《油氣井流體力學(xué)》

水力計(jì)算算題作業(yè)

算題一

1、題目要求

吐哈油印柯柯亞地區(qū)K_A井為長(zhǎng)裸眼鉆進(jìn)，即不下技術(shù)套管。其井身結(jié)構(gòu)

為13-3/8”表層套管（套管壁厚9.66mm,內(nèi)徑320.4mm）下至300.5m。隨后為

9T/2”鉆頭鉆成的長(zhǎng)裸眼，鉆頭下井后單泵鉆進(jìn)，鉆至3190m,三缸套內(nèi)徑均

為170mm,泥漿泵沖程為30.5cm,當(dāng)時(shí)沖程基本保持在89-92沖/min之間，計(jì)

算實(shí)際排量時(shí)泥漿泵泵效取89%-90%,實(shí)測(cè)立管壓力為23.5Mpa0鉆具結(jié)構(gòu)如

下表所示：

名稱段長(zhǎng)內(nèi)徑外徑

螺桿鉆具8.02185

鉆鋌27.1571.4177.8

轉(zhuǎn)換接頭1.3471.4165.1

鉆桿（5”）108.6127

其中：動(dòng)力鉆具壓降測(cè)試數(shù)據(jù)為33L/S時(shí)為7Mpa,36L/s時(shí)為8MPa；5”鉆桿單

根長(zhǎng)9.56m,接頭內(nèi)徑為76.2mm,接頭內(nèi)長(zhǎng)為0.4m,接頭外徑為180.2mm,

接頭外長(zhǎng)可取0.6m,鉆桿加厚處內(nèi)徑為96.9mm,加厚處外徑為141.3mm,

內(nèi)錐度長(zhǎng)為108mm外錐度長(zhǎng)為76.2mm；鉆頭裝有3個(gè)噴嘴，噴嘴直徑均

為22。

泥漿性能:

位置密度36100200300600

入口1.471113487496152

出口1.481215578611217()

2、解答過程

2.1泥漿流變模式的確定

2.1.1入口鉆井液流變性分析

犬拈井港般川S分析第城OS衣

-旋核祐度計(jì)URS入南一分析結(jié)果亞示面

洲尊分析isn語

「紫妮法M方法0回歸計(jì)X為法

r校正剪械東？

透誠(chéng)克模式送i+M數(shù)據(jù)

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P雯斯⑸宣漢覆式|嘉津模式I卡守模式|:老數(shù)根式1M?巴模式羅斯橫式|SiskoflISI

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a號(hào)曲與IT色稹式控制屈眠值i+算

72078673816.3593906738

r用熱切力控制c用劑添用?W

信9泥某骸住分析計(jì)JT完畢?

圖1入口鉆井液流變性分析

2.1.2出口鉆井液流變性分析

計(jì)H分析展作番

「京蟻計(jì)M方法eEW玉十聲方法

r校正見切皮軍？

iSSSttxt送計(jì)算敢據(jù)

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圖題與H也俁式莊t＞四夠值計(jì)算

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配漿流宴性分析報(bào)表

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天漢模式：

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MW犢式：

0立軍etRPaS")25145&士用0六！。49：9叵0系女24742

yW償武：

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日參數(shù)楂式：

35483!a<PaS)0.0001t>5>aS<)!oS9S1c0654

亙m東京02353

在已模式：

35135克堂系3。"52i06527

02105

圖2出口鉆井液流變性分析

2.1.3分析結(jié)論

由流變性分析報(bào)告可以看出，赫?巴、羅?斯、Sisko、四參數(shù)模式都能較好

的描述此鉆井液的流變性，但是仔細(xì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，四參數(shù)模式的流變性回歸系數(shù)

值最小，能夠很好的描述不同種類鉆井液的流變特性，赫-巴、羅-斯、Sisko模

式經(jīng)過回歸得到的系數(shù)大于四參數(shù)模式，所以選擇四參數(shù)模式作為計(jì)算模型。

2.1.4四參數(shù)模式下的鉆井液流變特性

利用分析結(jié)論，我們?cè)谒τ?jì)算軟件中選擇四參數(shù)模型，并輸入相關(guān)參數(shù)

得到入口數(shù)據(jù)圖表3和出口數(shù)據(jù)圖表4。

犬拈并漫般75分析聯(lián)

分析納察亞示擊

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計(jì)H分析排作窗

「就投計(jì)M方法C即3計(jì)竦方法

r校正出切直軍？

送計(jì)算做梅

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用*切力控制6用舉iSttiSW

計(jì)黛1g*Il浦I

信息靈隹函分析計(jì)算完畢?

圖3四參數(shù)模型入口鉆井液流變曲線

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三漢模式|器式|卡森模式攫豹模式|M巴模式1羅勒模式ISukottS|

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??泥漿流用生分析計(jì)“完畢?

圖4四參數(shù)模型出口鉆井液流變曲線

2.2排量設(shè)計(jì)

2.2.1水力參數(shù)設(shè)計(jì)

圖5水力參數(shù)計(jì)算

2.2.2排量設(shè)計(jì)

圖6設(shè)計(jì)排量

圖7設(shè)計(jì)排量

由排量設(shè)計(jì)可以看出，合理排量為32.0247Itr/sec,其它水利參數(shù)見圖表6；

對(duì)比圖6、圖7可以看出，井深對(duì)合理排量的影響較大。當(dāng)井深較淺時(shí)，由于循

環(huán)路徑較短，加大排量對(duì)循環(huán)壓耗的影響不大，當(dāng)井深逐漸增大時(shí)，循環(huán)回路

不斷增長(zhǎng)，這樣就會(huì)使得循環(huán)壓耗增大增加的很明顯，此時(shí)，在作業(yè)過程口應(yīng)

該用小排量減小循環(huán)壓耗，因此，隨著井深增加，最佳排量會(huì)逐漸減小。此結(jié)

論在本科鉆井工程中已經(jīng)有較為明確的描述。

2.3泵沖計(jì)算

輸入相關(guān)參數(shù)，選擇四參數(shù)模型，由泵沖計(jì)算結(jié)果可以看出，平均泵沖為

21.58spm,如圖8所示。

圖8泵沖

2.4噴嘴直徑設(shè)計(jì)

圖9噴嘴直徑設(shè)計(jì)

輸入相關(guān)參數(shù)，選擇四參數(shù)模型，得出優(yōu)化噴嘴直徑為9.606mm。

2.5水力計(jì)算

圖10水力計(jì)算

2.6實(shí)際排量計(jì)算

圖11實(shí)際排量計(jì)算

輸入相關(guān)參數(shù)，選擇四參數(shù)模型，得到實(shí)際排量為27.7317s。

算題二

1、題目要求

DN204井井身結(jié)構(gòu)為其井身結(jié)構(gòu)為20”表層套管（內(nèi)徑482.6mm）下至

200.2m,鉆至3995.31in下13-3/8”技術(shù)套管固井（起深（）m）,鉆至4996.19m再

下9-7/8”技術(shù)套管固井（起深0m）,以下為8-1/2”鉆頭鉆成裸眼，下井后單泵

鉆進(jìn)，泵三缸套內(nèi)徑均為160mm,沖程為305mm,泵效為94%,鉆至5288m,

泵沖基本保持在69.5-71spm之間，實(shí)測(cè)立管壓力為18.6Mpa。鉆具結(jié)構(gòu)如卜.表

所示：

名稱段長(zhǎng)內(nèi)徑外徑

轉(zhuǎn)換接頭+其2374.1158.8

他

扶正器3.4671.4209.6

鉆鋌214.0471.4158.8

轉(zhuǎn)換接頭0.4971.4158.8

鉆桿（5”）108.6127

其中：鉆桿參數(shù)與例題一同，鉆頭為PDC鉆頭，安裝有四個(gè)噴嘴（16*1,

20*3）o

泥漿性能：

位置密度36100200300600

入口2.1834304966110

出口2.1934305067112

首先根據(jù)所給兩口井實(shí)測(cè)泥漿數(shù)據(jù)確定合理的流變參數(shù)，繪制流變曲線,

以確定合于實(shí)測(cè)泥漿的最優(yōu)流變模式，后計(jì)算：

1）水力參數(shù)（鉆頭壓降，管內(nèi)、環(huán)空壓力損失，ECD）

通過計(jì)算掌握相關(guān)水力參數(shù)概念。

2）設(shè)計(jì)排量

如設(shè)計(jì)允許立管壓力為30MPa,根據(jù)上述數(shù)據(jù)對(duì)各井進(jìn)行最優(yōu)排量設(shè)計(jì)并對(duì)

結(jié)果進(jìn)行分析（隨著井深的不同，最優(yōu)排量結(jié)果不同，有時(shí)可能獲得最大水

馬力排量，有時(shí)則不能取得最優(yōu)值，試分析原因)

3)設(shè)計(jì)噴嘴直徑

若設(shè)計(jì)允許最大立管壓力為25Mpa,上述其他條件不變，改為三個(gè)等徑噴嘴,

選擇合理的噴嘴尺寸。

注意：鉆頭噴嘴流流量系數(shù)取0.96。裸眼井段平均井徑擴(kuò)系數(shù)取1.()3

2、解答過程

2.1泥漿流變性分析

2.1.1入口鉆井液流變性分析

圖12入口鉆井液流變性分析

賓漢俁式：

號(hào)毛MYP(Pi)39073任三相文pvgs)i0053-叵不基力匕521-

五夕惜式：

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卡斗模式：

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圖13報(bào)表

2.1.2出口鉆井液流變性分析

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hpa?數(shù)來源子抄捐文件

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圖14出口鉆井液流變性分析

泥槳流委性分析領(lǐng)表

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圖15報(bào)表

2.1.3分析結(jié)論

由流變性分析報(bào)告可以看出，四參數(shù)模式的流變性回歸系數(shù)值最小，所以

選擇四參數(shù)模式作為計(jì)算模型。

2.1.4四參數(shù)模式的鉆井液流變性數(shù)據(jù)

1、入口數(shù)據(jù)圖表

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圖16四參數(shù)模型入口鉆井液流變曲線

2、出口數(shù)據(jù)圖表

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