石油钻井钻井液设计计算书

石油钻井钻井液设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

,基础参数设定,,,,,,本章包含钻井液设计的基础参数,,

1,井深,H,设计值,H=3500,m,3500,目标井深为3500米,SY/T5621-2016,根据地质设计确定

2,井眼直径,D,设计值,D=215.9,mm,215.9,钻头直径,SY/T5621-2016,8.5英寸钻头

3,地层压力系数,Kp,实测值,Kp=1.15,-,1.15,地层压力与静水压力的比值,SY/T5621-2016,根据邻井资料确定

4,地层破裂压力系数,Kf,实测值,Kf=1.45,-,1.45,地层破裂压力与静水压力的比值,SY/T5621-2016,根据漏失试验确定

5,安全附加值,Δρ,选用值,Δρ=0.05,g/cm³,0.05,钻井液密度安全附加值,SY/T5621-2016,油层0.05-0.10，气层0.07-0.15

,钻井液密度计算,,,,,,本章计算钻井液密度,,

6,当量循环密度,ECD,计算值,ECD=Kp×ρw+Δρ,g/cm³,1.2,考虑环空压耗的当量密度,SY/T5621-2016,ρw为地层水密度1.0g/cm³

7,钻井液密度下限,ρmin,计算值,ρmin=ECD,g/cm³,1.2,防止井涌的最小密度,SY/T5621-2016,必须大于地层孔隙压力

8,钻井液密度上限,ρmax,计算值,ρmax=Kf×ρw-Δρ,g/cm³,1.4,防止井漏的最大密度,SY/T5621-2016,必须小于地层破裂压力

9,推荐钻井液密度,ρm,选用值,ρm=(ρmin+ρmax)/2,g/cm³,1.3,推荐的钻井液密度范围中值,SY/T5621-2016,在安全窗口内选择

10,密度安全裕度检查,SM,判断值,SM=ρmax-ρmin,g/cm³,0.2,密度安全窗口大小,SY/T5621-2016,应大于0.10g/cm³

11,密度是否满足要求,Check,判断值,"IF(SM>=0.10,""满足"",""不满足"")",-,满足,检查密度安全窗口是否足够,SY/T5621-2016,安全窗口过小需调整方案

,流变参数计算,,,,,,本章计算钻井液流变参数,,

12,塑性粘度,PV,实测值,PV=θ600-θ300,mPa·s,15,六速旋转粘度计读数差值,GB/T16783.1-2019,"θ600=35,θ300=20"

13,动切力,YP,计算值,YP=0.511×(2×θ300-θ600),Pa,2.56,屈服值，反映凝胶强度,GB/T16783.1-2019,正常范围5-15Pa

14,动塑比,YP/PV,计算值,YP/PV=YP/PV,Pa/(mPa·s),0.17,动切力与塑性粘度比值,SY/T5621-2016,理想范围0.35-0.48

15,动塑比是否合理,Check,判断值,"IF(0.35<=YP/PV<=0.48,""满足"",""不满足"")",-,不满足,检查动塑比是否在合理范围,SY/T5621-2016,偏低需调整流变性

16,表观粘度,AV,计算值,AV=θ600/2,mPa·s,17.5,600转时的表观粘度,GB/T16783.1-2019,反映整体流动阻力

17,有效粘度,μe,计算值,μe=PV+YP×D/(2×V),mPa·s,18.2,环空有效粘度,SY/T5621-2016,D为井径，V为环空返速

,水力参数计算,,,,,,本章计算钻井水力参数,,

18,排量,Q,设计值,Q=30,L/s,30,钻井泵排量,SY/T5621-2016,根据地层和钻头确定

19,环空返速,Va,计算值,Va=4Q/(π×(Dh²-Dp²)),m/s,0.85,环空钻井液上返速度,SY/T5621-2016,Dh井径，Dp钻杆外径

20,最小携岩返速,Vmin,查表值,Vmin=0.5,m/s,0.5,携带岩屑所需最小返速,SY/T5621-2016,与岩屑粒径和密度有关

21,返速是否满足携岩,Check,判断值,"IF(Va>=Vmin,""满足"",""不满足"")",-,满足,检查环空返速是否足够携带岩屑,SY/T5621-2016,返速不足会导致岩屑床

22,钻头喷嘴压降,ΔPb,计算值,ΔPb=ρm×Q²/(1.2×C²×A²),MPa,8.5,钻头水眼处压力损失,SY/T5621-2016,C流量系数，A喷嘴总面积

23,环空压耗,ΔPa,计算值,ΔPa=f×L×ρm×Va²/(2×Dh),MPa,1.2,环空流动压力损失,SY/T5621-2016,f摩擦系数，L井深

24,立管压力,Pp,计算值,Pp=ΔPb+ΔPa+ΔPs,MPa,12.5,泵出口总压力,SY/T5621-2016,ΔPs为地面管汇压耗

25,水功率,Ph,计算值,Ph=Pp×Q/1000,kW,375,钻头水功率,SY/T5621-2016,反映破岩能量

,固相含量计算,,,,,,本章计算钻井液固相含量,,

26,钻井液密度,ρm,实测值,ρm=1.30,g/cm³,1.3,实际测量的钻井液密度,GB/T16783.1-2019,用泥浆秤测量

27,固相体积分数,Vs,计算值,Vs=(ρm-ρl)/(ρs-ρl),%,12.5,固相占总体积百分比,GB/T16783.1-2019,ρl液相密度，ρs固相密度

28,低密度固相含量,LLGS,计算值,LLGS=Vs×(1-Wt%),%,10,低密度固相体积分数,SY/T5621-2016,包括钻屑和膨润土

29,加重材料含量,Wt%,计算值,Wt%=(ρm-ρbase)/(ρwt-ρbase)×100,%,2.5,重晶石等加重材料含量,SY/T5621-2016,ρwt为重晶石密度4.2

30,MBT值,MBT,实测值,MBT=25,kg/m³,25,亚甲基蓝吸附值，反映膨润土含量,GB/T16783.1-2019,正常范围20-40kg/m³

31,膨润土含量,Bent,计算值,Bent=MBT/0.035,kg/m³,714,等效膨润土含量,GB/T16783.1-2019,用于评估造浆能力

,滤失性能计算,,,,,,本章计算钻井液滤失性能,,

32,API滤失量,FLapi,实测值,FLapi=5.0,mL/30min,5,标准API滤失仪测得滤失量,GB/T16783.1-2019,一般要求<10mL

33,高温高压滤失量,FLhthp,实测值,FLhthp=15.0,mL/30min,15,高温高压条件下滤失量,GB/T16783.1-2019,模拟井下条件测试

34,泥饼厚度,Cake,实测值,Cake=1.5,mm,1.5,API滤失试验形成的泥饼厚度,GB/T16783.1-2019,理想厚度1-3mm

35,滤失系数,Cw,计算值,Cw=FLapi/√t,mL/min^0.5,0.91,静态滤失系数,SY/T5621-2016,t为时间30分钟

36,动态滤失量估算,FLdyn,计算值,FLdyn=FLapi×2.5,mL/30min,12.5,考虑环空剪切作用的动态滤失,SY/T5621-2016,动态滤失通常更大

37,滤失量是否合格,Check,判断值,"IF(FLapi<=10,""满足"",""不满足"")",-,满足,检查API滤失量是否符合要求,SY/T5621-2016,滤失过大会导致井壁不稳定

,润滑性能计算,,,,,,本章计算钻井液润滑性能,,

38,润滑系数,Kf,实测值,Kf=0.15,-,0.15,极压润滑仪测得润滑系数,GB/T16783.1-2019,越小润滑性越好

39,摩阻系数,μ,计算值,μ=Kf×1.2,-,0.18,钻柱与井壁摩擦系数,SY/T5621-2016,影响扭矩和拖曳力

40,扭矩估算,T,计算值,T=μ×W×D/2,kN·m,12.5,钻柱旋转扭矩,SY/T5621-2016,W为钻柱重量，D为井径

41,润滑性是否满足,Check,判断值,"IF(Kf<=0.20,""满足"",""不满足"")",-,满足,检查润滑系数是否在允许范围,SY/T5621-2016,大斜度井要求更低的润滑系数

,抑制性能计算,,,,,,本章计算钻井液抑制性能,,

42,页岩回收率,R,实测值,R=85,%,85,滚动回收试验测得页岩回收率,GB/T16783.1-2019,越高抑制性越好

43,膨胀率,Sw,实测值,Sw=5.0,%,5,页岩线性膨胀率,GB/T16783.1-2019,越低抑制性越好

44,抑制指数,SI,计算值,SI=R/(100-Sw),-,0.89,综合抑制性能指标,SY/T5621-2016,越大抑制性越好

45,抑制性是否满足,Check,判断值,"IF(R>=80ANDSw<=10,""满足"",""不满足"")",-,满足,检查抑制性能是否符合要求,SY/T5621-2016,泥页岩地层需要高抑制性

,材料用量计算,,,,,,本章计算钻井液材料用量,,

46,钻井液总体积,Vtotal,计算值,Vtotal=π×D²/4×H×1.5,m³,180,考虑循环系统和储备的总体积,SY/T5621-2016,1.5为安全系数

47,膨润土用量,Mbent,计算值,Mbent=Bent×Vtotal/1000,t,128.5,所需膨润土总量,SY/T5621-2016,Bent为膨润土含量kg/m³

48,重晶石用量,Mwt,计算值,Mwt=Vtotal×Wt%×ρwt/100,t,18.9,所需重晶石总量,SY/T5621-2016,用于加重

49,降滤失剂用量,Mfl,计算值,Mfl=Vtotal×Cfl,t,3.6,降滤失剂总量,SY/T5621-2016,Cfl为加量20kg/m³

50,润滑剂用量,Mlub,计算值,Mlub=Vtotal×Club,t,1.8,润滑剂总量,SY/T5621-2016,Club为加量10kg/m³

51,抑制剂用量,Minh,计算值,Minh=Vtotal×Cinh,t,5.4,抑制剂总量,SY/T5621-2016,Cinh为加量30kg/m³

,成本估算,,,,,,本章估算钻井液成本,,

52,膨润土单价,Pbent,查表值,Pbent=800,元/t,800,膨润土市场单价,市场调研,根据地区和市场波动

53,重晶石单价,Pwt,查表值,Pwt=600,元/t,600,重晶石市场单价,市场调研,根据品位和产地

54,处理剂平均单价,Pchem,查表值,Pchem=5000,元/t,5000,各类处理剂平均价格,市场调研,不同处理剂价格差异大

55,膨润土成本,Cbent,计算值,Cbent=Mbent×Pbent,元,102800,膨润土总成本,,

56,重晶石成本,Cw