录井常用计算方法

1、波动压力的计算1. 概述钻具在井内钻井液中运动，引起井底压力变化，压力增加时称为“激动压力”或者“冲击压力”，压力减小时称为“抽吸压力”。钻具上提时抽吸，钻具下降时冲击。钻进时因钻具速度较小，这种附加的波动压力较小。起下钻时钻具速度较大，波动压力较大，不能不加以考虑，并且引起足够重视，因为波动压力是引起井涌井漏井喷和井眼垮塌的重要原因。2. 钻液静切力引起的波动压力钻具起动时，必须克服钻液静切力才能相对运动，根据力的平衡关系，可以推出其波动压力。 计算公式为：式中：波动压力， 帕（起钻取负值，下钻取正值）钻液静切力，帕L 管柱长度， 米、 井眼直径、管柱外径， 米3. 钻液吸附性引起的波动压力

2、管柱移动带动钻液的流动，流速大小影响波动压力大小。 关注速度可以用现场实际值，可取最大值，也可用下式纪算，式中认为最大速度时平均速度的1.5倍。式中：速度（起钻取负值，下钻取正值）平均速度管柱外径井眼内径管柱内径钻液黏附常数，通常为0.450.5，环空间隙较小取0.5注：划眼时：式中：流量然后计算临界流速，判定流态。 临界流速：式中：钻井液密度钻液溶性指数钻液稠度系数 当为紊流，为层流。 层流波动压力：紊流波动压力：式中：临界流速， 米波动压力， 帕钻液密度，稠度系数，流行指数，无因次井径，米钻具外径， 米L 钻具长度， 米4. 惯性力引起的波动压力钻柱起动和停止时的加速度引起波动压了。 当管

3、口堵死时： 当管口开启时：式中：波动压力， 帕起钻加速，取负值；起钻减速取正值；下钻加速，取正值；下钻减速取负值。密度，L 长度，米加速度，管柱外径，米井眼内径，米管柱内径， 米5. 小结波动压力的计算，要根据不同环空段分段计算，再求出总和。三种波动压力不是发生在同一时刻，因此要分时计算，选用数值最大者加以考虑安全因素。有以下结论：钻具越长，环空间隙越小，波动压力越大。n值对波动压力影响较大，n增加一点，P会增加数倍。控制钻具速度和加速度，可以减小波动压力，增加安全因素。地层压力的计算1. 概述地层压力监测是钻井录井重要监测和分析的项目之一。有效地实施钻井压力控制，可以实现安全快速钻井，并降低

4、钻井成本。地层压力预测和检测，具有很强的经验特性和地区特性，工作人员经验多少和地区差异，常因算法不同和参数设置不同而有不同的处理结果，合实际情况有所差异。不过从工程角度考虑，并不一定追求结果数值的精确，而只要大致符合实际，有接近的趋势，解决实际问题就可以了。2. 静水压力梯度静水压力也成为静液压力，是不流动的液体自身因重力产生的压力。=液体密度*重力加速度*液体高度（或深度）式中：静水压力梯度， 千帕重力加速度， 9.8液体密度，液体高度， 米静水压力梯度即为增加1米所增加的压力。=液体密度*重力加速度=9.8密度式中：静水压力梯度， 千帕 液体密度，通常地层中，如果是淡盐水，=10.5千帕=

5、0.0105兆帕3. 上复压力梯度 上复压力是上复地层岩石总重量产生的压力。=岩层密度*重力加速度*岩石厚度式中：上复地层压力， 千帕岩层密度，岩石厚度， 米上复压力梯度即为增加1米所增加的压力。=岩层密度*重力加速度=9.8岩石厚度式中：上复地层压力梯度，千帕 岩层密度，注意：多层岩层时应为累加的效应。上复地层压力梯度通常随深度增加而增加。不同地区可有不同的上复压力梯度曲线。如果基岩平均密度为2.5，上复地层压力梯度为22.638千帕。实际上上复地层压力梯度在16.95429.00范围内变化。一般认为浅岩层上复压力梯度小于22.6千帕应了解本地区上复压力梯度曲线和公式。作为例子：辽河油田上复

6、压力梯度为=0.0000057H+0.205714千帕 。注：法国录井仪给出了软地层和硬地层计算上复压力梯度的共识和相应系数，可以参考但不一定使用。4. d指数d指数法是一种检测和计算底层压力有效而简捷的方法。d指数法是在宾汉钻速方程基础上建立的。其推导过程不在此处书写。d指数的计算公式为：式中：d 指数， 无因次 v 机械钻速，米n 转速， 转w 钻压， 千牛D 钻头直径， 毫米修正的d指数（实时通常计算）式中：d d指数地层水密度，钻井液密度，修正的d指数的正常趋势线或静水压力梯度的正常趋势线是在正常地层中正常地层压力下，指数随深度变化的趋势。 例如在中原文留地区，的正常趋势线可表达为下列

7、方程：式中：H 深度， 米 如果在纸上作图，横坐标采用对数，纵坐标为井深，则趋势线为一直线，可以简单把公式转换一下：的正常趋势线也可以采用数学方法由实时测量数据计算获得。 钻井中，钻时，钻压，转速，钻头直径，密度均为已知值或测量值，则每一米的值均可计算获得，也可以画在图上。由这些测量计算数据，利用拟合逼近，可以找到一条直线，就是趋势线。在钻井前，也可以根据以往数据资料，先假定定义一条的正常趋势线。可以定义不同深度段的正常趋势线备用。趋势线的用途是判别地层性质和发现异常高压地层的出现。例如在正常趋势线左侧定义一条左限线，该线和趋势线平行。在左线左侧再定义一条砂线。砂线和趋势线也是平行的。 如果实

8、测的在左限以右，则认为地层为压实层或正常层。如果实测的落在左限和砂线之间，则认为是欠压实层。 如果实测的落在砂线以左，则认为是非压实层，甚至进入高压层。 通常完井以后的成果资料中，正常趋势线应根据实测数据重新计算和定义。这样才能比较符合真实实际，避免正常趋势线定义的盲目性和人为性。5. 地层压力梯度地层压力是地层孔隙内流体上的压力。注意：孔隙内和流体两词。正常地层压力就是地表到该处的静水压力。地层压力梯度是增加1米是地层增加的压力。因此正常地层压力的压力梯度也是9.8千帕在实时钻井中，地层压力梯度的算法有多种。伊顿法公式：地层压力梯度=上复压力梯度-（上复压力梯度-静压梯度）式中：实测值6.

9、地层破裂压力梯度地层破裂压力是底层抵抗水力压裂的能力。地层破裂压力梯度也有多种算法，其中伊顿法公式为：地层破裂压力梯度=地层压力梯度+（式中：M 泊粒比垂直应力即为上复压力梯度。7. 孔隙度底层孔隙度=）垂直应力 10.486千帕。基层密度 例如：砂岩 2.65白云岩 2.97水力学应用程序1 概述水力学应用程序在实时录井时运行。主要用于计算系统各部分的钻井液和岩屑的流速流型，计算系统各部分压力损耗，计算循环当量密度等水力参数。为钻井提供优化水利参数创造条件，以降低成本，提高钻井安全系数。2. 已知参数2.1 井眼结构套管长度（米），内径（毫米）深眼1、2、3个短长度（米），内径（毫米），起始

10、和终止深度（米）井深（米），垂直井深（米）2.2 钻具结构钻杆1、钻杆2长度（米），内径（毫米），外径（毫米）加重钻杆长度（米），内径（毫米），外径（毫米）钻铤1、钻铤2长度（米），内径（毫米），外径（毫米）2.3 钻井液参数钻井液 入口密度，出口密度入口温度，出口温度 入口电导，出口电导 毫西门子钻井液 黏度塑性黏度屈服点凝固点钻井液 出口流量2.4 泵冲参数泵冲1、泵冲2、泵冲3 各泵：泵冲数泵容量泵效率 注：入口流量可由上述3个参数计算；入口流量（）=泵冲数（）*泵容量（）*泵效率2.5 环空区域分段由井眼参数和钻具参数可推算出各环空区域段的长度、起点、终点、环空内径和环空外径。2.6

11、钻头参数钻头名称（钻头型号）钻头尺寸（毫米）水眼个数水眼直径（毫米）水眼效率（%）2.7 地面管汇参数立管长度、内径水龙头/水龙带长度、内径各管汇长度、内径方钻杆长度、内径2.8 岩屑参数岩屑平均尺寸（毫米）岩屑平均密度（）3. 计算参数3.1 钻井也参数钻井液n值钻井液k值3.2 系统压力降或称压力损失（地面管汇压力损失钻柱内压力损失钻头压力降环空内压力损失3.3 环空内钻井液流型流速钻井液雷诺数钻井液流型钻井液流速3.4 环空内岩屑流速环空内岩屑下沉速度环空内岩屑实际上升速度3.5 起下钻时钻具冲击压力钻具冲击压力当量密度钻具抽吸压力钻具抽吸压力当量密度3.6 钻井液当量密度 ECD（3.

12、7 迟到时间钻井液迟到时间岩屑迟到时间4. 计算公式4.1 钻井液n值和k值 ） ）式中：n 流性指数是利用六速旋转年度计测得的每分600转、300转读数式中：k 稠度系数一般要求 n在0.70.4 例0.6173k 例 0.1754.2 系统压力关系泵压=地面管汇压力降+钻柱内压力降+环空内压力降+钻头压力降4.3 系统功率关系泵功率=地面管汇功率损失+钻柱内功率损失+环空内功率损失+钻头水功率4.4 功率和压力的关系水利功率=压力降*排量N=P*Q4.5 内壁光滑管内流压力降式中：管柱内压力降， 帕（）P 钻井液密度，n 钻井液塑性黏度 泊L 管柱长度， 米（m）Q 钻井液排量，d 管柱内

13、径， 米4.6 内平钻柱管内流压力将4.7 贯眼钻柱管内流压力将4.8环空流压力将式中：井径， 米D 钻柱外径， 米4.9 钻头压力降P=8rQ2pcde224式中：P 钻头压力降， 帕钻井液密度，Q 钻井液排量，水眼当量直径， 米 水眼能量转换效率， %4.10 钻井液当量密度 ECD4.11 环空岩屑下沉速度式中：岩屑下沉速度 例 0.5岩屑平均直径岩屑密度钻井液密度Ma 视黏度4.12 环空体积有井眼结构和钻具结构可以推算环空各分段的体积。4.13钻井液迟到时间4.14各环空段钻井液流速4.15 各环空段岩屑上升速度岩屑上升速度=环空段钻井液流速-岩屑下沉速度4.16岩屑迟到时间水力学1

14、. 概述水力学在实时钻井时使用，完井后或其他时候只要有完整数据也能使用。 使用时显示输入屏，输入或显示必要数据。等效当量密度（g/cm）4. 处理计算步骤、公式、量纲、例子 4.1 环空分段结构由井眼结构和钻具结构把环空分成若干段。 每段有不同的长度、内径、外径、体积。 4.2 各环空段钻井液上返速度由流量和环空段内外径可计算钻井液上返速度流速（米/秒）= 流量（米3/秒）/ 环空截面积（米2） 4.3 岩屑上返速度各环空段：岩屑上返速度（米/秒）= 钻液上返速度（米/秒）- 岩屑下沉速度（米/秒）4.4 岩屑下沉速度例：注：塑性黏度用mPa·s4.5 判别流型计算雷诺数对宾汉流体：

15、 对幂律流体：为紊流 为层流4.6 钻液和岩屑上返时间上返时间 = 各环空段长度/上返速度4.7 系统各部分压力损耗对管内压力损耗式中：密度，n 塑性黏度，L 长度， mQ流量，d 内径， 米环空压力损耗式中外径、内径用米4.8 钻头压力降式中：公式4.9 钻头水功率钻头水功率 = 钻头压力降 * 流量 钻头水功率 瓦4.10 等效当量密度ECD4.11 n和k井涌压井处理1. 概述本程序在发生井涌时使用，用于计算压井所需钻井液密度以及所需材料数量，还计算某些相关信息和数据。2. 输入屏及必要初始数据井深， （米）钻头直径， （毫米）钻杆内径、外径， （毫米）套管深度， （米）；内径， （毫米

16、）；套管深度处地层破裂压力梯度， （千帕/米） 原钻井液密度， （克）泵冲泵速， （冲/分）；排量， （升/秒）；循环泵压， （兆帕）关井立压（关井10分钟）， （兆帕）关井套压， （兆帕）钻井液池体积增量， （3. 计算步骤及公式3.1 计算井底地层压力地层压力（千帕）=9.8钻液元密度（克3.2 计算压井液密度 钻液新密度（克）=原密度（克）+）井深（米）+关井立压（千帕） ）3.3 计算初始和终了循环立管总压力初始立压（兆帕）=循环泵压（兆帕）+关井立压（兆帕）终了立压（兆帕）=3.4 计算钻住内、环空、总容积循环泵压（兆帕）（分段累加）总容积为两项之和3.5 新钻液需量 需量（）=总容

17、积23.6 需重晶石重量 方法一：查表方法二：3.7 新钻液从地面到钻头时间3.8从钻头到地面时间循环一周时间=3.7和3.8之和3.9 最大允许关井套压允许套压（千帕）=（破裂压力梯度-9.8原密度）井深4. 例子：井深2500米，天然气溢流钻头直径216mm，钻杆外径127mm，内径109mm 技套外径244mm，内径222mm，下到1500米1500米处地层破裂压力梯度17.64千帕/米原钻液密度1.3克关井前泵速30冲/分，排量16.4升/秒，循环泵压6.4兆帕 关井后：关井立压2.45兆帕关井套压3.7兆帕钻井液增量V=3解：1). 地层压力=9.81.32500+2450=3430

18、0千帕2). 压井密度=1.3+=1.43). 初始立压=6.4+2.45=8.85兆帕终了立压=6.4=6.89兆帕4). 内容积=23.3环空容积=63.0 总容积=23.3+63.0=86.35). 新液量=86.32=172.6需重晶石吨数=6). 新钻液从井口到钻头时间7). 从钻头到井口=64分 分 =26.4吨循环一周需：t=8). 最大允许关井套压 =24+64=88分最大允许关井套压（千帕）=5. 其他参考信息5.1 压井新钻液密度可在考虑增加油井 0.050.10气井 0.070.15=7350千帕 或1.53.5或3.55.05.2 重晶石密度4.05.3 套管鞋处地层破

19、裂压力梯度为最小例：最大关井套压 = 表层套管深度 500米11.2%0.098=5.488 技套油套 2000米18.5%0.098=36.265.4 关井立压也反映了地层压力的大小，也可计算为：关井立压=停泵时立压-套压升高值5.5 判别溢流种类为底层流体压力梯度（千帕/米）=钻井液压力梯度当盐水溢流 天然气溢流 油或混合流体溢流补充：1. 输出为填写压井施工单2. 两个循环周力压和套压曲线图地层压力应用程序设计1. 概述地层压力应用程序可以在实时录井时使用，也可以在完井后使用。 程序运行后主要功能是显示和打印某段井的上复压力梯度、地层压力梯度、地层破裂压力梯度数据和曲线，显示d指数趋势线，d指数实测数据和曲线。2. 输入屏输入数据主要有：静水压力梯度、钻井液密度。实测的或输入的钻速、转速、钻压、钻头直径。 假设的d指数正常趋势线或回归趋势线。 本地区上复压力梯度公式和系数。地层破裂压力梯度计算模式和公式系数。 泊松比。钻井液密度， 4.2 d指数正常趋势线正常趋势线可以有多种方法得到（或称为）第一种：如果本地区已有模式公式，则由计算获得 例如 中原文留地区例如 胜利田桩谷地区H为井深 H