钻井工程课程设计(3)

第4章 钻井液设计

4.1钻井液的选择

4.1.1井筒内钻井液体积

V?bi=

4D2biLi (4-1) Vbi——第i次开钻时井筒内钻井液的体积，m3； Dbi ——第i次开钻时钻头的直径，m；

Li——第i 层套管的下入深度，m ；

?加——所加入的重晶石的密度，取4200 kg/m3；

?重——加入重晶石粉后钻井液的密度，kg/m3； ?原——加入重晶石之前的钻井液的密度，kg/m3。4.1.2需要加入粘土的量

W?土V泥（?泥??水）土=? 土??水式中 ?土——所加入粘土的密度，取 2000 kg/m3； ?水 ——水的密度，取1000 kg/m3； ?原——加入粘土前钻井液的密度，kg/m3。

V3原——所配钻井液的最大体积，m。

4.1.3需要加入清水的量

QW土水=V原-? 水式中 W土——所加入的粘土的量，t ；

4-2）

（4-3）11

（

?水 ——水的密度，取1000kg/m3。

?加V原（?重??原）W加= （4-4）

?加??重式中 ?加——所加入的重晶石的密度，取4200 kg/m3；

?重——加入重晶石粉后钻井液的密度，kg/m3；

?原——加入粘土前钻井液的密度，kg/m3。

参考临井资料，一开和时钻井液的密度为1.15 g/cm3，二开和三开时钻井液密度同为1.156 g/cm3，无须改变钻井液的密度。

4.2 钻井液体最大积的计算

4.2.1 一次开钻井筒内钻井液体积

由公式4-1 Vb1=

?4(0.4445)2?80

Vb1=12.41(m3)

4.2.2 二次开钻井筒内钻井液体积

由公式4-1 Vb2=

?4(0.2159)2?310

Vb2=11.34(m3)

4.2.3三次开钻井筒内钻井液体积

由公式4-1 Vb3=

?4(0.2159)2 ?2000

Vb3=73.18(m3)

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一般泥浆池内要存储备用50m3钻井液，取循环浪费20 m3钻井液，所以 V3原>50+20+73.18,所以V原>143.18 m3,V原=160m 。

4.3钻井液密度的转换

4.3.1一次开钻时

由公式4-4

?加V原（?重??原）2?103?210（1.2?1)?1032?103?160(1.15?1)?103W加=?=3(2?1)?103加??重(2?1)?10W加=48(t)

所以加入黏土的量为48t Q=VW土=160-48?103原-水?水1?103=112m3 4.3.2一次开钻到二次开钻时需要重晶石质量

由公式GV原?重??加??原?重??得

重??加G160?4.2?103(1.156?1.15)?103重=(4.2?1.156)?103=4.032t 所以需加重晶石4.032t。

4.3.3三次开钻时 参考临井资料，不用调节钻井液密度。

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第5章 钻井水力参数设计

5.1泵的选择

5.1.1保证井壁不被冲刷的相关公式

1517.83(DH?DP)n?v2?nZ=a??]500n?n0.387?K式中 Z—— 流态值，808 ；

DH——井眼直径，cm ； DP—— 钻具外径，cm ； n —— 流性指数 ； K —— 稠度系数,Pa·sn；

?——钻井液密度，g/cm3 。

Q

=

?224(DH?DP)??maxa Q

=

?(D22min4H?DP)??sl 5.1.2临界井深的确定公式

1．第一临界井深

Dcr1=

0.357PrmQ1.8?am r式中 a=kg+kc-m ?Lc k

p= m ?（5-1）

（5-2）（5-3）（5-4）

（5-5）

L

p

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(5-6)

0.20.8?pvkg=0.51655?d(

L1L2L3L4+4.8+4.8+4.8) (5-7) 4.8d1d2d3d40.20.8?pvkP=?dLp[

B0.57503+] (5-8) 4.831.8dpi(dh?dp)(dh?dp)0.2kc=?d?pvLc[

0.80.516550.57503+] (5-9) 4.8dci(dh?dc)3(dh?dc)1.8式中 d1,d2,d3,d4—— 分别为地面高压管线，立管，水龙带和水龙头，方钻杆的内径，m ；

L1,L2,L3,L4—— 分别为地面高压管线，立管，水龙带和水龙头，方钻杆的长度，m ；

dpi,dp,dci,dc—— 分别为钻杆,钻铤的内径和外径，m ； B —— 常数，内平钻杆取0.51655 ； LP,Lc—— 分别为钻杆和钻铤的长度，m ；

kg,kp,kc—— 分别为地面管汇，钻杆内外，钻铤内外的压力损耗系数； dh—— 井径，m ； dc—— 钻具外径，m ；

s ； ?pv—— 钻井液的塑性粘度，Pa·Pr——泵的最大工作压力，kW ； Qr——泵的最大排量，m3/s 。 2 .第二临界井深

Dcr2=

0.357Pra? (5-10) 1.8mmQaQa——钻井液携带岩屑最小速度对应泵的排量，m3/s 。

5.1.3一开时泵的排量计算

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