现代固井技术的理论基础和现场经验

现代固井技术讲座现代固井技术讲座现代固井技术的理论基础和现场经验现代固井技术的理论基础和现场经验 第三部分第三部分现代固井技术现代固井技术 现场应用的现场应用的 技术保证（二）技术保证（二）现代固井技术现场应用的基本保证现代固井技术现场应用的基本保证现代固井技术特殊计算模式现代固井技术特殊计算模式（一）现代固井技术特殊计算在固井中的意义（一）现代固井技术特殊计算在固井中的意义（二）现代固井技术特殊计算的理论根据（二）现代固井技术特殊计算的理论根据（三）现代固井技术计算的主要模式（三）现代固井技术计算的主要模式（一）（一）现代固井技术特殊计算在固井中的意义现代固井技术特殊计算在固井中的意义.高温高压井固井作业，需要有特殊计高温高压井固井作业，需要有特殊计 算模式，重点解决井漏和气窜等问题；算模式，重点解决井漏和气窜等问题；.解决固井事故需要作特殊计算；解决固井事故需要作特殊计算；.现代固井技术离不开严密的施工措施现代固井技术离不开严密的施工措施 和准确的数据和准确的数据,因此需要作特殊计算。因此需要作特殊计算。解决固井事故急需准确解决固井事故急需准确答案答案 某高温高压深井下套管突然井漏了，这是为什么，答某高温高压深井下套管突然井漏了，这是为什么，答案在哪里？案在哪里？某高压气井固井后气窜了井喷了，这是为什么，能预某高压气井固井后气窜了井喷了，这是为什么，能预告吗？答案在哪里？告吗？答案在哪里？某井下完套管开泵循环，井漏了；固井过程继续漏泥某井下完套管开泵循环，井漏了；固井过程继续漏泥浆；替泥浆过程漏失更严重。这又是为什么，答案在浆；替泥浆过程漏失更严重。这又是为什么，答案在哪里？哪里？。原因并不复杂，可是有没有一个准确的数据作答案？原因并不复杂，可是有没有一个准确的数据作答案？这就是现代固井设计特殊计算模式所要解决的任务，这就是现代固井设计特殊计算模式所要解决的任务，也就是固井特殊计算在现场固井中应用的意义。也就是固井特殊计算在现场固井中应用的意义。固井特殊计算模式的理论根据固井特殊计算模式的理论根据 “注水泥工艺是一门科学注水泥工艺是一门科学”，“注水泥作业注水泥作业是一口井整个施工中最重要的组成部分是一口井整个施工中最重要的组成部分”。注。注水泥工艺是一门由多学科组成的水泥工艺是一门由多学科组成的 科学，它包科学，它包括化学、地质、物理、石油机械和电工学，每括化学、地质、物理、石油机械和电工学，每一门学科对实行层间封隔这一固井目的都是很一门学科对实行层间封隔这一固井目的都是很重要的。重要的。固井特殊计算模式的主要项目固井特殊计算模式的主要项目1.下套管激动压力对地层的影响下套管激动压力对地层的影响2.允许的激动压力范围套管下放速度允许的激动压力范围套管下放速度3.破坏泥浆凝胶结构所增加的压力破坏泥浆凝胶结构所增加的压力4.Halliburton井底循环温度（井底循环温度（BHCT）计算模式）计算模式5.Amoco BHCT 计算模式计算模式6.API 新标准新标准BHCT计算模式计算模式7.测井资料求测井资料求BHCT计算模式计算模式固井特殊计算模式的主要项目固井特殊计算模式的主要项目8.气窜潜在系数预测气窜气窜潜在系数预测气窜9.水泥浆性能系数预测气窜水泥浆性能系数预测气窜10.双级注水泥防窜设计双级注水泥防窜设计11.水泥浆循环候凝法计算模式水泥浆循环候凝法计算模式12.API水泥浆流动计算模式水泥浆流动计算模式（一）下套管激（一）下套管激动压力对地层的影响动压力对地层的影响1.这时套管下端是封闭的，套管下入井内，所这时套管下端是封闭的，套管下入井内，所 有流动都在环空。有流动都在环空。2.根据钻井水力学，钻杆垂直运动引起波动压根据钻井水力学，钻杆垂直运动引起波动压 力的原理，下端封闭的管子向下运动时，管力的原理，下端封闭的管子向下运动时，管 子地段的摩阻压力变化将使该处的压力升子地段的摩阻压力变化将使该处的压力升 高，这就是激动压力，因而对地层造成破高，这就是激动压力，因而对地层造成破 坏（相反方向叫抽吸压力）。坏（相反方向叫抽吸压力）。应用的公式及计算方法应用的公式及计算方法1.在预定的套管下放速度下计算流体在环空的平均速度：在预定的套管下放速度下计算流体在环空的平均速度：Va=DP2*Vp/(D2h-D2p)（ft/s）2.2.计算它所产生的激动压力梯度计算它所产生的激动压力梯度 dPf/DL=dPf/DL=（(Va+1/2Vp)/(1000(Dh-Dp)(Va+1/2Vp)/(1000(Dh-Dp)2 2）*cpcp3.3.计算薄弱层压力当量密度计算薄弱层压力当量密度（ppg）4.安全检验安全检验5.5.符号说明：符号说明：Va 环空平均速度环空平均速度（ft/s）DPDh-管径和井径（管径和井径（in）Vp套管设计的下放速度套管设计的下放速度（ft/s）cpcp泥浆塑性粘度厘泊泥浆塑性粘度厘泊cp cp（与同）（与同）1 1 cp=1 dPf/DLdPf/DL激动压力梯度激动压力梯度psipsi 计算举例计算举例1.1.井况设定：在井况设定：在13-3/8套管内下套管内下11-3/4”套管，套管，14井眼。井眼。泥浆密度泥浆密度16ppg,16ppg,塑性粘度塑性粘度40cp,40cp,薄弱层在薄弱层在8842ft(2695m),8842ft(2695m),破裂压力破裂压力 当量密度当量密度3 3)，13-3/8”套管内径套管内径12.515”。2.2.决定下放速度决定下放速度30s/pice(30s/pice(即即30s/12m)30s/12m)3.3.计算结果：计算结果：设计下放速度设计下放速度ft/s 平均下放速度平均下放速度ft/s 计算的薄弱层当量计算的薄弱层当量 18.78 18.78 ppg 井漏了井漏了 （二）允许在激动压力范围计算套管下放速度（二）允许在激动压力范围计算套管下放速度1.所谓激动压力就是所谓激动压力就是下端封闭的管子向下运动时，管子地段下端封闭的管子向下运动时，管子地段的摩阻压力变化将使该处的压力升高。激动压力范围就是的摩阻压力变化将使该处的压力升高。激动压力范围就是指该处的破裂压力和该处泥浆静液柱压力的差值。指该处的破裂压力和该处泥浆静液柱压力的差值。2.激动压力的计算与井眼、管径和塑性粘度有关。在一定的激动压力的计算与井眼、管径和塑性粘度有关。在一定的井眼条件下，塑性粘度越大激动压力越大，下放速度就越井眼条件下，塑性粘度越大激动压力越大，下放速度就越慢。慢。套管下放速度计算套管下放速度计算 计算公式如下：计算公式如下：Pw=0.052*L*WP dPw/dL=(Pw-Phy)/L V=(dPw/dL*1000(Dh-Dp)2/(Dp2/(D2h-D2p)+1/2)*cp)L-薄弱层深度薄弱层深度ft WP_破裂压力当量密度破裂压力当量密度ppg_ Phy泥浆液柱压力泥浆液柱压力psi Dh-井径井径in Dp-套管外径套管外径in cp 塑性粘度塑性粘度cp(与相同与相同 1 1 cp=1 计算实例 井况设定：在井况设定：在13-3/813-3/8套管内下套管内下11-3/4”11-3/4”套管，套管，泥浆密度泥浆密度16ppg,16ppg,塑性粘度塑性粘度40cp,40cp,薄弱层在薄弱层在8842ft(2695m),8842ft(2695m),破裂压力破裂压力当量密度当量密度18.78ppg(2.25g/cm3)18.78ppg(2.25g/cm3)13-3/8”13-3/8”套管内径套管内径12.515”12.515”。设计要求：计算下放速度和每柱的下放时间设计要求：计算下放速度和每柱的下放时间计算数据：计算数据：钻井液密度钻井液密度塑性粘度塑性粘度 下放速度下放速度1柱柱27m时间时间 ppg cp ft/s min 16 40 16 40 0.2665 0.2665 5.5 5.5（三）破坏泥浆凝胶结构所增加的压力（三）破坏泥浆凝胶结构所增加的压力1.泥浆的凝胶结构就是静切力，下套管是个泥浆的凝胶结构就是静切力，下套管是个“漫长漫长”的过程，井底泥浆形成凝胶，开泵循的过程，井底泥浆形成凝胶，开泵循环首先就要破坏它，因此井壁压力增大，严重环首先就要破坏它，因此井壁压力增大，严重时压破地层，井漏了。时压破地层，井漏了。2.泥浆凝胶结构取决于什么泥浆凝胶结构取决于什么?泥浆静切力！泥浆静切力！yy 使用单位：使用单位：lb/100ftlb/100ft2 2 lb/100ft lb/100ft2 2破坏泥浆凝胶结构计算公式破坏泥浆凝胶结构计算公式n计算公式：计算公式：ndPdPf f/dL=/dL=y y/(300(D/(300(Dh-h-D Dp p)nPj=dPdPf f/dL/dL*L LnW Wf f=（0.052*L*WP+dPdPf f/dL/dL*L L）/L L W Wf f vs EMWvs EMWLKLK破坏泥浆结构所增加的压力梯度破坏泥浆结构所增加的压力梯度dPdPf f/dL/dL（psi/ft)psi/ft)计算薄弱层激动压力计算薄弱层激动压力Pj(psi)psi)n计算薄弱层的当量密度计算薄弱层的当量密度W Wf f和安全检验和安全检验nEMWEMWLK LK-井的漏失当量密度井的漏失当量密度ppg ppg nlb/100ftlb/100ft2 2 破坏泥浆凝胶结构计算例题破坏泥浆凝胶结构计算例题1.模拟井况：模拟井况：在在16”套管里下套管里下13-3/8”套管后开泵循环，会不会发生井漏？套管后开泵循环，会不会发生井漏？泥浆密度（泥浆密度（1.83g/cm3),泥浆静切力泥浆静切力19Pa,薄弱层深度再薄弱层深度再2000m漏失当量漏失当量15.8ppg(1.90)16”套管内径套管内径14.875”2.计算结果：薄弱层当量密度计算结果：薄弱层当量密度 井漏发生了。井漏发生了。回头找答案回头找答案 某高温高压深井下套管突然井漏了，这是为什么，答案在哪里？某高温高压深井下套管突然井漏了，这是为什么，答案在哪里？答案：套管下放速度失控答案：套管下放速度失控 某高压气井固井后气窜了井喷了，这是为什么，能预料到吗？答某高压气井固井后气窜了井喷了，这是为什么，能预料到吗？答案在哪里？案在哪里？答案：可以预测，但未做气窜预测计算；候凝未计算水泥浆失重效率。答案：可以预测，但未做气窜预测计算；候凝未计算水泥浆失重效率。某井下完套管开泵循环泥浆井漏了，固井过程继续漏泥浆，替泥某井下完套管开泵循环泥浆井漏了，固井过程继续漏泥浆，替泥浆过程漏失更严重。这又是为什么，答案在哪里？浆过程漏失更严重。这又是为什么，答案在哪里？。答案：破坏泥浆凝胶结构增加激动压力；注水泥流速过大；替泥浆泵答案：破坏泥浆凝胶结构增加激动压力；注水泥流速过大；替泥浆泵压过高。因为该井属渗透性地层，未造成严重井漏压过高。因为该井属渗透性地层，未造成严重井漏。（四）（四）Halliburton井底循环温度（井底循环温度（BHCT）计算模式计算模式计算公式计算公式 BHCT=80+0.00053*TG*TD式中式中:BHCT-井底循环温度井底循环温度 -TG-注水泥温度梯度注水泥温度梯度 /100/100 ft TD-垂直井深垂直井深 ft（五）（五）Amoco BHCT 计算模式计算模式计算公式计算公式 BHCT=80+(-8.49686+0.663574*(BHST-80)(1-0.000011162*TD)式中式中:BHCT-井底循环温度井底循环温度 BHST-井底静止温度井底静止温度 TD-垂直井深垂直井深 ft（六）（六）API 新标准新标准BHCT计算模式计算模式计算公式：计算公式：BHCT=80+（）（）（1-0.1505*10-4*TD）式中式中:BHCT:井底循环温度井底循环温度 TD:ft TG:ft（七）测井资料求（七）测井资料求BHCT计算模式计算模式 测井温度与泥浆静止循环关系法测井温度与泥浆静止循环关系法 计算计算t/（t+t）与相关温度绘制对数图）与相关温度绘制对数图 先计算先计算BHST，取得，取得BHST后用后用Halliburton模式计算模式计算BHCT，如下图，如下图BHST91注水泥温度梯度注水泥温度梯度2.73/100m2.73/100m，BHCTBHCT计算结果为计算结果为67.167.1，与实测相同。，与实测相同。某井测井资料求井底循环温度记录某井测井资料求井底循环温度记录 井深井深23432343m测井前钻井液循环时间：测井前钻井液循环时间：2.5h （t）第一次测井：停止循环后井温第一次测井：停止循环后井温76 （t ）第二次测井：停止循环后井温第二次测井：停止循环后井温80 （t ）第三次测井：停止循环后井温第三次测井：停止循环后井温84 （t ）绘制对数图绘制对数图某井井底静止温度（某井井底静止温度（BHST）井深井深2343m74747575767677777878797980808181828283838484858586868787888889899090919192929393949495950.10.11 1 （八）（八）气窜潜在系数预测气窜气窜潜在系数预测气窜 固井后水泥浆在凝固初期静压降低，气体通过正在凝固中固井后水泥浆在凝固初期静压降低，气体通过正在凝固中的水泥浆渗透，而胶凝结构的形成又阻止了气体入侵。水泥浆的水泥浆渗透，而胶凝结构的形成又阻止了气体入侵。水泥浆静压降低得越多气侵得程度就越大。因此气窜潜在系数可以这静压降低得越多气侵得程度就越大。因此气窜潜在系数可以这样定义：样定义：水泥浆的最大压力降与井下超平衡压力的比值可以衡量气侵的水泥浆的最大压力降与井下超平衡压力的比值可以衡量气侵的程度。程度。GFP=MPR/OBP GFP-气窜潜在系数气窜潜在系数 MPR-水泥浆柱最大压力降水泥浆柱最大压力降psi OBP-液柱静压与地层压力的差值液柱静压与地层压力的差值psi 水泥浆柱最大压力降如何计算水泥浆柱最大压力降如何计算MPR=1.67*L/（Dh-dp)-(psi)单位换算系数单位换算系数Lc-水泥浆长度（水泥浆长度（ft）Dh-dp-Dh-dp-井径和套管外径（井径和套管外径（in.in.）气窜潜在系数气窜潜在系数GFPGFP=MPR/OBP气窜分三个等级气窜分三个等级GFP13.53.67.6程度程度轻微轻微中等中等(九）水泥浆性能系数防窜预测九）水泥浆性能系数防窜预测1.1.根据水泥浆水化机理，失水量和水泥浆过度根据水泥浆水化机理，失水量和水泥浆过度 阶段与气窜有明显的关系，用失水量与时间阶段与气窜有明显的关系，用失水量与时间 的平方根的线性关系来衡量控制气窜能力。的平方根的线性关系来衡量控制气窜能力。2.API2.API失水量越低、过度段越短水泥浆防窜可能失水量越低、过度段越短水泥浆防窜可能 性越大。性越大。水泥浆性能系数是对水泥浆防窜性能的评价水泥浆性能系数是对水泥浆防窜性能的评价 水泥浆从液态到固态转变初期的失水量假设与时间的平方根水泥浆从液态到固态转变初期的失水量假设与时间的平方根 有线性关系，用有线性关系，用SPN表示，在凝固过程理论上的失水量可由下式计算：表示，在凝固过程理论上的失水量可由下式计算：SPN=API*(t100BC)1/2-(t30BC)1/2)/(30)1/2API-水泥浆失水量水泥浆失水量mL/30mint t100BC100BC-水泥浆稠度在水泥浆稠度在100BC100BC的时间的时间minmint t30BC30BC-水泥浆稠度在水泥浆稠度在30BC30BC的时间的时间minmin水泥浆性能系数防窜能力评价水泥浆性能系数防窜能力评价 SPN是衡量水泥浆防是衡量水泥浆防窜能力的标准之一，窜能力的标准之一，SPN越大防窜能力越差；越大防窜能力越差；反之，防窜能力就越反之，防窜能力就越强。水泥浆从初凝开始强。水泥浆从初凝开始（表达式中稠度（表达式中稠度30BC的时的时间）间）到固态转变的初期到固态转变的初期（稠度（稠度100BC的时间）的的时间）的过渡阶段越短，水泥浆的阻力过渡阶段越短，水泥浆的阻力就越大。就越大。0SPN4-防窜能力防窜能力特强特强4防窜能力强防窜能力强防窜能力差防窜能力差水泥浆性能系数防窜评价计算水泥浆性能系数防窜评价计算 某水泥浆某水泥浆API失水量失水量30，100BC：300min,30BC:285minAPIt100BC t30BC SPN评价评价 mL/30min minminSPN防窜能力防窜能力30303853853653652.83 2.83 特强特强（十）双级注水泥防窜设计（十）双级注水泥防窜设计1.1.防漏：防漏：改变液柱静压改变液柱静压2.2.防窜：防窜：降低气窜潜在系数降低气窜潜在系数 双级注水泥改变气窜潜在系数双级注水泥改变气窜潜在系数GFP双级注水泥双级注水泥DV在在10000ft水泥浆密度提高到水泥浆密度提高到井口回压井口回压200psi计算结果见下表计算结果见下表水泥水泥浆段浆段长长水泥水泥浆静浆静压压泥浆泥浆段长段长泥浆泥浆静压静压井口井口回压回压ftpsiftpsipsi10001000841841100001000075267526200200总静压总静压OBPMPRGFP气窜气窜程度程度psipsipsi85678567631631584 584 0.93 0.93 初级初级 （十一）（十一）水泥浆循环候凝法计算模式水泥浆循环候凝法计算模式1.水泥浆候凝方法计算是固井特殊计算覆盖固井全过程的最水泥浆候凝方法计算是固井特殊计算覆盖固井全过程的最后部分。后部分。2.2.它根据水泥浆水化过程静压随时间逐步减少的特点，对环它根据水泥浆水化过程静压随时间逐步减少的特点，对环空施加回压以补充水泥浆柱减少的静压。空施加回压以补充水泥浆柱减少的静压。3.3.水泥浆从初凝起开始失重，一般在水泥浆候凝水泥浆从初凝起开始失重，一般在水泥浆候凝1hr1hr前开始前开始环空加压。环空加压。4.4.因此它是固井后环空加压的科学方法。因此它是固井后环空加压的科学方法。水泥浆失重效率计算水泥浆失重效率计算 Gp=(Ps-Pw)/60 Gp=(Ws-1)h/6000 nG Gp p-水泥浆失重效率水泥浆失重效率nPsPs水泥浆静压力水泥浆静压力nPwPw水柱压力水柱压力nWs-Ws-水泥浆密度水泥浆密度nh-h-水泥浆柱水泥浆柱 在不同时间环空蹩压值在不同时间环空蹩压值时间时间失重压力失重压力环空蹩压值环空蹩压值（min)(MPa)(MPa)1515P1=15GpP1=15Gp3030P2=30GpP2=15Gp+P14545P3=45GpP3=15Gp+P26060P4=60GpP4=15Gp+P3（十二）（十二）API水泥浆流动计算模式水泥浆流动计算模式幂幂律律模式和宾汉模式模式和宾汉模式Power Law Behavior&Bingham Plastic Behavior（采用（采用19901990年年7 7月月APIAPI规范）规范）19701970流变学计算模式是石油工业标准化的新成果流变学计算模式是石油工业标准化的新成果n API SPEC 10(July 1,1990)第五版本中在规第五版本中在规范流变学计算模式时说范流变学计算模式时说:n 这个方法是目前工业这个方法是目前工业标准化中的一个成果标准化中的一个成果,虽然不限制其他方法，虽然不限制其他方法，但必须具有达到目的的但必须具有达到目的的共同基础。共同基础。”原文如右：原文如右：nThis method is presented in an effort to standardize procedures for the industry.nIt is not intended to eliminate other methods but to give a common ground for comparative purposes.流变学理论计算模式应用流变学理论计算模式应用n计算塞流最高排量计算塞流最高排量n计算紊流最低排量计算紊流最低排量n计算压力降计算压力降 流变学现场使用六步法流变学现场使用六步法1.1.用旋转粘度计测出水泥浆分别在用旋转粘度计测出水泥浆分别在300300，200200，100100，6 6，3 3转转/分的读数；分的读数；2.2.计算水泥浆剪切速率计算水泥浆剪切速率 水泥浆剪切应力水泥浆剪切应力3.3.以以作横坐标，作横坐标，作纵坐标。把各点的作纵坐标。把各点的-画在线画在线 性坐标图和双对数坐标图上性坐标图和双对数坐标图上4.4.判别水泥浆属于什么模式判别水泥浆属于什么模式5.5.如果是幂律模式要计算如果是幂律模式要计算n,kn,k值；如果是宾汉模式要计值；如果是宾汉模式要计 算算y y、值值6.6.用相应的公式计算塞流、紊流和压力降用相应的公式计算塞流、紊流和压力降 流动曲线计算流动曲线计算 水泥浆剪切速率水泥浆剪切速率 水泥浆剪切应力水泥浆剪切应力N-N-粘度计转速粘度计转速 r/minr/min-粘度计读数粘度计读数-剪切速率剪切速率 s s-1-1-剪切应力剪切应力 lbf/ftlbf/ft2 2模式判别模式判别A 幂律模式幂律模式 -各点在双对数坐标图上呈直各点在双对数坐标图上呈直 线趋势线趋势B.B.宾汉模式宾汉模式 -各点在线性坐标图上呈直线各点在线性坐标图上呈直线 趋势趋势幂律模式幂律模式双对数坐标图：双对数坐标图：作横坐标作横坐标 作纵坐标作纵坐标宾汉模式宾汉模式线性坐标图：线性坐标图：作横坐标作横坐标 作纵坐标作纵坐标流变参数流变参数n1.幂率模式需要确定幂率模式需要确定n,k值值n n-流动状态指数流动状态指数n k-水泥浆稠度指数水泥浆稠度指数n2.宾汉模式需要确定宾汉模式需要确定y、值值n y-水泥浆屈服剪切应力水泥浆屈服剪切应力n -水泥浆塑性粘度水泥浆塑性粘度双对数坐标图双对数坐标图在双对数坐标图找在双对数坐标图找n 值值n最佳直线段的斜率就是最佳直线段的斜率就是n值。在最佳直线上选值。在最佳直线上选择两点求斜率，如择两点求斜率，如n 斜率斜率=(log4.5-log2.5)（log100-log25)=0.4240 n n=0.4240 在双对数坐标图找在双对数坐标图找k值值n直线在剪切应力直线在剪切应力坐标轴的截距经过换算就成坐标轴的截距经过换算就成为水泥浆稠度指数为水泥浆稠度指数kn K =gc*截距截距n K-流体稠度指数流体稠度指数 gc-通用换算系数通用换算系数32.174 n lbmft/lbfs2n 如图中如图中 截距截距n综合稠度指数综合稠度指数k=K/gc(3n+1)/4n)n =0.07471 lbf sn/ft2线性坐标图线性坐标图在线性坐标图找塑性粘度在线性坐标图找塑性粘度 n最佳直线段的斜率就是塑性粘度最佳直线段的斜率就是塑性粘度，但必须，但必须乘以换算系数乘以换算系数gc n =(（2-1）/(2-1)*gcn例题中：例题中：n=（）（）/（400-120）*gcn =0.0179 在线性坐标图上找在线性坐标图上找 屈服应力屈服应力y y n 直线在纵坐标（剪切应力轴）的截距就是屈直线在纵坐标（剪切应力轴）的截距就是屈服应力服应力y，如图中：，如图中：n n y=0.483 lbf/ft2幂率模式和宾汉模式幂率模式和宾汉模式 求参数的共同点求参数的共同点n（a）都用到最佳直线段的斜率，分别用于确定）都用到最佳直线段的斜率，分别用于确定 n 幂率模式的流动状态指数幂率模式的流动状态指数n值和宾汉模式值和宾汉模式n 的塑性粘度的塑性粘度，只不过是表达式不一样而，只不过是表达式不一样而n 已。已。n n=（log2-log1）/(log2-log1)n =(（2-1）/(2-1)*gcn（b）都用到Y轴的截距，分别用于确定幂率 n 模式的k值和宾汉模式的屈服应力y幂率模式在现场的计算幂率模式在现场的计算 例题例题n例题例题n水泥浆密度水泥浆密度n水泥浆流变参数如下图水泥浆流变参数如下图n井眼井眼8”n套管套管5-1/2”n设计泵速：设计泵速：5bbl/minn计算要求计算要求n1.环空环空1000ft的压力降的压力降 n2.环空紊流最低泵速环空紊流最低泵速n3.环空塞流最高泵速环空塞流最高泵速幂率模式计算方法幂率模式计算方法 及应用的公式及应用的公式1.计算计算n,k值值2.计算平均流速计算平均流速v3.计算综合雷诺数计算综合雷诺数N4.计算摩阻系数计算摩阻系数f5.找出临界雷诺数找出临界雷诺数N6.计算压力降计算压力降7.计算紊流计算紊流Qmin8.计算塞流泵速计算塞流泵速Qmax计算平均流速计算平均流速v vn计算平均流速计算平均流速v vn V=17.16*Q/(Dh2-DP2)-ft/s计算综合雷诺数计算综合雷诺数NN=（1.86*V2-n*WS)/(k*(96/DE)n)f=16/N找出临界雷诺数找出临界雷诺数N 由由n在下表查找在下表查找nn范围从范围从到到临界雷诺数临界雷诺数N NRE.CRITRE.CRIT 0.950.951 1 3000 3000 0.85 0.850.940.94 3100 3100 0.75 0.750.840.84 3200 3200 0.65 0.650.740.74 3300 3300 0.55 0.550.640.64 3400 3400 0.45 0.450.540.54 3500 3500 0.35 0.350.440.44 3600 3600 0.250.250.340.34 3700 3700完成幂率模式计算要求完成幂率模式计算要求n fLV2/DEnn Qmin=0.05828(Dh2-D2P)(Nrecrik(96/DE)n/n (1.86)(1/2-n)n QPF=0.05828(Dh2-D2P)(53.7634(96/DE)n/n ()(1/2-n)幂率模式计算结果幂率模式计算结果环空环空1000ft压力降压力降环空紊流最低泵速环空紊流最低泵速环空塞流最高泵速环空塞流最高泵速。宾汉模式在现场的计算例题宾汉模式在现场的计算例题n例题例题n水泥浆密度：水泥浆密度：n水泥浆流变参数如下表水泥浆流变参数如下表n井眼井眼8”n套管套管5-1/2”n设计泵速：设计泵速：5bbl/minn计算要求计算要求n1.环空环空1000ft的压力降的压力降 n2.环空紊流最低泵速环空紊流最低泵速n3.环空塞流最高泵速环空塞流最高泵速宾汉模式计算方法宾汉模式计算方法 及应用公式及应用公式n 1.计算计算y、值值n 2.计算平均流速计算平均流速 vn 3.计算综合雷诺数计算综合雷诺数 n 4.计算赫兹数计算赫兹数 NHEn 5.找出临界雷诺数找出临界雷诺数 n 6.计算摩阻系数计算摩阻系数 fn 7.计算压力降计算压力降n 8.计算紊流计算紊流 Qminn 9.计算塞流泵速计算塞流泵速 Qmax计算计算 V、N、Nhe。n V=17.16*Q/(D2h-D2P)n =0.6234*DEV/n NHE=1.6714*y*DE2*/2V、N计算结果计算结果V=2.5422 ft/s N宾汉模式摩阻系数与雷诺数宾汉模式摩阻系数与雷诺数宾汉模式摩阻系数与临界雷诺数宾汉模式摩阻系数与临界雷诺数 f 在上图找到在上图找到 临界雷诺数临界雷诺数 N是上图赫兹数与牛顿流体曲线是上图赫兹数与牛顿流体曲线的交点的交点 8500完成宾汉模式计算要求完成宾汉模式计算要求n 计计算下列公式：算下列公式：n fLV2/DEnn Qmin=0.09348(Dh+DP)(Nrecri/nn QPF=9.3480(Dh+DP)/nn说明：在说明：在固井工程师一口井固井工程师一口井有实例的完整计算有实例的完整计算 宾汉模式计算结果宾汉模式计算结果环空环空1000ft 压力降压力降环空紊流最低泵速环空紊流最低泵速环空塞流最高泵速。环空塞流最高泵速。计算实例计算实例n井径：井径：12.25“，外层套管，外层套管11-3/4”，尾，尾管管9.625“n设计：计算塞流设计：计算塞流Qn水泥浆流变参数：水泥浆流变参数：n R600 R300 R200 R100 R6 R3n 280 150 95 60 15 12 n 1021.38 n判断：判断：Bingham modeln(slope)=(1.599-1.0127)/(510-340)nQ=9.348*(12.25+9.625)*n（229L/min)nv=Q/V n22 让我们牢牢地掌握让我们牢牢地掌握现代固井技术，胸怀祖现代固井技术，胸怀祖国，走出国门，走向世国，走出国门，走向世界！界！讲座到此讲座到此 结束结束 谢谢！