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钻井技术员手册

钻井技术员手册目录一、计算公式……………………………………………二、固井数据……………………………………………三、钻具数据……………………………………………四、钻杆钻挺规格………………………………………五、钻具浮力系数………………………………………六、螺杆钻具……………………………………………七、工程事故处理………………………………………八、事故处理工具………………………………………九、定向井、取心井………………………………………十、调整井钻井液处理…………………………………十一、钻井液处理剂……………………………………十二、泥浆泵参数………………………………………十三、单位换算…………………………………………一、计算公式1、水力参数常用计算(1)、钻井泵额定水功率Ppr =Pr⨯Q r式中 Ppr——钻井泵额定水功率,KW;Pr——钻井泵额定泵压,Mpa;Qr——钻井泵额定流量,L/S. (2)、钻井泵实发水功率PP =PS⨯Q式中 PP——钻井泵实发水功率,KW;PS——钻井泵工作泵压,Mpa;Q ——钻井泵工作流量,L/S.(3)、钻井泵水功率分配关系PP =Pb+∆Pcr式中 PP——钻井泵实发水功率,KW;Pb——钻头(喷嘴)水功率,KW;∆P cr——循环系统损耗水功率,KW;(4)、钻井泵压力分配关系PS =∆Pb+ ∆Pg+∆PCS式中 PS——钻井泵工作泵压,Mpa;∆P b——钻头(喷嘴)压降,Mpa;∆P g——地面管汇压力损耗,Mpa;∆P CS——循环系统压力损耗,Mpa;∆P CS=∆P pi+∆P ci+∆P pa+∆P ca+∆P g (5)、钻头(喷嘴)压力降∆Pb =kb⨯Q2式中∆P b——钻头(喷嘴)压降,Mpa;Q——钻井液流量,L/S;kb——钻头(喷嘴)压降系数,无因次量。

kb =24. 554JdAρ式中dρ——钻井液密度,g/cm3;AJ——喷嘴截面积,mm2;AJ =⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⨯⨯cssdPPQ24.554ρ5.0式中dρ——钻井液密度,g/cm3;Q ——钻井液流量,L/S ;P S ——钻井泵工作泵压,Mpa;∆P CS ——循环系统压力损耗,Mpa.(6)、地面管汇压力损耗∆P g =k g ⨯Q 8.1式中 ∆P g ——地面管汇压力损耗, Mpa;Q ——流量,L/S ;k g ——地面管汇压力损耗系数;k g =3.767⨯104-⨯ρ8.0d ⨯µ2.0pvµpv (塑性粘度)=600θ -300θ,mp a .s;600θ、300θ分别为旋转粘度计600r/min 、300r/min 的读数,无因次量。

(7)、管内循环压力损耗a 、钻杆内∆P pi =k pi ⨯L p ⨯Q 8.1k pi =7628⨯ρ8.0d ⨯µ2.0pv ⨯8.41pid式中 ∆P pi ——钻杆内循环压力损耗,Mpa;k pi ——钻杆内循环系统压力损耗系数,无因次量; L p ——钻杆长度,m ;Q ——流量,L/S ;d ρ ——钻井液密度,g/cm 3;µpv ——塑性粘度,mp a .s;d pi ——钻杆内径,mm.b 、钻铤内∆P pi =k ci ⨯L c ⨯Q 8.1k ci =7628⨯ρ8.0d ⨯µ2.0pv ⨯8..41cid式中∆Ppi——钻铤内循环压力损耗,Mpa;kci——钻铤内循环系统压力损耗系数,无因次量;Lc——钻铤长度,m;Q ——流量,L/S;dρ——钻井液密度,g/cm3;µpv ——塑性粘度,mpa.s;dci——钻铤内径,mm.(8)管外循环压力损耗a、钻杆外∆Ppa =kpa⨯L p⨯Q8.1Kpa =()()8.132.08.07628phphpvddddd+-⨯⨯μρ式中∆Ppa——钻杆内循环压力损耗,Mpa;kpa——钻杆内循环系统压力损耗系数,无因次量;Lp——钻杆长度,m;Q ——流量,L/S;dρ——钻井液密度,g/cm3;µpv ——塑性粘度,mpa.s;dh——井眼直径,mm.dp——钻杆外径,mm.b、钻铤外∆P ca=k ca⨯L c⨯Q8.1Kpa =()()8.132.08.07628chchprddddd+-⨯⨯μρ式中∆Pca——钻铤内循环压力损耗,Mpa;kca——钻铤内循环系统压力损耗系数,无因次量;L c ——钻铤长度,m ;Q ——流量,L/S ;d ρ ——钻井液密度,g/cm 3;µpv ——塑性粘度,mp a .s;d h ——井眼直径,mm.d c ——钻铤外径,mm.(9)钻头(喷嘴)水功率P b =∆P b ⨯Q式中 P b ——钻头(喷嘴)水功率,KW ;∆P b ——钻井泵实发水功率,KW;Q ——流量,L/S.(10) 射流喷射速度V J =JA Q1000式中 V J ——射流喷射速度,m/S;Q ——流量,L/S;A J ——喷嘴截面积,mm 2。

(11) 射流冲击力F J =d ρ⨯v J ⨯Q式中 F J ——射流冲击力,N ;d ρ ——钻井液密度,g/cm 3;V J ——射流喷射速度,m/S;Q ——流量,L/S.(12)钻头单位面积水功率(比水功率)P bs =bbA P 1000式中 P bs ——钻头单位面积水功率,W/mm 2;P b ——钻头水功率,KW ;A b ——井底面积,mm 2;A b =41πd 2bd b ——钻头直径,mm.(13)钻井泵功率利用率μ =pbp p式中 μ——钻井泵功率利用率,无因次量;P b ——钻头水功率,KW ;P P ——钻井泵实发水功率,KW 。

(14)钻井液环空返速V a =221273pd h d Q -式中 V a —— 钻井液环空返速,m/s;Q ——流量,L/S;d h ——井眼直径,mm;d p ——钻杆外径,mm.2、钻井液常用计算(1)加重剂用量计算公式:w 加 =重加原重原加)(ρρρρρ--V式中:w 加──所需加重剂的重量,t ;加ρ ──加重材料的比重,g/cm 3;原ρ ──加重前钻井液比重,g/cm 3;重ρ ──加重后钻井液比重,g/cm 3;v 原 ──加重前的钻井液体积,m³;(2)钻井液循环一周(从进井口到返出井口)所需时间计算公式:T=16.67⨯Q V V ph -式中:T ──钻井液循环一周的时间,min ;V h ──井眼容积 , m³;V p ──钻柱本体体积, m³;Q ──钻井液泵排量, L/s 。

(3)钻井液上返速度计算公式:V 返 =221274ph d d Q - 式中: V 返返 ──钻井液上返速度 ,m/s ;Q ──钻井液泵排量,L/s ;d h ──井径(钻头直径),mm ;d p ──钻柱外径 ,mm ;(4)井漏速度的计算公式:V 漏 =漏漏t Q式中:V 漏──漏失速度 , m³/h;Q 漏──漏失量 m³;t 漏──漏失时间 h.(5)井底温度计算:T=T 0+168H式中:T ──井底循环温度 °C ;T 0──井口循环温度°C ;H ──井深m.(6)配置钻井液所需粘土和水量计算:粘土量W 土 =水土水土)(ρρρρρ--d d V水量Q 水 =V d 土土ρW式中:W 土──所需粘土的量 kg;V d ──所需钻井液量L ;水ρ──水的密度,g/cm 3;土ρ──土的密度,g/cm 3;d ρ──钻井液密度,g/cm 3;Q 水──所需水量 L.(7)降低钻井液密度时加水量的计算W 水=水稀水稀原原)(ρρρρρ-⨯-⨯V式中:W 水─所需水量,m 3;V 原──原钻井液体积,m 3;原ρ──原钻井液密度,g/cm 3;稀ρ──稀释后钻井液密度,g/cm 3;水ρ──水的密度,g/cm 3.3、固井常用计算注水泥量计算:Q=(V 1+V 2)/V 3Q —注水泥总袋数 V 1—封固段环形容积 V 2—水泥塞容积 V 3—1袋水泥配制的水泥浆体积替钻井液量计算:V=V 1+V 2+……+V iV i =(0.7854d i 2L i )/106 (m 3)V —替钻井液量 V 1—不同壁厚套管的每米内容积d i 2—同一壁厚套管的内径(mm ) L i —同一壁厚套管的长度(m )管内注速计算:V z =Qq/(V 1T z ) (m/s)V z —管内注速 Q —注水泥总袋数 q —每袋水泥的配浆体积(升)V 1—每米套管内容积(升) T z —注水泥时间(秒)环空返速计算:V f =Vh/(V h Tt) (m/s)V f —环空返速 V —替钻井液量(m 3) h —封固高度(m)V h —环空容积(m 3) Tt —替钻井液时间(s)水泥计算: Q=321V V V +Q ——水泥总代数V 1——封固段环空V 2——水泥塞容积V 3——1袋水泥配制的水泥浆容积替泥浆计算:V 替=V 1+V 2+………V iV i =1000785.02lid (m 3)V i ——不同壁厚的套管内容积li ——同一壁厚的套管总长注速计算:①、管内注速:V=60⨯V Qq(m/S )②、管外注速:V 1=601⨯V Qq(m/S )Q —— 每分钟注灰代数q ——每袋水泥的配浆体积V ——每米套管内容积V 1———每米平均环型容积替速计算:V 替=)替泥浆时间(环形容积)封固高度(替泥浆量S m ⨯⨯(m/S )4、井控常用计算泥浆比重=井深地层压力10⨯(没有附加)地层压力=立管压力+0.1×密度×井深(关闭环空) 替泥浆泵压=101(H-h )(γ1-γ2)+0.01L+(8~16)式中:H ——管外水泥柱高度,m;h ——管内水泥塞高度,m;γ1——水泥浆密度 ,g/cm 3;γ2——钻井液密度 , g/cm 3;L ——套管下深,m.压井基本数据计算(一)关井立管压力:PsP s +P d =P p =P a +P ad式中: P s ——关井立管压力,MPa;P d ——钻柱内钻井液压力,MPa; P p ——地层压力,MPa;P a ——关井套管压力,MPa;P ad ——环空内钻井液柱压力,MPa.(二)压井所需钻井液的新比重:1d ρ1d ρ=d ρ+ρ∆ρ∆=H g p s ⨯1000+e ρ或ρ∆=H g pp e s⨯+)(1000式中: 1d ρ——压井所需钻井液新密度,g/cm 3;d ρ──钻柱内钻井液密度,g/cm 3;ρ∆──压井所需钻井液密度增量,g/cm 3; P s ──关井立管压力,MPa;e ρ──安全附加当量钻井液密度(油井0.05-0.10 g/cm 3;气井0.07-0.15g/cm 3);P e ──附加压力,Mpa ;(油井1.5-3.5;气井3.0-5.0)H ──井深,m 。

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