分类: 基础数据
包含钻井过程中常用的单位换算、基本公式、主要化学符号、不同流体和材料的密度、金属的物理特性、浮力系数等基础数据。
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浮力系数的计算
1、浮力系数=(物体的密度—泥浆或水泥浆的密度)/物体的密度;
2、井中管柱的悬重=管柱重量乘以浮力系数。
Kb=1-ρd/ρsKb-浮力系数 ρd-钻井液密度 ρs-套管钢材密度
浮力系数很多,还有空气浮力系数、地基浮力系数等
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单位换算器
单位换算器 -
单位换算-密度
相关公式
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压力、压力梯度
压力
钻井行业压力通常指的是压强,指的是作用在一个单位面积上的力。例如,一个1牛顿的力作用在一个面积为1平方米的表面就会对这个表面产生1帕斯卡(pa)的压力。在数学上,压力表示为:

- P=压强(pa)
- F=压力(N)
- A=表面积(m2)
流体压力是向各个方向施加的,图1说明了压力的概念。活塞下面的流体对每个表面施加了10 psi(磅每平方英寸)的均匀压力,垂直于各表面平面。

图1 压力示意图
静液柱压力
静液柱压力是由于其上方流体的重量造成的流体压力,气体和液体都施加静液柱压力。静液柱压力存在于流体表面以下的所有点,但与施加的压力不同,静液柱压力不是恒定的。任何点的静液柱压力取决于流体密度和流体表面以下的深度。静液柱压力一个很好的例子是大气压力。空气的重量导致海平面的平均压力为14.7 psi。众所周知,随着海拔高度的增加,气压下降。
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常用计算公式-面积、体积和容积
在钻井计算过程中,面积、体积和容积的计算十分普遍,现在很多手册中也列出了钻具和套管的相关数据以供作业使用,为了进一步了解面积、体积和容积等数据是如何计算的,本文特列出相关的计算公式,供大家参考。面积
圆形面积
圆形面积计算公式如下:

以上公式中符号的含义如下:- A=圆形的面积
- π=3.1416
- r=圆形的半径
- D=圆形的直径
圆形示意图圆环面积
圆环面积计算公式如下:

以上公式中符号的含义如下:
- A=圆环的面积
- π=3.1416
- D=外圆的直径
- d=内圆的直径
注意:圆环的面积不要使用π乘以外圆直径减内圆直径差的平方。
圆环示意图在现场应用中,套管内有一个管柱(套管、钻杆、油管)的环形面积计算如下:

管柱示意图体积
体积计算是钻井过程中常用的运算,在钻井、固井、压井、录井等工况下都有使用,下面就介绍体积的计算方法。
体积是物体在三维空间中所占空间的大小,一旦知道横截面面积,计算体积就很简单了。圆柱体体积计算公式如下:

- V=体积
- A=圆柱体的横截面面积
- D=圆柱体的直径
- H=圆柱体的高度
管柱示意图容积
计算油管、钻杆或套管的容积在很多工况下都需要使用,下面就通过两个例子来计算管具的容积。
例1
如右图所示,求9-5/8″、43.5lb/ft,深度为2000m的套管内容积。
解答:
根据套管数据表查询可知,9-5/8″、43.5lb/ft套管内径为222.4mm=0.224m,
因此,套管内容积:

- V=套管内容积
- A套管内径=套管内的横截面面积
- H=井深(也是套管的长度)
备注:在现场作业过程中,如果要解决同样的问题,请参阅附录b中的“套管尺寸和容量”,找到9-5/8”,43.5 lb/ft套管,并找到对应的9-5/8”,43.5 lb/ft套管每m长度的容积,用这个数字乘以套管柱的高度,就可以得到套管容积。

例2
如右图所示,求深度为3000m,5-1/2″、15.5lb/ft套管和2-3/8″、4.7lb/ft油管之间的环空容积。
解答:
根据套管数据表查询可知,5-1/2″、15.5lb/ft套管内径为125.7mm=0.1257m,2-3/8″、4.7lb/ft油管外径为60.325mm=0.060325m,
因此,环空内容积为:

- V=环空容积
- A环空=环空横截面面积
- H=套管深度

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材料的密度
本文介绍了钻井中常用材料的密度,供参考。钻井中常用材料的密度表
名称 密度(g/cm3) 名称 密度(g/cm3) 水 泥 3.15 硝 酸 (100%)1.513 灰 岩 2.6-2.8 硫 酸 (100%)1.83 重晶石 4.0-4.5 盐 酸 (40%)1.20 铅 11.3-11.9 甘 油 1.26 砂岩 2.0-2.7 汞 13.6 酒精 0.79 硫化氢 0.00119 石油 0.85-0.89 天然气 0.000603 汽油 0.70-0.75 空 气 0.00129 柴油 0.79-0.82 石 膏 2.96 机油 0.90-0.91 玻 璃 2.53 -
基础数据简介
钻井过程中我们经常需要进行单位换算、材料参数的查询、进行相关的计算等,基础数据这部分内容就是为方便大家在这方面工作而设置的。
基础数据目前分单位换算、基础数据查询、常用计算公式3部分内容。
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单位换算-力
力是力学中的基本概念之一,是使物体改变运动状态或形变的根本原因。在动力学中它等于物体的质量与加速度的乘积。
在钻井行业中经常用到的重力、拉力等均属于的范畴。力的国际单位为牛顿,简称牛,符号是N。其他常用单位有达因(Dynes)、千克力、千牛(KN)、磅、千克等。
单位转换表-力

备注:
- 单位换算基于重力加速度g=9.807 m/s2 = 32.174 ft/s2