钻井液现场有关计算
钻井液现场有关计算1、表观粘度
式中：2、塑性粘度
公式：AV=1/2 ×∮600
AV——表观粘度，单位(mPa.s) 。∮600 ——600 转读数。
公式：PV= ∮600 －∮300
式中：
PV——塑性粘度，单位(mPa.s) 。
∮600 ——600 转读数。
∮300 ——300 转读数。
3、动切力（屈服值）
公式：YP= 0.4788 ×(∮300 －PV)
式中：
YP——动切力，单位(Pa) 。
PV——塑性粘度，单位(mPa.s) 。
∮300 ——300 转读数。
例题1：某钻井液测得∮600=35 ，∮300=20 ，计算其表观粘度、塑性粘度和屈服值。
解：表观粘度：
AV=1/2 ×∮600=1/2 ×35=17.5 （ m Pa.s ）
塑性粘度：
PV= ∮600 － ∮300=35 － 20=15 （mPa.s ）屈服值：
YP=0.4788 ×（ ∮ 300 － P V ） =0.4788 ×（20－ 15 ）=2.39 （Pa ）
答：表观粘度为 17.5mPa.s ，塑性粘度 15mPa.s ，屈服值
为 2.39Pa 。
4、流性指数（ n 值）
公式： n= 3.322 ×lg( ∮600 ÷ ∮300) 式中：
n —— 流性指数，无因次。 ∮600 —— 600 转读数。 ∮300 —— 300 转读数。
5、稠度系数（ k 值）
公
式：
k
= 0.
47
8
8式中： k —— 稠度系数，单位（ Pa.S n )。 n —— 流性指数。读数。 例题 2：某井钻井液测得∮ 600=30 ，∮ 300=18 ，计算流性
指数，计算稠度系数 。
解： n=3.32 ×lg （∮600/ ∮300 ）
=
3.
∮300 —— 300 转
32
×
l g （
3
/
18
）
=
.
74
K =
=0.4788 ×18/511 0.74 =0.085 （ P a.s 0.74 ）
答：流性指数是 0.74 。稠度系数为 0.085Pa.s 0.74 。
6、现场浓度计算 处理剂质量 (t)
浓度 (%) = —————————— ×100% 欲配处理剂溶液体积 (m3)
例题 3：欲配制聚合物胶液 5m 3，加 KPAM 25kg ，NPAN
75kg ，问其胶液浓度为多少？
解：根据公式计算
浓度 (%)= （ 25+75 ）/5000 ×100%=2% 答：胶液浓度为 2% 。
例 题 4 ： 欲 配 制 浓 度 为 1.5% 的 聚 合 物 胶 液 5m 3 ，
KPAM:NPAN=1:2 ，问需用 KPAM 、NPAN 各多少公斤？
解：聚合物质量 =1.5% ×5=0.075(t)=75 (kg)
KPAM=75/(1+2) ×1=25 （ k g) NPAN=75/(1+2) ×2=50 （ k g)
答：需用 KPAM
25kg ， NPAN 50kg 。
7、溶液浓度的计算
W1
ω=—————×100%
W 1+W 2
ω——百分比浓度，单位%。
W 1——溶质质量，单位g。
W 2——溶剂质量，单位g。
例题5：配制某种钻井液需要溶解50g 的NaCl 于150g 水中，求溶液中NaCl 的质量分数。
根据公式：ω=[W 1÷（W1+W 2）]×100% 得：
ω=[50 ÷（50+150 ）]×100%
=25%
答：溶液中NaCl 的质量分数为25% 。
8、浓度稀释计算
根据公式：W 浓ω浓= W 稀ω稀
W 稀= W 浓ω浓÷ω稀
因为：W 水= W 稀－W浓
所以：W 水=W 浓（ω浓÷ω稀-1 ）
式中：
W 水——加水量。
W 浓——稀释前的量。
ω浓——稀释前浓度，单位% 。
ω稀——稀释后浓度，单位% 。
例题6：欲将10m 3 浓度为20% 的烧碱水稀释至5% ，需加水多少？
解：根据公式W 水=W 浓（ω浓÷ω稀-1 ）得：
W 水=10 （20% ÷5%-1 ）=30 (m 3)
答：需加水30m 3。
例题7：欲将100kg 质量分数20% 的烧碱水稀释至5%，需加水多少千克？
根据公式：W 水=W 浓（ω浓÷ω稀-1）得：
W 水=100 （20% ÷5%-1 ）
=300kg
答：需加水300kg 。
9、现场干粉处理剂加量计算
处理剂加量(t)= 处理剂质量浓度(%) ×钻井液量(m 3)
10 、井筒钻井液量计算
公式：
D2×H
V 井=1/4 ×π×
式中：
V 井——钻井液量，单位m3。
π——圆周率，为 3.14 。
D——钻头直径，单位m。
H——井深，单位m。
11 、井眼钻具外环空钻井液量计算
(D2－d2)×H
V 环=1/4 ×π×
式中：
V 环——钻井液量，单位m3 。
π——圆周率，为 3.14 。
D——钻头直径，单位m。d—
—钻头直径，单位m。H——
井深，单位m。
12 、环空返速计算
（一般216mm 井眼1~1.5 ，311mm 井眼0.6~0.8 ）公式：
V a=12.74 ×Q/(D 2－d2)
式中：
V a——环空返速，单位m/s 。
Q ——排量，单位l/s 。
D——钻头直径，单位cm。
d——钻具直径，单位cm。
13 、钻井液循环周计算
井筒钻井液量(m 3)+地面循环钻井液量(m 3) T 循环= ———————————————————
Q ×60 ÷1000
T 循环——循环周时间，单位min 。
Q ——排量，单位l/s 。
例题8：某井用∮216mm 钻头钻进至井深2850m ，钻杆外径∮127mm ，内径∮108.6mm ，欲按循环周提高钻井液密度，计算循环一周钻井液所需的时间？（地面循环罐内钻井液总体积为108m 3，排量为38l/s ）
解：T 循环=（V 地面+V 井－V钻杆）÷（60Q ÷1000 ）
=｛108+ （3.14 ×0.216 2×2850 ÷4）－［3.14 ×（0.127 2－
0.1086 2）×2850 ÷4］｝÷（60 ×38 ÷1000 ）
=（108+104.38 －9.7 ）÷2.28
=88. （m in ）
答：循环一周钻井液所需的时间为88.min 。
14 、油气上窜速度（迟到时间法）
H 钻头
V=（H油－———×t）÷t 静
t 迟
式中：
V——油气上窜速度，单位m/h 。
H 油——油气层顶部，单位m 。
H 钻头——钻头位置，单位m。
t 迟——迟到时间，单位min 。
t 静——停泵总静止时间，单位h。
t ——从开泵到见到油气时间，单位min 。
或：油气上窜速度（相对时间法）
H 油×t1－△h×t2
V= ——————————
t 静（t1 ＋t2）
式中：
V——油气上窜速度，单位m/h 。
H 油——油气层顶部，单位m。
△h——油层厚度，单位m。
t1——循环时油气显示时间，单位min 。
t2——从开泵到见到油气时间，单位min 。
t 静——停泵总静止时间，单位h。
例题9：某井16 日18 ：00 钻至井深4125m ，循环至19 ：00 短起下钻，22 ：30 开泵循环测后效，49min 测得钻井液密度下降，气测全烃值升高，计算油气上窜速度？（已知：油顶3975m ，4125m 迟到时间为52min ，循环排量为35l/s ）解：V=（H油－H 钻头÷t 迟×t）÷t 静
=（3975 －4125 ÷52 ×49）÷3.5
=25.14 （m/h ）
答：油气上窜速度为25.14m/h 。
15 、迟到时间的计算
公式：
t 迟=16.67 ×V环÷Q
式中：
t 迟——从井底上返时间，单位min 。V 环——环空钻井液体积，单位
m 3。Q ——循环排量，单位l/s 。
例题10 ：某井用∮216mm 钻头钻进至井深3850m ，钻杆外径∮127mm ，计算该井迟到时间？（排量为38l/s ）
(D 2－d2)×H
解：V 环=1/4 ×π×
=1/4 ×3.14 ×(0.216 2－0.127 2)×3850
=92.26(m 3)
t 迟=16.67 ×V环÷Q
=16.67 ×92.26 ÷38
=40.47(min)
答：该井迟到时间40.47min 。
16 、提高钻井液密度计算
V 原ρ加（ρ重－ρ原）
W 加= ———————————
ρ加－ρ重
式中：
W 加——加重材料用量，单位t。
V 原——欲加重钻井液体积，单位m3。
ρ加——加重材料的密度，单位g/cm 3。
ρ重——钻井液欲加重至密度，单位g/cm 3。ρ原
——原钻井液的密度，单位g/cm 3。
例题11 ：某井在打开油层前，共有密度为 1.15g/cm 3 的钻井液200m 3，现根据油层压力欲将密度提高到 1.35g/cm 3，问需用密度为4.0g/cm 3 的加重剂重晶石多少吨？
解：根据公式
W 加=[V 原ρ加（ρ重－ρ原）]/（ρ加－ρ重）
=[200 ×4.0 ×（1.35 －1.15 ）]/（4.0 －1.35 ）
=60.4 （t）
答：需用密度为 4.0g/cm 3 的加重剂重晶石60.4t 。
17 、混入钻井液密度计算
V 原×ρ原＋V 混×ρ混
ρ=———————————
V 原＋V 混
式中：
ρ——混入后钻井液密度，单位g/cm 3。
V 原——原钻井液体积，单位m3。ρ原
——原钻井液密度，单位g/cm 3。
V 混——欲混入钻井液体积，单位m3。ρ
混——欲混入钻井液密度，单位g/cm 3。
18 、压井钻井液密度计算
P 立＋P 安全
ρ加重= ρ原＋———————
0.0098 ×H
式中：
ρ加重——压井钻井液密度，单位g/cm 3。
ρ原——原钻井液密度，单位g/cm 3 。
P 立——关井后立管压力，单位MPa 。P
安全——安全附加压力，单位MPa 。
油井安全附加压力为： 1.5~3.5 MPa ，气井安全附加压力为：3~5 MPa 。
或：
P 立
ρ加重= ρ原＋——————＋ρ安全
0.0098 ×H
ρ加重——压井钻井液密度，单位g/cm 3。
ρ原——原钻井液密度，单位g/cm 3 。
P 立——关井后立管压力，单位MPa 。ρ
安全——安全附加系数，单位g/cm 3。
油井安全附加系数为：0.05~0.1 g/cm 3，气井安全附加系数为：0.07~0.15 g/cm 3。
例题12 ：某井在钻进时发生溢流关井，溢流物为天然气。
已知井深3200m ，井内钻井液密度 1.25g/cm 3。关井10min 后测得关井立压5MPa ，求压井密度？
解：ρ加重= ρ原+P 立÷(0.00981 ×H)+ ρ安全
=1.25+5 ÷(0.00981 ×3200)+0.15
≈1.56 （g/cm 3）
答：压井钻井液密度为 1.56g/cm 3 。
例题13 ：某井在钻进时发生溢流关井，溢流物为天然气。
已知井深3200m ，井内钻井液密度 1.25g/cm 3。关井10min 后测得关井立压5MPa ，求压井密度？
解：ρ加重= ρ原+(P 立＋P 全)÷(0.00981 ×H)
=1.25+(5 ＋5) ÷(0.00981 ×3200)
≈1.57 （g/cm 3）
答：压井钻井液密度为 1.57g/cm 3 。
19 、计算钻井液密度
ρ=102 ×（Pp+Pe ）÷H
式中：
ρ——钻井液密度，单位g/cm 3。
Pp——地层压力，单位MPa 。
Pe——安全附加压力，单位MPa 。
H——井深，单位m。
例题14 ：已知地层压力Pp=34MPa 计算钻井液密度。
解：ρ=102 ×（Pp+Pe ）/H
=102 ×（34+3 ）/3200
=1.18 （g/cm 3）
Pe=3MPa H=3200m ，压力附加值，井深，
答：钻井液密度为 1.18g/cm 3 。
20 、膨润土含量计算
膨润土含量(g/l)=14.3 ×消耗亚甲基兰溶液体积(ml) ÷取钻井液体积(ml)
21 、钻井液固相含量有关计算
含水体积(%)= 蒸馏出水的体积÷取钻井液体积×100%
含油体积(%)= 蒸馏出油的体积÷取钻井液体积×100%
固相含量(%)=100% －含水体积(%) －含油体积(%)
例题15 ：某井为淡水混油钻井液，固相平均密度为2.95g/cm 3，取20ml 钻井液蒸出15ml 水和1.6ml 油。计算此钻井液的总固相、油、水、加重剂体积分数。（重晶石密度为4.29g/cm 3，粘土密度为 2.4g/cm 3 。）
解：ф水=15/20 ×100%=75%
ф 油=1.6/20 ×100%=8% ф
固=100%-75%-8%=17%
ф加重剂=（ρ固－ρ低）÷（ρ加－ρ低）×ф固
=（2.95 －2.4 ）÷（4.29 －2.4 ）×17%=4.9% 答：钻井液得总固相、油、水、加重剂的体积分数分别为
17% 、8% 、75% 和4.9% 。
22 、计算岩屑密度
ρD=1 ÷（2－ρs）
式中：
ρD ——岩屑密度，单位g/cm3 。
ρs——岩屑筛选后加入密度计中使其读数为 1.00 ，加满淡水后的读数。
例题16 ：某地层岩屑筛选后加入密度计中使其读数为 1.00 ，加满淡水后读数为 1.60 ，求其密度？
解：根据公式：
ρD=1/（2－ρs）得：
=1/ （2－1.60 ）
=2.5 （g/cm 3）
答：其密度为 2.5g/cm 3 。
23 、岩屑输送比（净化系数，要求>0.5 ）
RT=1 －V S÷Va
式中：
RT ——岩屑输送比。
V S——岩屑滑落速度，单位m/s 。
Va ——环空返速，单位m/s 。
24 、岩屑滑落速度（要求≤0.5 ）
公式：
Vs=0.071 ×D（ρ－ρ′0）.667 ÷（ρ′F V×）0.333
式中：
Vs——岩屑滑落速度，单位m/s 。
D —— 岩屑直径，单位 mm 。ρ——
岩
屑
密
度
，
单
位
g
/c m
3
′—
钻井液密度，单位 g /cm 3。
FV
—— 表观粘度，单位 (mPa.s) 。 例题 17 ：某井钻进时测得 D=12mm ，ρ=2.5g/cm 3 ，ρ=′
1.2g/cm 3， FV=16mPa.s ，求该井岩屑滑落速度。
Vs=0.071D （ρ－ρ′0.）667
/（ρF ′
V ） 0.333 =0.071 ×12（2.5－ 1.2 ）0.667 /（ 1.2×16 ）0.333
=0.379 （ m /s ）
答：该井岩屑滑落速度是 0.379m/s 。
25 、环空剪切速率计算
式中：
γ1=1200 ×Va ÷（D － d ）
γ1—— 环空剪切速率，单位 s -1 。 Va —— 环空返速，单位 m/s 。径，单位
cm 。
—— 钻头直D
d —— 钻具直径，单位 cm 。26 、管内剪切速率计算 γ2=1200 ×V ÷D 式中：
γ2——
管内剪切速率，单位
s -1。
V —— 管内速度，单位 m/s 。
D——管具内径直径，单位cm 。
27 、泥饼粘附系数计算
公式：
Kf=M ×0.845 ×10-2
式中：
Kf——泥饼粘附系数。
M——扭矩，单位N·m。
28、Z 值计算（>808 为紊流，<808 为层流）
（Dн－Dр）n×Va 2-n ×ρ
Z=1517.88 ×————————————
500 n×n0.387 ×K
例题18：已知井径Dн=21.6cm ，钻杆外径Dр=12.7cm ，环空返速Va=1.04m/s ，钻井液密度ρ =1.18g/cm 3 ，n=0.6 ，K=0.176Pa.s n ，计算Z 值。
Z=1517.88 ×（Dн－Dр）n ×Va2-n ×ρ/500 n×n0.387 ×K
（21.6 －12.7 ）0.6 ×1.04 2-0.6 ×1.18/500 0.6 ×0.60.387 ×0.176 =1517.88 ×
=1168
答：Z 值为1168 。
29 、计算K 值
PV
K=—————————————————
1075n 0.119 [12000Va/ （Dн－Dр）] n-1
例题19 ：已知塑性粘度PV=9.8mPa.s ，n=0.6 ，环空返速Va=1.04m/s ，井径
Dн=21.6cm ，钻杆外径Dр=12.7cm ，计算K 值。
K=PV/1075n 0.119 [12000Va/ （Dн－Dр）] n-1
=9.8/1075 ×0.6 0.119 [12000 ×1.04/（21.6 －12.7 ）]0.6-1
=0.176 （P a.s 0.6 ）
答：K 值是0.176Pa.s 0.6 。
30 、计算塑性粘度
FV －0.112 ×YP（Dн－Dр）
PV= ——————————————
Va
例题20 ：已知环空视粘度FV=12.7mPa.s ，动切力YP=3Pa ，井径Dн=21.6cm ，钻杆外径Dр=12.7cm ，环空返速Va=1.04m/s ，计算塑性粘度（PV ）。
PV=FV －0.112 ×Y P（Dн－Dр）/Va
=12.74 －0.112 ×3×(21.6 －12.7)/1.04
=9.825 （mPa.s ）
答：塑性粘度是9.825mPa.s 。
31 、计算视粘度
YP×（Dн－Dр）
FV=PV+0.112 ×——————————
Va
例题21 ：已知某井钻井液PV=15mPa.s ，YP=2Pa ，Dн=21.6cm ，Dр=12.7cm ，Va=1.2m/s ，n=0.6 ，K=0.2Pa.s ，求宾汉流体的视粘度。
FV=PV+0.112 ×Y P×（Dн－D р）/Va
=15+0.112 ×2×（21.6 －12.7 ）/1.2
=16.66 （mPa.s ）
答：宾汉流体的视粘度为16.66mPa.s 。
32 、计算临界流速
20626 ×n0.387 ×K×2.54 n
Vc=0.00508 ×[————————————]1/ （2-n ）
（Dн－D р）n×ρ
Vc——临界流速，单位m/s 。
例题22 ：某井n=0.6 ，K=0.25Pa.sn ，Dн=21.6cm ，Dр=12.7cm ，ρ=1.25g/cm3 ，求临界流速Vc。
Vc=0.00508 ×[20626 ×n0.387 ×K×2.54 n（/ Dн－D р）n×ρ]1/（2-n）
=0.00508 ×[20626 ×0.6 0.387 ×0.25 ×2.54 0.6 /（21.6 －12.7 ）0.6×1.25] 1/ （2-0.6 ）
=0.985 （m/s ）
答：该井临界流速是0.985m/s 。
33 、当量循环密度
ECD= ρ+Δρ
式中：
ECD ——当量循环密度，单位g/cm 3。
ρ——钻井液密度，单位g/cm 3。
Δρ——静钻井液密度，单位g/cm 3。
例题23 ：某井钻井液在井底循环时，产生当量循环密度为
1.60g/cm3 ，钻井液密度为 1.35g/cm 3，求静钻井液密度Δρ。
根据公式ECD= ρ+Δρ
Δρ=ECD －ρ
=1.60 －1.35
=0.25 （g/cm 3）
答：静钻井液密度为0.25g/cm 3 。
34 、氯离子计算
C(AgNO 3)×V(AgNO 3)
ρ(Cl -)= —————————×1000 ×35.45
V 样
式中：
ρ(Cl -)——氯离子质量浓度，单位mg/l 。
c(AgNO 3)——AgNO 3 标准溶液的摩尔浓度，单位mg/l 。
V(AgNO 3)——消耗的AgNO 3体积，单位ml 。
V 样——取样品体积，单位ml 。
35 、钙离子计算
C(EDTA) ×V1
ρ(Ca 2+)=————————×1000 ×40.08