式中:pp—地层孔隙压力(在正常压实状态下,地层孔隙压力等于静液柱压力),MPa;H—该点到水平面的重直高度(或等于静液柱高度),m。在陆上井中,H为目的层深度,起始点自转盘方钻杆补心算起,液体密度为钻井液密度ρm,则ph=10-3×ρm×g×H在海上井中,液柱高度起始点自钻井液液面(即出口管)高度算起,它与方补心高差约为0.6m~3.3m,此高差在浅层地层孔隙压力计算中要引起重视,在深层可忽略不计。po=9.81×10-3H〔(1-Φ)ρm+Φρ〕σz——有效上覆岩层压力(骨架颗粒间压力或垂直的骨架应力),MPa。式中:Pf——地层破裂压力(为岩石裂缝开裂时的井内流体压力),MPa;ρp——正常地层孔隙压力当量钻井液密度,g/cm3;式中:dcn——dc指数正常趋势线方程(无因次量);h——做dc指数试验时的井深,m。
式中:ρd1——压井时所需钻井液密度,g/cm3;
ρe——安全附加当量钻井液密度(油井0.05g/cm3~0.1g/cm3,气井为0.07g/cm3~0.15g/cm3)。Pe——安全附加压力,MPa(油井为1.5MPa~3.5MPa,气井为3.0MPa~5.0MPa)。式中:PTi——压井钻井液刚泵入钻柱时立管初始循环总压力, MPa;
ρd——关井时钻柱内未气侵钻井液密度(钻柱内钻井液密度),g/cm3;式中:td——压井钻井液从地面到达钻头时所需时间,min;Qr——压井流量,L/s;Qr=(1/3~1/2)Q;式中:ta——压井钻井液充满环空所需循环时间,min;Qr——压井流量,L/s;Qr=(1/3~1/2)Q;对于相同井径的井眼,应用该方法计算比较简单并且更准确。
H钻头——循环钻井液时钻头所在深度(与油层顶部深度相等),m;Δh——油层厚度,m。
P——钻杆连续提升时超过自由悬重的平均拉力,KN;1、通过大于钻柱原悬重的实际拉力提拉被卡钻具,量出钻柱总伸长△L(一般取多次提拉伸长量的平均值,用平均法算出△L,使计算更加准确)。2、计算在该拉力下,每段钻具的绝对伸长:(假设有三种钻具):表1—70 钻杆计算系数K值表
若△L≥△L1+△L2+△L3, 说明卡点在钻头上;②计算L3′值:△L1、△L2、△L3——自上而下三种钻具的伸长,cm;L1、L2、L3——自上而下三种钻具的下井长度,m;F1、F2、F3——自上而下三种钻具的截面积,cm2;钻杆扭转系数见表1—71,1000mE级、1000mX95级、1000mG105级、1000mS135级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数见见表1—72、见表1—73、见表1—74、见表1—75。表1—72 1000mE级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数
续表1—72
表1—73 1000mX95级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数
续表1—73
表1—74 1000mG105级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数
续表1—74
表1—75 1000mS135级钻杆在已知的轴向拉力下的最大许可扭转圈数
续表1—75
(四)泡解卡剂量计算
如果使用复合钻具,则按不同的井径、不同的管柱内、外径分段计算后累加,即可得解卡剂总用量。产生最高泵压是在解卡剂全部注入钻柱内流动尚未返出管柱时。Pmax=P1+P2=0.0981×(ρd-ρj)×h这种方法按相邻两测点间的井段为一直线进行计算,(实际上两测点间的井段并不都是直线),该直线的井斜角α和方位角等于上下两测点间的相应角度的平均值。如图1所示。
式中 αc23——2、3两点的平均井斜角,(°);式中 △H23——2、3两测点对应的垂直井深,m;△δ23——2、3两测点的水平面上投影的长度,m;△E23——2、3两测点的水平面上投影的长度,再投影到△N23——2、3两测点的水平面上投影的长度,再投影到其余井段计算方法相同,这种方法比较简单,但误差相对较大,逐步被其它方法取代。此法认为相邻两测点间的井段为一圆弧曲线,整个井眼由若干段曲率半径不等的圆弧组成。式中 R23——2、3两点间的井身轴线在垂直面上投影的曲r23——2、3两点间的井身轴线在水平面上投影的曲率半径,m。这种方法的假设比较接近井眼的实际情况,计算结果较为准确。由于实际井段并不都是真正的圆弧,计算结果仍有一定的误差。在计算曲率半径(垂直及水平投影面上的R与r)时,所用计算公式比较复杂,计算工作量较大,在设计井段要求精确度较高时,使用这种计算方法。式中 △E——上下两测点在任意长度时计算出的“井眼曲率”,(°)/25m(或)(°)/30m;