一种压裂液管柱摩阻求取方法

压裂施工管柱摩阻计算苏权生摘 要：压裂施工管柱摩阻计算对压裂施工过程中压力波动判断和压后净压力拟合具有重要意义。

目前对压裂液在层流状态下的摩阻计算比较成熟，计算结果可信度高，但对压裂液在紊流状态下性质还未找出一定的规律，摩阻计算结果误差较大。

本文以降阻比法为基础进行压裂管柱摩阻计算，通过理论计算与现场实测数据进行对比分析，提高计算精度。

关键词： 管柱摩阻 紊流 降阻比 计算精度压裂管柱摩阻计算是压裂施工过程中压力变化判断的基础，是进行井底压力和裂缝净压力计算的关键。

在实际压裂设计中经常采用经验估计法对管柱摩阻进行粗略计算，往往不能准确地预测实际管柱摩阻。

本文以降阻比法为基础，分别对HPG 压裂液的前置液、携砂液沿程管柱摩阻进行理论计算，并结合胜利油田现场施工井的实际数据进行对比分析，对影响管柱摩阻计算的影响因素进行修正，提高理论计算和现场施工数据的一致性，形成适合胜利油田压裂施工管柱摩阻计算的相关计算程序。

1、降阻比管柱摩阻计算Lord 和MC Gowen 等人在前人研究的基础上提出了HPG 压裂液前置液，携砂液摩阻计算的新方法，称为降阻比法，其基本原理是在相同条件（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，用公式表示为:wf p f P P )()(∆∆=δ (1)式中：p f P )(∆：压裂液摩阻，Mpa ；w f P )(∆：清水摩阻，Mpa ；δ：降阻比系数,无单位。

1.1 清水摩阻计算从公式（1）可以看出，降阻比法要首先计算清水摩阻，且其值的准确性对压裂液摩阻计算有较大的影响，水力学中伯拉休斯清水摩阻计算式:L Q D P ***10*779.775.175.461--=∆ (2)式中： 1P ∆：清水摩阻，Mpa ； D ：管柱内径，m ； Q ：施工排量m 3/s ； L: 管柱长度，m ；用车古201井数据进行清水摩阻验证，车古201井酸化施工管柱为Φ73mm 光油管，下深4505m ，施工前用20m 3清水正洗井降温，排量1.5m 3/min ，测得沿程管路摩阻为31Mpa ，用公式(2)计算管柱摩阻值为30Mpa ，计算值与实际值误差3.2%。

压裂施工中摩阻计算-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII*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。

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。

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第4章管柱的摩阻扭矩计算●摩阻扭矩计算概述●摩阻扭矩计算的软模型●摩阻扭矩计算的一般步骤一、摩阻扭矩计算概述●随着水平井、大位移井等大斜度定向井的出现，摩阻扭矩问题逐渐被人们认识和重视；●大斜度井的突出特点是水平位移较大，且大部分井段井斜超过60°，这使得在钻进、起下钻和下套管等作业过程中摩阻扭矩问题非常突出；●摩阻扭矩过大，轻则会增加施工难度，延长钻井作业时间，重则使钻井作业无法进行，导致井眼提前完钻或报废。

1. 摩阻扭矩的主要危害●钻柱起钻负荷很大，下钻阻力很大；●滑动钻进时加不上钻压，钻速很低；●旋转钻进时扭矩很大，导致钻柱强度破坏；●钻柱与套管摩擦，套管磨损严重，甚至被磨穿；●套管下入困难，甚至下不到底。

2. 摩阻扭矩计算的主要模型●现有的摩阻扭矩计算模型主要有三种，软模型、硬模型和有限元模型；●不管哪种计算模型其核心都是通过合理地假设以便求出管柱与井壁的接触正压力，从而求出摩阻扭矩；●软模型和硬模型都假设管柱与井眼轴线形状一致，且与井壁连续接触，虽然硬模型考虑了管柱的刚性对摩阻扭矩的影响，但其计算精度有时还不如软模型，因为管柱刚性与“管柱与井眼轴线形状一致”是不符合实际情况的；●有限元模型假设与实际很接近，精度高，但计算困难。

二、摩阻扭矩计算的软模型1. 软模型的基本假设●管柱类似于软绳，其刚性很小，可以忽略；●管柱与井眼轴线形状完全一致，且与井壁连续接触；●井壁为近似刚性的；● 忽略管柱和井眼局部形状如钻杆接头、扶正器、井径扩大等对摩阻扭矩的影响； ● 忽略钻柱动态因素的影响。

2. 软模型的计算思路● 根据井眼轨迹测斜数据或分点计算数据将管柱分为相应的计算单元(微元)；● 对于每个微元来说，它的单位长度的浮重是已知的，只要知道微元的下端轴向力就可以计算出该微元的接触正压力、摩阻摩扭和上端轴向力；● 最下面一个微元的下端轴向力就是钻压或为零，这样自下而上逐个微元进行计算就可以计算出整个管柱的摩阻扭矩和大钩载荷。

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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3.川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算
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5.液态 CO2压裂管流摩阻特征实验研究
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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。