2021年压井液密度及材料计算
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压井计算公式1.静液压力:P=ρ H MPa ρ-密度g/cm3;H-井深 m。
例:井深3000米,钻井液密度1.3 g/cm3,求:井底静液压力。
解:P=**3000= MPa2,压力梯度:G=P/H=ρ kPa/m =ρMPa;例:井深3600米处,密度1.5 g/cm3,计算井内静液压力梯度。
解:G=*==kPa/m3.最大允许关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρm) MPa H—地层破裂压力试验层(套管鞋)垂深,m。
Ρm—井内密度 g/cm3例;已知密度1.27 g/cm3,套管鞋深度1067米,压力当量密度1.71 g/cm3,求:最大允许关井套压解; Pamax =(-)*1067= MPa4.压井时(极限)关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρ压)MPa Ρ压—压井密度 g/cm3 (例题略)5.溢流在环空中占据的高度hw=ΔV/Va mΔV—钻井液增量(溢流),m3;Va—溢流所在位置井眼环空容积,m3/m。
6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm- (Pa-Pd)/ hw g/cm3;ρm—当前井内泥浆密度,g/cm3;Pa —关井套压,MPa;Pd —关井立压,MPa。
如果ρw在~0.36g/cm3之间,则为天然气溢流。
如果ρw在~1.07g/cm3之间,则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在~1.20g/cm3之间,则为盐水溢流。
7.地层压力 Pp =Pd+ρm gHPd —关井立压,MPa。
ρm—钻具内钻井液密度,g/cm38.压井密度ρ压=ρm+Pd/gH9、(1)初始循环压力 =低泵速泵压+关井立压注:在知道关井套压,不清楚低泵速泵压和关井立压情况下,求初始循环压力方法:(1)缓慢开节流阀开泵,控制套压=关井套压(2)排量达到压井排量时,保持套压=关井套压,此时立管压力=初始循环压力。
(2)求低泵速泵压:(Q/Q L)2=P/P L例:已知正常排量=60冲/分,正常泵压=,求:30冲/分时小泵压为多少解:低泵速泵压P L=(60/30)2= MPa10.终了循环压力= (压井密度/原密度)X低泵速泵压(一)注:不知低泵速泵压,求终了循环压力方法:(1)用压井排量计算出重浆到达钻头的时间,此时立管压力=终了循环压力。
1、确定压井液密度:是根据油层压力而定,现场有两种方法,一是选用压井液柱压力的1.1-1.15倍,即: P 液柱=(1.1-1.15)P 油层 而 P 液柱=Hr/100故 r=100(1.1-1.15)P 油层/H式中:r —压井液密度 克/厘米3 ; P 油层—油层压力 兆帕; H —油层中部深度 米。
二是按井筒液柱压力高于油层压力K(一般K=1-1.5MPa)而定压井液密度, 即:r=100(P 油层+K) /H 式中符号意义同上。
利于保护油层,压井达到压而不死,压而不喷,现场上多用第二种计算方法。
2、压井液用量:(1)理论计算:V=K.g.HV —压井液总量(m3)g —每米套管容积(m3/m ) H —油井深度(m)K —附加系数,取1.5-4Π –圆周率 3.1416 D —套管直径(m)H —1米高度,即H=1(m)(2)近似计算:V=D2/2式中:V —每1000米内套管容积m3 D —管线直径 英寸3、SCY 压井液配制表序号 密度g/cm 3PZ g/cm 3FAAg/cm 3加重剂g/cm 3成本元/m 3备注1 1.05 15 3 81.8 150.13 工业NaCl2 1.1 153 168.8 180.58 3 1.15 15 3 261.3 212.964 1.2 20 4 520 598.8 工业CaCl25 1.25 20 4 696.4 746.986 1.3 20 4 900 9187 1.35 25 6 1137.5 11868 1.4 25 6 1418.2 1421.79 9 1.45 25 6 1755 1704.7 10 1.52562166.72050.53SCY压井液配制表关于压井液密度的讨论计算一、若采用CaCl 2、Na Cl ,混合配置密度为1.3g/cm 3的压井液 计算如下: 1、1m 3水1000Kg ;2、所需CaCl 2 900 Kg ;3、则,1100090010003.1x ++=,5.4611=x , 所以,900 Kg CaCl 2是461.5L ;4、Na Cl 配置压井液的最高密度1.15g/cm 3,1m 3水所需NaCl 是263.1 Kg ,所以210001.263100015.1x ++=,7.962=x ,所以,263.1 Kg NaCl 是461.5L ; 5、若配置1.3g/cm 3的混合压井液1m 3时,所需NaCl 是263.1 Kg ,则,CaCl 2是636.9 Kg (326.6L ); 6、所以,混合液的密度3/33.16.3267.9610009001000cm g =+++=ρ,增加了2.3%。
井控公式1.静液压力:P=0.00981ρ H MPa ρ-密度g/cm3;H-井深 m。
例:井深3000米,钻井液密度1.3 g/cm3,求:井底静液压力。
解:P=0.00981*1.3*3000=38.26 MPa2,压力梯度: G=P/H=9.81ρ kPa/m =0.0098ρMPa;例:井深3600米处,密度1.5 g/cm3,计算井静液压力梯度。
解:G=0.0098*1.5=0.0147MPa=14.7kPa/m3.最大允许关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρm)0.0098H MPa H—地层破裂压力试验层(套管鞋)垂深,m。
Ρm—井密度 g/cm3例;已知密度1.27 g/cm3,套管鞋深度1067米,压力当量密度1.71 g/cm3,求:最大允许关井套压解; Pamax =(1.71-1.27)0.0098*1067=4.6 MPa4.压井时(极限)关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρ压)0.0098H MPaΡ压—压井密度 g/cm3 (例题略)5.溢流在环空中占据的高度 hw=ΔV/Va mΔV—钻井液增量(溢流),m3;Va—溢流所在位置井眼环空容积,m3/m。
6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm- (Pa-Pd)/0.0098 hw g/cm3;ρm—当前井泥浆密度,g/cm3;Pa —关井套压,MPa;Pd —关井立压,MPa。
如果ρw在0.12~0.36g/cm3之间,则为天然气溢流。
如果ρw在0.36~1.07g/cm3之间,则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在1.07~1.20g/cm3之间,则为盐水溢流。
7.地层压力 Pp =Pd+ρm gHPd —关井立压,MPa。
ρm—钻具钻井液密度,g/cm38.压井密度ρ压=ρm+Pd/gH9、(1)初始循环压力 =低泵速泵压+关井立压注:在知道关井套压,不清楚低泵速泵压和关井立压情况下,求初始循环压力方法:(1)缓慢开节流阀开泵,控制套压=关井套压(2)排量达到压井排量时,保持套压=关井套压,此时立管压力=初始循环压力。
压井液密度计算中若干问题讨论压井液密度的确定应以钻井资料显示最高地层压力系数或实测地层压力为基准,再加一个附加值。
附加值可选用下列两种方法之一确定:1.油水井为0.05-0.1g/cm3;气井为0.07-0.15 g/cm32.油水井为1.5-3.5MPa;气井为3.0-5.0 MPa具体选择附加值时应考虑:地层孔隙压力大小、油气水层的埋藏深度、钻井时的钻井液密度、井控装置等。
一、补孔作业后,根据测压资料确定压井液密度的选择1、密度选择方法1:ρ=100(P油层+P附加)/Hρ---压井液密度(g/cm3)P油层—静压或当前地层压力MPaP附加—附加压力(1.5-3.5MPa)H---油层中部深度2、密度选择方法2:ρ=100[P油层+P附加-G(H-h)]/hρ---压井液密度(g/cm3)P油层—静压或当前地层压力MPaP附加—附加压力(1.5-3.5MPa)H---油层中部深度h—实际压井深度G—压力梯度3、密度选择方法3:ρ=K压力系数(或当量密度)+ ρ附加密度ρ附加密度:油水井为0.05-0.1g/cm3;气井为0.07-0.15 g/cm34、密度选择方法4:ρ=102*P油层*K/HP油层—静压或当前地层压力MPaH---油层中部深度K---安全压力系数(原井下解散前:油水井1.05,气井1.1,目前待定)二、未补孔井或起下管作业过程中,需压井时,确定压井液密度ρ=100[P油层+P井口+P附加-G(H-h)]/hρ---压井液密度(g/cm3)P油层—静压或当前地层压力MPaP附加—附加压力(1.5-3.5MPa)H---油层中部深度h—实际压井深度G—压力梯度注:压井液密度公式使用中应考虑的问题1)静压或原始地层压力值来源的可靠性及其偏差2)油气井能量的大小,产能大则多取,产能小则少取3)生产状况,油气比高的井多取,低的井少取;注水开发见效的井多取,反之少取;4)修井施工内容、难易程度与时间长短,作业难度大、时间长的井多取,反之少取;5)大套管多取,小套管少取;6)井深,井深多取,井浅少取;7)密度在 1.5g/cm3以下时,附加压力不超过0.5 MPa;密度在1.5g/cm3以上时,附加压力不超过1.5 MPa。
一、压井液密度:HKP =ρ╳100 ρ:压井液密度(g/cm 3)、K :系数(1.1~1.15)、 P :地层压力(Mpa ) H :油层中部深度(m )。
二、压力梯度:K =1212H H P P -- K :压力梯度(Mpa/m)、 P 1:第一点压力(Mpa )、 P 2:第一点压力(Mpa )、H 1:第一次深度(m )、H 2:第二次深度(m )。
三、渗透率由(达西定律)Q =L P KA μ∆得: K=P A L Q ∆μ K :渗透率(毫达西μm 2)、 Q :流量(cm 3/s )、L :岩石长度(cm )、 A :岩石截面积(cm 2)、P ∆:两端压差(Mpa )、 μ:原油粘度(mpa/s)。
四、卡 点: L=K λ÷P 系数的计算:K =2.1 X 1 04 X 4π(D 2—d 2) L :卡点深度(m )、 K :系数(21/2油管2450、27/8钻杆3800)λ:平均伸长量(cm )、P :平均拉力(KN )。
D :外径(换算单位cm )、d :内径(换算单位cm )。
五、注灰类: 1、水泥浆:V=G )(211ρρρρρ-- 2、干 灰: G=V 1ρρρρρ--12 3、清 水: Q=V -1ρG4、顶替量:V 顶=(H -VoV )V '+V 附 V :水泥浆量(L )、G :干灰量(kg )、ρ:清水密度(kg/dm)、 ρ1:干灰密度(kg/dm)、ρ2:水泥浆密度(kg/dm)。
Q :清水量(L ) V 顶:顶替量(L )、 H :油管长度(m)、 V :灰量(L/m)、 V o :环空容积(L/m)、 V ':油管容积(L/m)、 V 附:附加量(L )。
六、酸化类:总 液 量: V=π(R 2-r 2)H ϕ V :总液量(m 3) R :酸处理半径(m )、r :套管半径(m )H :油层厚度(m )、ϕ:孔隙度商品酸用量: Q 盐=Z X 稀ρV Q 盐:商品酸用量(吨)、V :总液量(m 3) ρ稀:稀酸密度、X :稀酸浓度(10~15%)、Z :商品盐酸密度(31% 1.155) 清水 用量: Q 水=V -盐盐ρQ Q 水:清水用量(吨)、Q 盐:商品酸用量(吨)、 ρ盐:商品盐酸密度(31% 1.155)添加剂: Q 添=(Q 盐+Q 水)╳(x %)Q 添:添加剂(吨)、Q 盐:商品酸用量(吨)、Q 水:清水用量(吨)、(x %):所用添加剂的百分比。
井控计算公式1、地层压力(孔隙流体压力):(关井后)P地= P立+ P静= P立+ρ. 注:g = =水的密度=—1.07g/cm3, 正常地层压力梯度:。
2、静液压力:由静止液体的重力产生的压力。
P静= ρ. =压力梯度G ×垂深3、压力梯度:每米垂深压力的变化量。
G = P/H = ρg4、地破试验:①破裂压力:P破= P表+ρ. ②破裂压力当量密度:ρ当= 102×P破/H③漏失压力:P漏= P表+ρ. ④漏失压力当量密度:ρ当= ρm + P漏/×H5、当量钻井液密度:ρ当= ρm + 102×P立/H = 102×P地/H6、极限套压(最大允许关井套压):P a max = (ρ当一ρm).7、压井液当量密度:ρ压= 102×P地/H = P地/ = ρm + 102×P立/H =ρm + P立/8、压井液量:V压= 钻具内容积V1 + 环空容积V2,(附加—2 倍)9、重晶石量:G重=ρ重.V压(ρ重浆–ρ原浆)/ (ρ重-ρ重浆),式中:ρ重—重晶石密度,-4.20gcm310、初始循环压力:P初=低泵冲泵压+ 关井立压低泵冲泵压=钻进泵压/(钻进排量/压井排量)211、终了循环压力:P终= (重浆密度/原浆密度)×低泵冲泵压12、压井液从井口到达压井管柱底部的时间(min):t1 = V1/ (m3/min) = (l/s)13、压井液从压井管柱底部到达井口的时间(min):t2 = V2/ (m3/min) = (l/s)式中:V1为钻具内容积=(π/4). + ,V2为井眼环容=(π/4)×H×井径2m14、压井液循环总时间(min):t总= V总/ (m3/min) = 总/ (l/s)式中:t总= t1 + t2 ,V总= V1 + V215、压力系数相当于钻井液密度。
16、关闭比= P井/P油17、油气上窜速度:V上窜=〔H油层- H钻头(T见-T开)/T迟〕/T静,18、判断溢流物类型:①溢流物在环空的单位容积:Va=π/4(D2-d2),π/4=②溢流物在环空的高度:hw=ΔV/Va 式中:ΔV为溢流量m3,Va为溢流物单位环容m3/m。
井控公式1.静液压力:P=0.00981ρ H MPa ρ-密度g/cm3;H-井深 m。
例:井深3000米,钻井液密度1.3 g/cm3,求:井底静液压力。
解:P=0.00981*1.3*3000=38.26 MPa2,压力梯度: G=P/H=9.81ρ kPa/m =0.0098ρMPa;例:井深3600米处,密度1.5 g/cm3,计算井内静液压力梯度。
解:G=0.0098*1.5=0.0147MPa=14.7kPa/m3.最大允许关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρm)0.0098H MPa H—地层破裂压力试验层(套管鞋)垂深,m。
Ρm—井内密度 g/cm3例;已知密度1.27 g/cm3,套管鞋深度1067米,压力当量密度1.71 g/cm3,求:最大允许关井套压解; Pamax =(1.71-1.27)0.0098*1067=4.6 MPa4.压井时(极限)关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρ压)0.0098H MPaΡ压—压井密度 g/cm3 (例题略)5.溢流在环空中占据的高度 hw=ΔV/Va mΔV—钻井液增量(溢流),m3;Va—溢流所在位置井眼环空容积,m3/m。
6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm- (Pa-Pd)/0.0098 hw g/cm3;ρm—当前井内泥浆密度,g/cm3;Pa —关井套压,MPa;Pd —关井立压,MPa。
如果ρw在0.12~0.36g/cm3之间,则为天然气溢流。
如果ρw在0.36~1.07g/cm3之间,则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在1.07~1.20g/cm3之间,则为盐水溢流。
7.地层压力 Pp =Pd+ρm gHPd —关井立压,MPa。
ρm—钻具内钻井液密度,g/cm38.压井密度ρ压=ρm+Pd/gH9、(1)初始循环压力 =低泵速泵压+关井立压注:在知道关井套压,不清楚低泵速泵压和关井立压情况下,求初始循环压力方法:(1)缓慢开节流阀开泵,控制套压=关井套压(2)排量达到压井排量时,保持套压=关井套压,此时立管压力=初始循环压力。
1. 压井基本数据计算1) 溢流种类的判别根据关井钻杆压力和关井套管压力、钻柱内钻井液流体密度等参数,先计算出溢流流体的压力梯度,再按此压力梯度的数据范围判断出溢流种类。
溢流压力梯度计算公式:…………………………………………(8-6)式中:Gw――溢流流体压力梯度,MPa/mGh――钻柱内钻井液柱压力梯度,MPa/mGw=0.01wW――钻柱内钻井液密度,g/cm3P a――关井套压,MPaPd――关井钻杆压力,MPahw――溢流在井底的高度,m………………………………………(8-7)式中:Vb――溢流后循环池钻井液增量,升(L)Va――环空单位容积,升/米(L/m)θ――井斜角表8-1 流体压力梯度与流体种类对照表序号流体压力梯度MPa/m 流体种类l 0.00118~0.00353 气体2 0.0068~0.0089 油3 0.0098 淡水4 0.0101 海水5 0 .0105~0.0118 地层水(盐水)注:如流体压力梯度数据在上表的两者之间,则为这两者的混合物。
2) 关井钻杆压力的确定(即关井立压)压井作业中,关井钻杆压力和套管压力是两个十分重要的参数。
关井钻杆压力用于确定溢流种类,计算地层压力和压井液密度。
关井套管压力用于提供回压和确定溢流种类参数。
发生溢流关井后,井内钻柱、环空和地层压力系统之间存在以下关系(见图8-5):Pp=Pd+Pmd………………………………………(8-8)Pp=Pa+Pmd +Pw…………………………………(8-9)式中:Pp――地层压力,MPaPd――关井钻杆压力,MpaPa――关井套管压力,MPaPmd――钻柱内钻井液柱压力,MpaPma――环空钻井液柱压力,MPaPw――溢流柱静水压力,MPa如果井底压力是稳定的,则可以根据关井钻杆压力和钻柱内钻井液柱压力求得地层压力。
确定正确的关井钻杆压力有两种情况:(1) 钻柱中未装回压阀时的关井钻杆压力关井10~15分钟后的立管压力为关井钻杆压力。
石油钻井作业现场压井液密度确定方法论文关键词:压井液 密度 附加值 计算论文摘要:本文对目前压井液密度计算的各种方法进行了分析研究,指出了这些方法存在的的问题和不足之处,并进行了对比分析,使大家对压井液密度计算有一个明确的认识。
一、前言钻井过程中,做好井控工作的目的是防止地层液体侵入井内,为此需保持井底压力略大于地层压力,即实现近平衡钻井,这时的关键问题就是研究怎样最合理地确定压井液密度。
井眼的裸眼井段存在着地层孔隙压力(地层压力)Pp 、压井液柱压力Pm 和地层破裂压力Pf 。
三个压力体系必须满足以下条件:p m f P P P ≥≥即md my ef ρρρ≥≥式中:ρef —井眼的裸眼井段地层破裂压力当量密度,g/cm 3;ρmy —井眼内压井液密度,g/cm 3;ρmd —井眼的裸眼井段地层液体密度,g/cm 3。
压井液密度的确定应以钻井资料显示最高地层压力系数或实测地层压力为基准,再加一个附加值。
作业现场一般推荐附加当量压井液密度、附加压力井底值规定如下。
当量密度附加:油水井为0.05-0.1g/cm 3;气井为0.07-0.15g/cm 3 井底压力附加:油水井为1.5-3.5MPa ;气井为3.0-5.0MPa具体选择附加值时应考虑地层孔隙压力大小、油气水层的埋藏深度、钻井时的钻井液密度、井控装置等。
所确定的压井液密度还要考虑保护油气层、防止粘卡、满足井眼稳定等要求。
为确保钻井过程中的施工安全,在各种作业中,均应使井底压力略大于地层压力,这样可达到近平衡钻井和保护油气层的目的。
但是,怎样最合理地确定压井液密度,各种材料上介绍了多种方法,这些方法如何使用,往往使大家无从下手,各种方法计算结果差异又较大,本文试图通过此类问题分析对比对大家有所帮助。
二、压井液密度确定的各种方法1、常规压井液密度确定方法⑴附加当量密度计算法根据《钻井井控技术规程》的规定可知e p my ρρρ+= 又因为H P pp 102=ρ、H P md p ρ0098.0=所以e md my ρρρ+=: (1-1)式中:H —油层中部深度,m ;P p —地层压力,MPa ;ρmd —地层液体密度,g/cm 3,一般为1.00-1.07 g/cm 3;ρp —地层压力当量压井液密度,g/cm 3;ρe ——附加当量密度,g/cm 3,油水井为0.05-0.1g/cm 3、气井为0.07-0.15g/cm 3。
一、 配制水基钻井液所需材料的计算 1. 钻井液的循环容积1.1 井筒容积计算V 1(即井内钻井液量计算) 计算式:H D V 2141π= D -井径,m; H -井深,m 。
经验式:221D V =(m 3/1000m )1.2 泥浆罐容积V 21.3 泥浆槽容积V 3(钻井液液面一般只达槽深的2/3) 1.4 循环管汇容积V 4 钻井液循环量计算:V =V 1+V 2+2/3V 3 +V 42. 配制定量V f 、定密度ρf 的水基钻井液所需的粘土量已知:钻井液质量=粘土质量+水质量 钻井液的体积=粘土体积+水体积wc f w c f V V V m m m +=+=其中:钻井液质量f f f V m ρ= 粘土质量c c c V m ρ= 水的=w w w V m ρ= 所以:cf W ww c c f f V V V V V V -=+=ρρρwcf f w w c w f c f c m V m V m ρρρρρρρ-=--=)(式中, m c ---粘土质量,t ;V f --- 钻井液体积,m 3; V c ---粘土体积,m 3; V w ---水体积,m 3;f ρ---钻井液密度,g/cm 3; c ρ---粘土密度,g/cm 3;w ρ---水的密度,g/cm 3。
3. 配制定量、定密度的水基钻井液所需的水量水量=(欲配置钻井液的体积)-(所需的粘土体积) 其中:所需粘土体积=粘土密度粘土重量所需水量=欲配钻井液体积-粘土密度粘土重量二、 调整钻井液密度所需要的材料 1. 加重钻井液所需加重材料的计算:(1)定量钻井液加重时所需要加重材料的计算:23123)(ρρρρρ--=浆V W式中:W---加入的加重材料重量; V 浆--- 原浆体积; 1ρ---原浆密度;2ρ---欲配的钻井液密度;3ρ---加重材料的密度;(2)配置定量加重钻井液时所需要加重材料的计算: 13122)(ρρρρρ--=V W式中:W---加入的加重材料重量; V --- 欲配的钻井液体积; 1ρ---原浆密度;2ρ---欲配的钻井液密度;3ρ---加重材料的密度;2. 降低钻井液密度所需水量的计算1)(221--=ρρρ浆水V V式中:水V ---降低密度时需要的水量;V 浆--- 原浆体积; 1ρ---原浆密度;2ρ---加水稀释后的钻井液密度; 三、 钻井液的循环体积(即井内钻井液量计算) (1) 经验式井眼内的钻井液量V 1(m 3/1000m 井段)= 2井径井径⨯(2) 算数式井眼内的钻井液量V 1=H D⨯⨯42π式中D------井径,m; H-----井深,m; 2. 泥浆罐容积V 2计算 泥浆罐容积V 2=高宽长⨯⨯ 3. 泥浆罐容积计算V 3=槽深槽长槽宽⨯⨯(钻井液液面一般只达到槽深的2/3) 4. 循环管汇容积计算 V 4=H D D⨯⨯=⨯⨯2785.042管长π5. 钻井液循环量计算 V=V 1+2V 2+2/3V 3+V 4钻井液流变参数的计算一. 表观粘度:A V=1/2φ600(mPa.s)式中:φ600----600r/min下的读值。
石油钻井作业现场压井液密度确定方法论文关键词:压井液 密度 附加值 计算论文摘要:本文对目前压井液密度计算的各种方法进行了分析研究,指出了这些方法存在的的问题和不足之处,并进行了对比分析,使大家对压井液密度计算有一个明确的认识。
一、前言钻井过程中,做好井控工作的目的是防止地层液体侵入井内,为此需保持井底压力略大于地层压力,即实现近平衡钻井,这时的关键问题就是研究怎样最合理地确定压井液密度。
井眼的裸眼井段存在着地层孔隙压力(地层压力)Pp 、压井液柱压力Pm 和地层破裂压力Pf 。
三个压力体系必须满足以下条件:p m f P P P ≥≥即md my ef ρρρ≥≥式中:ρef —井眼的裸眼井段地层破裂压力当量密度,g/cm 3;ρmy —井眼内压井液密度,g/cm 3;ρmd —井眼的裸眼井段地层液体密度,g/cm 3。
压井液密度的确定应以钻井资料显示最高地层压力系数或实测地层压力为基准,再加一个附加值。
作业现场一般推荐附加当量压井液密度、附加压力井底值规定如下。
当量密度附加:油水井为0.05-0.1g/cm 3;气井为0.07-0.15g/cm 3 井底压力附加:油水井为1.5-3.5MPa ;气井为3.0-5.0MPa具体选择附加值时应考虑地层孔隙压力大小、油气水层的埋藏深度、钻井时的钻井液密度、井控装置等。
所确定的压井液密度还要考虑保护油气层、防止粘卡、满足井眼稳定等要求。
为确保钻井过程中的施工安全,在各种作业中,均应使井底压力略大于地层压力,这样可达到近平衡钻井和保护油气层的目的。
但是,怎样最合理地确定压井液密度,各种材料上介绍了多种方法,这些方法如何使用,往往使大家无从下手,各种方法计算结果差异又较大,本文试图通过此类问题分析对比对大家有所帮助。
二、压井液密度确定的各种方法1、常规压井液密度确定方法⑴附加当量密度计算法根据《钻井井控技术规程》的规定可知e p my ρρρ+= 又因为H P pp 102=ρ、H P md p ρ0098.0=所以e md my ρρρ+=: (1-1)式中:H —油层中部深度,m ;P p —地层压力,MPa ;ρmd —地层液体密度,g/cm 3,一般为1.00-1.07 g/cm 3;ρp —地层压力当量压井液密度,g/cm 3;ρe ——附加当量密度,g/cm 3,油水井为0.05-0.1g/cm 3、气井为0.07-0.15g/cm 3。
压井计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1井控公式1.静液压力:P=ρ H MPa ρ-密度g/cm3;H-井深 m。
例:井深3000米,钻井液密度1.3 g/cm3,求:井底静液压力。
解:P=**3000= MPa2,压力梯度: G=P/H=ρ kPa/m =ρMPa;例:井深3600米处,密度1.5 g/cm3,计算井内静液压力梯度。
解:G=*==kPa/m3.最大允许关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρm) MPa H—地层破裂压力试验层(套管鞋)垂深,m。
Ρm—井内密度 g/cm3例;已知密度1.27 g/cm3,套管鞋深度1067米,压力当量密度1.71 g/cm3,求:最大允许关井套压解; Pamax =(-)*1067= MPa4.压井时(极限)关井套压 Pamax =(ρ破密度-ρ压) MPa Ρ压—压井密度 g/cm3 (例题略)5.溢流在环空中占据的高度 hw=ΔV/Va mΔV—钻井液增量(溢流),m3;Va—溢流所在位置井眼环空容积,m3/m。
6.计算溢流物种类的密度ρw=ρm- (Pa-Pd)/ hw g/cm3;ρm—当前井内泥浆密度,g/cm3;Pa —关井套压,MPa;Pd —关井立压,MPa。
如果ρw在~0.36g/cm3之间,则为天然气溢流。
如果ρw在~1.07g/cm3之间,则为油溢流或混合流体溢流。
如果ρw在~1.20g/cm3之间,则为盐水溢流。
7.地层压力 Pp =Pd+ρm gHPd —关井立压,MPa。
ρm—钻具内钻井液密度,g/cm38.压井密度ρ压=ρm+Pd/gH9、(1)初始循环压力 =低泵速泵压+关井立压注:在知道关井套压,不清楚低泵速泵压和关井立压情况下,求初始循环压力方法:(1)缓慢开节流阀开泵,控制套压=关井套压(2)排量达到压井排量时,保持套压=关井套压,此时立管压力=初始循环压力。
(2)求低泵速泵压:(Q/Q L)2=P/P L例:已知正常排量=60冲/分,正常泵压=,求:30冲/分时小泵压为多少解:低泵速泵压P L=(60/30)2= MPa10.终了循环压力= (压井密度/原密度)X低泵速泵压(一)注:不知低泵速泵压,求终了循环压力方法:(1)用压井排量计算出重浆到达钻头的时间,此时立管压力=终了循环压力。
井下作业常用计算公式井下作业公司试油二十七队张新峰一、注水泥塞施工:1、水泥浆体积计算公式:①、()()001.0k 14h 2d -D 2⨯+=π液V 式中:V ——应配水泥浆的体积;LD ——套管外径:mmd ——套管壁厚:mmh ——设计水泥塞厚度:mk ——附加系数(0.3—1.0)②、()⨯-=210H H V 液V KV ——应配水泥浆的体积;LV 0——每米套管内容积;LH 1——注水泥塞时管柱尾深;mH 2——反洗井深度;mK ——取1.5③V=G )(211ρρρρρ--V ——配水泥浆的体积;LG ——所用干水泥用量;Kg1ρ——干水泥密度; 3.15L g K2ρ—— 水泥浆密度;1.853cm gρ——水的密度;13cm g2、干水泥用量:ρρρρρ--=121V GG ——所用干水泥用量;KgV ——配水泥浆的体积;L1ρ——干水泥密度; 3.15L g K2ρ—— 水泥浆密度;1.853cm gρ——水的密度;13cm g3、清水用量:1GV Q ρ-= Q —— 清水用量:LV ——应配水泥浆的体积;LG ——所用干水泥用量;Kg1ρ——干水泥密度; 3.15L gK4、顶替量:附液V V V V H 0111+⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=V液V —— 顶替量;LH 1——注水泥塞时管柱尾深;mV ——应配水泥浆的体积;L11V ——套管容积减去油管体积的每米容积;L0v ——油管每米容积;m L二、 垫圈流量计测气U 型管测气计算公式:HG 1T 293178.0Q d 2⋅⋅⋅=式中:Q —— 天然气产量 m 3d —— 垫圈孔直径 mmT —— 热力学温度 (293-摄氏温度)G —— 天然气相对密度 0.62H —— U 型管液柱压差 mm三、压井液密度: )1(102k H p +⨯=ρ式中:ρ=压井液密度;P=地层中部压力;H=地层中部深度;K=附加系数(15%-30%);四、卡点的计算公式:P ⋅K =λL式中:L ——卡点深度 mλ——油管平均伸长 cmP ——油管平均拉伸拉力,KNK ——计算系数,(Φ73mm 油管2450Φ73mm 钻杆3800 Φ89mm 油管3750)系数的计算:K =2.1 X 1 04 X 4π(D 2—d 2)L :卡点深度(m )、K :系数(Φ73mm 油管2450 Φ73mm 钻杆3800 Φ89mm 油管3750)λ:平均伸长量(cm )、 P :平均拉力(KN )。
计算公式压井液密度计算:102p ylρy = ρm + + ρe Hρy =压井液密度ρm=原浆密度p yl=立管压力H=压井深度ρe=附加值0.05-0.1压井液计算:加重材料计算:ΡS V 1(Ρ1-Ρ0)G=ΡS -Ρ1G=加重材料重量 TΡS =材料密度 重晶石=4.25 吨/方KCL=1.984吨/方(最重可配液到1.16)Ρ1=压井液需要达到的密度 吨/方 Ρ0=原浆密度 吨/方V1=新浆体积循环方式选择目前用于井控的司钻法和工程师法都是用正循环,即从钻杆泵人,从环空将溢流循环出并。
反循环压井方法简介但用常规的司钻法和工程师法压并必须具备以下两个条件:(1)能安全关井;(2)在不超过套管与井口设备许用压力和地层破裂压力条件下能循环溢流出并。
在实际钻井工作中往往遇到不具备上述两个条件的情况:一是浅层气,关并时地层强度不够;二是钻中深并进入井内的天然气溢流量很大,这时无法使用常规司钻法和工程师法进行压并,而只能换用能够降低最大套压及井内地层受力的其它压井方法,如超重泥浆压井法及反循环压井法等。
本文对后者的工艺与计算要点给予说明。
1工艺要点反循环压井方法是从环空泵人泥浆将井内溢流替入钻杆.由钻杆内上升到井口,在阻流器控制钻杆出口回压下排除油气溢流并进行压并。
这种方法在修并中早巳广泛使用。
因为修并时井内往往是没有固相的原油或盐水,且管柱下端多是开口的,不易被堵塞。
修井或采油井口装置也容易转换成反循环方式。
在钻井或完井作业中当并内泥浆含有岩屑进行反循环压并钻头水眼有被堵塞可能时,可只用反循环把溢流经钻扦内替出,以后再转用正循环压并。
由于钻杆内总容积小,用反循环的时间短・可以减少堵塞钻头水眼的危险。
国外文献中把这种用反循环排除溢流.再用正循环的方法也称为反循环压井法。
由于它比修并中用的反循环法更为复杂,故本文主要对它给予说明。
这种压井方法的主要步骤是:(1)在井内建立从环空泵人,沿钻拄上升通过阻流器排出的反循环通路;(2)从环空泵入原密度泥浆将溢流从环空替入钻柱。
常用压井计算公式1、地层压力P PP P=P d+0.0098γH (地层压力=关井立管压力+静液柱压力)P d:关井立管压力,MPa。
γ:钻柱内未受侵泥浆密度,g/cm3.H:井深,m.2、压井泥浆密度γ1γ1= P P/(0.0098*H) (g/cm3) (=地层压力/gh或Δγ= P d/(0.0098*H) (g/cm3)γ1:压井泥浆密度。
Δγ:平衡溢流时所需的泥浆密度增值。
3、加重材料用量WW=V1*γ0(γ1-γ)/(γ0-γ1) (吨)γ0:加重材料比重,石灰石2.42g/cm3,重晶石4.2 g/cm3 V1:原浆体积,m34、不同密度下关井允许最大套压值计算P2=P-0.0098γ2H=P1-0.0098(γ2-γ)H (MPa)P=0.0098γH+P1(MPa)P:套管鞋或井漏堵漏处承压试验时该处所承受的最大压力P1:关井试压时套压值,MPa。
γ:试压时泥浆密度,g/cm3.γ2:溢流关井时的泥浆密度,g/cm3.5、低泵冲试验或计算求取P CI。
使用排量大约为正常钻进的1/3--1/2排量循环,测得其泵压值;其对应的泵压值大约为正常钻进时的1/9—1/4泵压(Q∝P2)。
最大允许关井套压计算公式公式1P = [(Pt×H/1000)-Pj]×80% 单位:(MPa)Pj(泥浆静液柱压力)=0.00981×H×R ——单位:(MPa)试中(1)P:最大允许关井套压(MPa)(2)H:计算时的垂直井深(m)(3)80%:计算保险系数(无单位)(4)R:下次钻进时最高钻井液密度(g/cm3)地层破裂压力梯度(Pt)单位:(KPa/ m)Pt(地层破裂压力梯度)=[(P1/H1+ P2/H2……Pn/Hn)/n] ×1000试中(1)P1、P2……Pn:地层破裂压力(MPa)(2)H:P压力所对应的井深(m)(3)n:所取P的点数公式2P = (Pt- Pj) H试中P:最大允许关井套压(KPa)Pt:地层破裂压力梯度(KPa/m)Pj:泥浆静液柱压力梯度(KPa/m)H:套管鞋处井深(m)公式3(经验公式)1、表层套管:P =表层套管下入深度*0.112单位:(kg/cm2)2、技术、油层套管:P =套管下入深度*0.185单位:(kg/cm2)一、最大允许的关井套压=地层破裂压力—静液柱压力二、最大允许关井套压=(地层破裂压力梯度—静液柱压力梯度)*套管下深三、最大允许关井套压=(地层破裂压力当量密度—钻井液密度)*0.00981*套管下深6、压井初始循环压力P TiP Ti=P d+P Ci(MPa)P Ci:低泵冲循环时的泵压,MPa。
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-=WV 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21224100(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) 2ρ-- 加重后钻井液达到的密度,克/厘米3(g/cm3)24. --- 一般重晶石的密度,克/厘米3(g/cm3)④降低钻井液密度所需加水量水稀稀原原水)(ρ-ρρ-ρ=V V 式中:水V ---所需加水的体积,米3(m3);原ρ -- 原有钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 水ρ -- 水的密度,克/厘米3(g/cm3)稀ρ-- 加水后钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 原V-- 原有钻井液的体积,米3(m3)2、两种不同密度钻井液混合后的密度212211V VV V +ρ+ρ=ρ式中:ρ --- 混合后钻井液的密度,g/cm3(ppg )1ρ -- 混合前第一种钻井液的密度,g/cm3(ppg ) 2ρ-- 混合前第二种钻井液的密度,g/cm3(ppg ) 1V -- -- 混合前第一种钻井液的体积,m3(bbl ) 2V-- 混合前第二种钻井液的体积,m3(bbl )3、固相分析计算(1)钻井液低密度固相体积百分比)()()])(V ())(V ()V gbmoobssfg1w1100)([(V ρ-ρρ-ρ+ρ+ρ=式中:wV--- 对溶解的盐校正过的含水体积百分比,%; fρ --- 对溶解的盐校正过的水的密度,g/cm3(ppg ) gV1 -- 低密度固相的体积百分比,%; ssV-- 悬浮固相的体积百分比,%;bρ -- 所用加重材料的密度,克/厘米3(g/cm3); oV -- 油的体积百分比,%; oρ -- 油的密度,克/厘米3(g/cm3) mρ--钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3)g1ρ-- 低密度固相的密度,克/厘米3(g/cm3),(2.2—2.9,平均2.6)(2)钻井液高密度固相体积百分比)()])(V ())(V ()V gboogssfb11wm)([(V -)100(ρ-ρρ+ρ+ρρ=式中:bV--- 加重材料的体积百分比,%;其余各项符号的说明同上一个公式一样。
计算公式欧阳光明(2021.03.07)压井液密度计算:102p ylρy= ρm+ + ρeHρy=压井液密度ρm=原浆密度p yl=立管压力H=压井深度ρe=附加值0.05-0.1压井液计算:加重材料计算:ΡS V1(Ρ1-Ρ0)G=ΡS -Ρ1G=加重材料重量 TΡS =材料密度重晶石=4.25 吨/方KCL=1.984吨/方(最重可配液到1.16)Ρ1=压井液需要达到的密度吨/方Ρ0=原浆密度吨/方V1=新浆体积循环方式选择目前用于井控的司钻法和工程师法都是用正循环,即从钻杆泵人,从环空将溢流循环出并。
反循环压井方法简介但用常规的司钻法和工程师法压并必须具备以下两个条件:(1)能安全关井;(2)在不超过套管与井口设备许用压力和地层破裂压力条件下能循环溢流出并。
在实际钻井工作中往往遇到不具备上述两个条件的情况:一是浅层气,关并时地层强度不够;二是钻中深并进入井内的天然气溢流量很大,这时无法使用常规司钻法和工程师法进行压并,而只能换用能够降低最大套压及井内地层受力的其它压井方法,如超重泥浆压井法及反循环压井法等。
本文对后者的工艺与计算要点给予说明。
1工艺要点反循环压井方法是从环空泵人泥浆将井内溢流替入钻杆.由钻杆内上升到井口,在阻流器控制钻杆出口回压下排除油气溢流并进行压并。
这种方法在修并中早巳广泛使用。
因为修并时井内往往是没有固相的原油或盐水,且管柱下端多是开口的,不易被堵塞。
修井或采油井口装置也容易转换成反循环方式。
在钻井或完井作业中当并内泥浆含有岩屑进行反循环压并钻头水眼有被堵塞可能时,可只用反循环把溢流经钻扦内替出,以后再转用正循环压并。
由于钻杆内总容积小,用反循环的时间短・可以减少堵塞钻头水眼的危险。
国外文献中把这种用反循环排除溢流.再用正循环的方法也称为反循环压井法。
由于它比修并中用的反循环法更为复杂,故本文主要对它给予说明。
这种压井方法的主要步骤是:(1)在井内建立从环空泵人,沿钻拄上升通过阻流器排出的反循环通路;(2)从环空泵入原密度泥浆将溢流从环空替入钻柱。
在这一过程中,套管压力下降,立管压力上升(3)溢流全部进入钻柱,环空全为泥浆,在以后溢流沿钻柱内被顶替上升过程中保持套管压力不变,而立管压力则不断上升;(4)气体溢流到达井口,立管压力达最大(5)气体溢流排出,立管压力迅速减小(6)溢流排完,原密度泥浆到达钻柱顶部时停泵。
此时关井立压等于关井套压;(7)转成正循环,从钻杆内泵入压井泥浆。
压井泥浆在钻柱内下行时,立管压力下降;(8)压井泥浆在环空上返时,立管压力不变,套管压力下降。
压井泥浆返到环空井口时套管压力降到零.如考虑环空流动阻力,则套压提前降至零.上述过程中立压和套压变化关系可以概括如下;反循环立压=井底压力一管内泥浆液柱压力一管内流动阻力一气柱重量的压力套压=井底压力一环空泥浆液柱压力+环空流动阻力正循环立压=井底压力一管内泥浆液柱压力+钻柱内流动阻力套压=井底压力一环空泥浆液柱压力一环空流动阻力一气柱重量的压力反循环压井法有(1)最高套压低2排除高压油气溢流所需时间短3泥浆池增量小4较高的压力局限在钻柱(或油管)内部。
7.井控知识7.1 压井有关计算7.1.1关井立管压力的确定7.1.1.1确定立管压力的时间,一般渗透性好的地层,大约需要10min~15min。
渗透性差的地层所需时间更长些。
7.1.1.2确定立管压力时必须检查和消除圈闭压力的影响。
7.1.1.3检查圈闭压力的方法:用节流阀放压,以立管压力为依据。
每次放少量钻井液(40~80L),放后关节流阀,并观察立管压力变化情况,如果放压后立管压力、套管压力均有下降,说明有圈闭压力。
如果放压后,立管压力没有变化,而套压又逐步上升,说明没有圈闭压力。
7.1.1.4消除圈闭压力的方法:经检查有圈闭压力后,再打开节流阀继续放压,直到立管压力不在下降为止,此时记录的压力才是真实的关井立压和套压。
7.1.1.5当钻柱中未装回压阀时,消除圈闭压力的影响,关井立管压力可以直接从立管压力表上读出。
7.1.1.6钻柱上装有回压阀时,关井立管压力的求法:7.1.1.7在已知压井排量和相应泵压时(排量取正常排量的1/2~1/3),关井立管压力的求法:a.记录关井套管压力;b.缓慢启动泵并打开节流阀;c.控制节流阀,使套压等于关井套压,并保持不变;d.当排量达到压井排量时,套压始终等于关井套压,记录此时的循环立管压力值p t;e.停泵,关节流阀f.计算关井立管压力P d=P t-P c (1)式中:P d-—关井立管压力(MPa);P t—压井排量循环时的立管压力值(MPa);P c—压井低泵速下循环泵压(MPa)。
7.1.1.8在未知压井排量和泵压时, 关井立管压力的求法:a.记录关井套管压力;b. 缓慢启动泵用小排量向井内注入钻井液,观察、记录立管和套管压力;c. 当回压阀被顶开后,套压由关井套压升高到某一值,此时,停泵,记录套管压力和立管压力;d. 据新的套管压力值求关井立管压力P d :P d = P d / -△P a△P a = P a /-P a式中:△P a —套压的升高值(MPa);P a /—停泵时的套压值(MPa);P d /—停泵时的立管压力值(MPa);P a —关井套管压力(MPa)。
7.1.2 地层压力的计算:P p = P d +0.0098ρm H式中:P P —地层压力(MPa);ρm —关井时钻柱内未侵钻井液密度(g/cm 3);H —钻头所在垂直井深(m)。
7.1.3 确定压井所需钻井液密度ρm1据关井立管压力计算ρm1: ρm1=ρm +H p d0098.0+ρ式中:ρ—钻井液密度附加量,单位(g/cm 3):油水井r = 0.05~0.10;气井r = 0.07~0.15。
7.1.4据地层压力计算ρm1: ρm1= H P p0098.0+r式中:ρm1—压井所需的钻井液密度(g/cm 3)。
7.1.5 钻柱内外容积的计算钻柱内外总容积V :V =V 1+V 2式中:V —钻柱内外容积(m 3);V 1—钻柱内容积(m 3);V 2—钻柱与裸眼环空容积(m 3);所需压井液量为钻柱内外总容积的1.5~2倍。
7.1.6 计算注入压井液的时间t , mint = t 1+t 2压井液从地面到钻头所需的时间为t 1:t 1=Q H v 6011式中:v 1 —钻具容积系数(L/m);H 1—钻具长度(m);Q —压井排量(L/s)。
压井液充满环空的时间为t 2:t 2=Q H v 6012式中:v 2 —环空容积系数(L/m)。
7.1.7 压井循环时立管总压力的计算初始循环立管总压力的计算:P t1 =P d + P ci式中:P t1—初始循环立管总压力(MPa);P ci —压井排量下的循环压力(MPa)。
初始循环立管总压力,也可以通过循环钻井液实际测量,具体测量如下:a. 关井后记录关井立管压力值;b. 缓慢启动泵并打开节流阀,控制套压等于关井套压;c. 使排量达到确定的压井排量,同时调节节流阀,使套压保持关井套压不变;d. 记录此时的立管压力,既为初始循环立管总压力。
压井液到钻头时的立管终了循环总压力P tf 的计算:P tf =压井泥浆密度/原井泥浆密度×P ci式中:P tf —立管终了循环总压力(MPa)。
7.1.8判断溢流的类型设G w 为溢流压力梯度,则 G w =G m — 式中G m ——;h w ——井底溢流高度,m ;Pa —关井套管压力,MPa ;Pd —关井立管压力,MPa ;h w = v 1/v 2式中 v 1——溢流体积,m 3;v 2——环空容积系数,m 3/m 。
若G w 在0.0105~0.0118MPa/m 之间,则为盐水溢流;若G w 在0.00118~0.00353MPa/m 之间,则为天然气溢流; 若G w 在0.00353~0.0105MPa/m 之间,则为油或混合流体溢流。
7.2 套管管体抗内压强度计算管抗内压强度是使管体刚材达到最小屈服强度时所需要的抗内压力,其计算公式是:P=π/4D tY p 2式中:P —管体最小抗内压强度,kPa ;Y P —管体最小屈服强度,kPa ;t — 管体名义壁厚,cm ;D —管体名义外径,cm 。
7.3 油气上窜速度计算式中:V 油气上窜速度,米/分;H 钻头 循环钻井液时钻头所在井深,米;t 迟 井深(H 钻头)米时的迟到时间,分;t 从开始循环至见油气显示的时间,分;t 静 静止时间,既上次起钻停泵至本次开泵的时间,分。
7.4 地层破裂当量密度计算 U=ρ+H p 0098.0漏U —地层破裂压力密度,g/cm 3;ρ—钻井液密度,g/cm 3;P 漏—地层漏失时立管压力,MPa ;H — 漏失地层深度,米。