钻井液流变参数的计算及应用

钻井液常用计算公式一、钻井液流变参数计算公式：
PV=θ600-θ300，mPa﹒s，
YP=2θ300-θ600, Pa，
AV=1/2θ600, mPa﹒s，
式中：P V—塑性粘度，mPa﹒s，
YP—动切力，Pa，
A V—表观粘度，mPa﹒s，
θ600—600r/min读值，
θ300—300r/min读值，
二、井眼容积的计算理论公式：
式中D——井径，m
H——井深，m
三、钻柱外环形容积的计算公式：
式中V——环形容积，m3；
D——井眼直径，cm；
d——钻柱外径，cm；
H——井深，m。

四、泵排量的计算公式：
Q＝nK
式中Q——钻井泵排量，L/s；
n——冲数，冲／min；
K——排量系数，各类泵K值可查表。

五、循环周的计算公式：
式中V＝V井＋V地－V柱；
T——钻井液循环一周所需时间，min；
V井——是井眼容积，L；
V柱——钻柱体积，L；
Q——泵排量，L/s；
V地——地面循环钻井液容积，L。

六、加重计算
公式：
式中W加——加重剂量，t；
V加——加重钻井液体积，m3；
V原——原钻井液体积，m3；
ρ重——加重剂的密度，g/cm3；
ρ加——加重钻井液密度，g/cm3；
ρ原——原钻井液密度，g/cm3。

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。

石油钻井液计算公式1.粘土量的计算：W土=γ土V泥（γ泥-γ水）/（γ土-γ水）2.水量的计算:Q水= V泥- W土/γ土式中：W土——所需粘土的重量, kgV泥——所需泥浆量，m3;γ水——水的密度kg/ m3 ,γ土——粘土的密度kg/ m3 ,γ泥——泥浆的密kg/ m3 ,Q水——所需水量m33.加重计算:W加=γ加V原（γ重-γ原）/（γ加-γ重）式中：W加——所需加重剂的重量γ原——加重前的泥浆密度γ重——加重后的泥浆密度γ加——加重剂的密度V原——加重前的泥浆体积4.稀释计算Q= V原（γ原-γ稀）γ水/（γ稀-γ水）式中：Q——所需水量V原——原泥浆体积γ原——原泥浆密度γ稀——稀释后的泥浆密度γ水——所加水的密度5.循环周计算T=（V井-V柱）/60Q泵式中：T——泥浆循环一周的时间minV井——井眼容积lV柱——钻柱体积lQ泵——泥浆泵排量，l/s6.泥浆上返速度计算V返=12.7 Q泵/(D井2-D柱2)式中：V返——泥浆上返速度, m/sQ泵——泥浆泵排量l/sD井——井径, cmD柱——钻柱外径, cm7.井漏速度计算V漏=Q漏/t时式中；V漏——漏失速度, m3/hQ漏——在某段时间里的漏失量, m3t时——漏失时间h8.流变参数计算(1) 表观粘度：A V=1/2Ø600 (mpa.s)(2) 塑性粘度: PV= Ø600- Ø300 (mpa.s)(3) 动切力: YP=0.478(Ø300-PV) (pa)(4) 流性指数: n=3.322lg(Ø600/ Ø300)(5)稠度系数: K=0.478 Ø300/(511n) (pa.s n) 9. 油气上窜速度(迟到时间法)的计算V=(H油-H钻头t/t迟)/t静式中：V: 油气上窜速度,m/s;H油:油气层深度,m;H钻头:循环钻井液时钻头所在深度,m;t迟:井深(H钻头)米时的迟到时间,min;t:从开泵循环至见油气显示的时间,min;t静:静止时间,即上次起钻停泵至本次开泵的时间,min。

钻井液常规性能测定一.密度的测定1、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。

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、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。

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，待泥浆流满量杯到达它的边缘时，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、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。

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、按平安检查表内容检查仪器，确保仪器平安可靠。

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0.7MPa，翻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。

6、关闭气源手柄，放出泥浆杯中余气；卸下泥浆杯组件，倒去泥浆并洗净擦干。

钻井液流变参数(塑性粘度,动切力,静切力,n,k)的测量与计算[复制链接]钻井液专家超级版主•串个门•加好友•打招呼•发消息钻井液的流变参数与钻井工程有着密切的关系，是钻井液重要性能之一。

因此，在钻井过程中必须对其流变性进行测量和调整，以满足钻井的需要。

钻井液的流变参数主要包括塑性粘度、漏斗粘度、表观粘度、动切力和静切力、流性指数、稠度系数等。

一、旋转粘度计的构造及工作原理旋转粘度计是目前现场中广泛使用的测量钻井液流变性的仪器。

它由电动机、恒速装置、变速装置、测量装置和支架箱体等五部分组成。

恒速装置和变速装置合称旋转部分。

在旋转部件上固定一个能旋转的外筒。

测量装置由测量弹簧、刻度盘和内筒组成。

内筒通过扭簧固定在机体上、扭簧上附有刻度盘，如图4—1所示。

通常将外筒称为转子，内筒称为悬锤。

测定时，内筒和外筒同时浸没在钻井液中，它们是同心圆筒，环隙1mm 左右。

当外筒以某一恒速旋转时，它就带动环隙里的钻井液旋转。

由于钻井液的粘滞性，使与扭簧连接在一起的内筒转动一个角度。

根据牛顿内摩擦定律，转动角度的大小与钻井液的粘度成正比，于是，钻井液粘度的测量就转变为内筒转角的测量。

转角的大小可从刻度盘上直接读出，所以这种粘度计又称为直读式旋转粘度计。

转子和悬锤的特定几何结构决定了旋转粘度计转子的剪切速率与其转速之间的关系。

按照范氏仪器公司设计的转子、悬锤组合(两者的间隙为1．17mm)，转子转速与剪切速率的关系为：1 r/min＝1.703s-1（4－1）旋转粘度计的刻度盘读数θ (θ为圆周上的度数，不考虑单位)与剪切应力τ(单位为Pa)成正比。

当设计的扭簧系数为3.87×10-5时，两者之间的关系可表示为：τ＝0.511θ (４-2)旋转粘度计有两速型和多速型两种。

两速型旋转粘度计用600 r／min 和300 r／min这两种固定的转速测量钻井液的剪切应力，它们分别相当于1022s-1和511s-1的剪切速率(由式4-1计算而得)。

钻井液常规计算公式钻井液常⽤计算⼀、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。

流变参数
功能与说明:
流变参数的控制对于钻井液工作是一个非常重要的工作。

此程序对于我国现场常用流变仪(仪器常数为 1.078, ｒ=n*1.703,τ=θ*0.511 (n 为转/分,θ为应力读数)测定结果进行流变参数计算。

对于仪器常数不同的流变仪, 请将程序中的有关常数进行改正。

此程序将利用二点法计算宾汉、幂律、卡森流体的流变参数, 可计算其中之一, 也可计算其全部。

在计算宾汉、卡森流体时, 同时给出动塑比和剪切稀释常数, 供钻井液工作者考察钻井液的携屑能力。

基本公式 宾汉流体
γηττb b +=067.1 (1)
b
b
D ητ=
(2)
幂律流体
n C K γτ)/(= (3)
)8772.01(133.81
n n C -= (4)
卡森流体
21
212121
033.1γηττ⨯+=b c (5)
2))(1(Im 21
c c ητ+= (6)
屈服幂律流体
n C K γττ)/(3=- (7)
参数：
γ 剪切速率， s -1
；
η b 宾汉塑性粘度，Pa.s ；
ηc 卡森塑性粘度，Pa.s ；
τ 剪切应力，Pa ；
τb 宾汉屈服值，Pa ；
τ
c
卡森屈服值，Pa ；
τ3 三转下剪切应力，Pa ；
C 与仪器有关的常数；
D 动塑比，s -1；
Im 剪切稀释常数，s -1；
K 稠度系数，Pa.s n ；
N 流型指数。

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。