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。

采用法定计量单位时，C5＝0.2750，C6＝47.86；当采用英制单位时，C5＝1、C6＝1。

C7 ------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C7＝1.162×108；当采用英制单位时，C7＝1。

3、环空的钻井液流态确定及压耗计算①环空内钻井液的平均流速Va = Q×C2/ (D h 2-D p2)×2.448V a----------环空内钻井液的平均流速m/s(ft/s)；Q-------排量，l/s(gal/min);D h ------井眼直径或套管内径，mm(in)D p ------钻具外径，mm(in)C2 ------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C2＝3117；当采用英制单位时，C2＝1。

②环空内钻井液的临界流速Vac =(1.08×PV+1.08×(PV2+9.26(D h- D p )2×YP×MW×C3)0.5)/MW×(D h- D p )×C4 V ac-------环空内钻井液的临界流速m/s(ft/s)；YP－－钻井液的屈服值，Pa(lbs/100ft2)；PV------钻井液塑性粘度mPa.s(cps)；MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);D h ------井眼直径或套管内径，mm(in)D p ------钻具外径，mm(in)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Va≤Vac，则环空流态为层流，环空压耗为Pa= C3×L×YP/200(D h- D p)+ C6×Va×L×C7/1000×(D h- D p )2④如果Va>V ac，则环空流态为紊流，环空压耗为P a=0.0000765×PV0.18×MW0.82Q1.82×L＋C7/(D h- D p )3×(D h＋D p )1。

82P a---循环压耗，Mpa(psi);L----某一相同外径和井眼直径段的长度，m(ft)；YP－－钻井液的屈服值，Pa(lbs/100ft2)；PV------钻井液塑性粘度mPa.s(cps)；V a----------环空内钻井液的平均流速m/s(ft/s)；D h ------井眼直径或套管内径，mm(in)D p ------钻具外径，mm(in)MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);Q-------排量，l/s(gal/min);C5、C6------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C5＝0.2750，C6＝47.86；当采用英制单位时，C5＝1、C6＝1。

C7 ------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C7＝1.162×108；当采用英制单位时，C7＝1。

4、根据前面求出的地面压耗和钻具内外各段的循环压耗，便可求出总的循环压耗：P t= P sur＋P c＋P p＋P ca＋P paP a---总的循环压耗，Mpa(psi);P sur---地面管汇压耗，Mpa(psi);P c---钻铤段的内压耗，Mpa(psi);P p---钻杆段的内压耗，Mpa(psi);P ca---钻铤段的环空压耗，Mpa(psi);P pa---钻杆段的环空压耗，Mpa(psi);计P t算出后，可以判断钻头的水力工作方式：当P t≤0.357 P ca,是最大水力工作方式，相等为最优；当P t≤0.526P ca,是最大冲击工作方式，相等为最优；二、钻井液流变参数计算：（P206-212）1、在钻具内部，剪切速率中等，以宾汉模式和修正幂率模式为主。

流性指数：n p=3.32×logθ600/θ300稠度系数：K p＝5.11×θ600/1022np塑性粘度：PV＝θ600-θ300屈服值：YP＝(θ300-PV) ×C20有效视粘度：μcp =100K p(96×V1/d)np-1×C21n p----------钻具内钻井液流变指数无因次；K p----------钻具内钻井液稠度系数，Pa.s n(lb.s n/100ft2);YP－－钻井液的屈服值，Pa(lbs/100ft2)；PV------钻井液塑性粘度mPa.s(cps)；μcp――钻具内的有效视粘度，mPa.s(cps)θ600------钻井液600转／分的读数；θ300------钻井液300转／分的读数；V1-------钻具内钻井液的平均流速，m/s(ft/s);d------钻具内径，mm(in);C20 ------与单位有关的系数。

当采用法定计量单位时，C20＝0.4788；当采用英制单位时，C20＝1。

C21 ------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C21＝0.02506×83.333np；当采用英制单位时，C21＝1。

2、在环空流速区，剪切速率较低，应用修正幂率模式较吻合实际。

环空流性指数：n a=0.5×logθ300/θ3环空稠度系数：K a＝5.11×θ600/511na有效视粘度：μca =100K p(96×V1/d)np-1×C21n a――钻具内部的流性指数，无因次；K a――钻具内的稠度系数，Pa.s n(lb.s n/100ft2);μca――钻具内的有效视粘度，mPa.s(cps)θ300――旋转粘度计在转速为300转／分的读数；θ3――旋转粘度计在转速为3转／分的读数(又叫钻井液的初切力)；V a――钻井液在环空中的流速; m/s(ft/s);D h------井眼直径，mm(in);D p------钻具外径，mm(in);C22 ------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C21＝0.02506×83.333na；当采用英制单位於时，C22＝1。

在环空流域，n值越低，层流的流型越好。

n≤0.6时，钻井液的携岩能力较强，有利于净化井眼。

3、在钻头水眼处，剪切速率越高，卡森模式与实际的流变曲线很接近。

极限高剪切粘度：η∝0.5＝2.4141×（θ6000。

5－θ3000。

5）η∝――极限高剪切粘度，与钻头的水眼粘度十分接近，mPa.s(cps)；θ600――旋转粘度计在转速为600转／分的读数；θ300――旋转粘度计在转速为300转／分的读数；如果钻井液的剪切稀释特性良好，则钻头的水眼粘度或极限剪切粘度低，而钻井液上返至环空时粘度变高。

也可用这处的视粘度比值来表示钻井液的剪切稀释特性。

三、钻井液流态的判别：1、用雷诺数判别流态（1）钻具内的雷诺数：Re p=928V1×d p×MW×C23/μcp×((3n p+1)/4n p)npRe p――钻具内的雷诺数，无因次；V1――钻具内液流的流速; m/s(ft/s);d p------钻具内径，mm(in);MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);μcp――钻具内的有效视粘度，mPa.s(cps)n p――钻具内的流性指数，无因次；C23 ------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C23＝1.0779；当采用英制单位时，C23＝1。

（2）环空的雷诺数Re a=928V a×(D h－D p)×MW×C23/μca×((2n a+1)/3n a)naV a――环空的液流的流速; m/s(ft/s);D h------井眼直径，mm(in);D p------钻具外径，mm(in);MW----钻井液密度，g/cm3(ppg);μca――环空的有效视粘度，mPa.s(cps)n a――环空的流性指数，无因次；C23 ------与单位有关的系数。

采用法定计量单位时，C23＝1.0779；当采用英制单位时，C23＝1。

（3）环空流态的判别层流Re c＜3470－1370n a过渡流3470－1370n a≤Re c≤4270－1370n a紊流Re c＞4270－1370n aRe c――环空临界雷诺数，无因次；n a――环空的流性指数，无因次；2、用环空流态稳定参数Z值判别环空流态Z＝808×（V a／V c）2－naZ――环空流态稳定参数，无因次；n a――环空的流性指数，无因次；V a――环空流速; m/s(ft/s);V a――环空临界流速; m/s(ft/s);若Z＞808，环空流态为紊流；若Z≤808，环空流态为层流；Z值只适用于判断环空的流态，对钻具内的流态不能用它来判断。