = ""Text6.Text = ""Text7.Text = ""Text8.Text = ""End Sub。

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×C1Psur---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×d2V1-------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×C4V1c -------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×d2④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/d4.82P 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);C3、C6------与单位有关的系数。