鉆井工程課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　實(shí)習(xí)類型 鉆井工程課程設(shè)計(jì) </p><p>　　實(shí)習(xí)單位 </p><p>　　實(shí)習(xí)起止時(shí)間2011年11月15日至2011年12月10日</p><p

2、>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　所在院（系） 石油工程學(xué)院 </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p>&l

3、t;p>　　學(xué) 號(hào) </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　鉆井工程設(shè)計(jì)是石油工程的一個(gè)重要部分，是確保油氣鉆井工程順利實(shí)施和質(zhì)量控制的重要保證，是鉆井施工作業(yè)必須遵循的原則，是組織鉆井生產(chǎn)和技術(shù)協(xié)作的基礎(chǔ)，是搞好單井預(yù)算和決算的唯一依據(jù)。鉆井設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性關(guān)系到一口井

4、作業(yè)的成敗和效益。科學(xué)鉆井水平的提高，在一定程度上依靠鉆井設(shè)計(jì)水平的提高。</p><p>　　設(shè)計(jì)應(yīng)在充分分析有關(guān)地質(zhì)和工程資料的基礎(chǔ)上，遵循國(guó)家及當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)法律、法規(guī)和要求，按照安全、快速、優(yōu)質(zhì)和高效的原則進(jìn)行。并且必須以保證實(shí)施地質(zhì)任務(wù)為前提。主要目的層段的設(shè)計(jì)必須體現(xiàn)有利于發(fā)現(xiàn)與保護(hù)油氣層，非目的層段的設(shè)計(jì)主要考慮滿足鉆井工程施工作業(yè)和降低成本的需要。</p><p>　　本設(shè)計(jì)

5、的主要內(nèi)容包括：1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及井身質(zhì)量要求：原則是能有效地保護(hù)油氣層，使不同地層壓力梯度的油氣層不受鉆井液影響以至于污染；應(yīng)避免漏、噴、塌、卡等復(fù)雜情況發(fā)生，為全井順利鉆進(jìn)創(chuàng)造條件，是鉆井周期最短；鉆下部高雅地層時(shí)所用的較高密度鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力，不致壓裂上一層管鞋處薄弱的裸露地層；下套管過(guò)程中，井內(nèi)鉆井液柱壓力之間的壓差不致產(chǎn)生壓差卡套管等嚴(yán)重事故；以及強(qiáng)度的校核；2、鉆具組合設(shè)計(jì)：給鉆頭加壓時(shí)下部鉆柱是否會(huì)壓彎，選用足夠的鉆鋌

6、以防鉆桿受壓變形，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)鉆具組合，從而減小或降低井斜的發(fā)生，通過(guò)最優(yōu)化設(shè)計(jì)從而降低成本投入；3、鉆井液體系的設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)至合適的鉆井液的密度，從而提高鉆頭的鉆速，以及避免由鉆井液密度變化所引起的井漏或井涌，甚至井噴的發(fā)生，保護(hù)油氣層；4、水力參數(shù)設(shè)計(jì)，選擇合適鉆井泵和噴嘴尺寸，保持鉆井工作正常進(jìn)行，通過(guò)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，使油井達(dá)到最大效益；5、注水泥設(shè)計(jì)，計(jì)算所需水泥質(zhì)量及設(shè)計(jì)合理的防凝時(shí)間等幾個(gè)方面的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而達(dá)到最佳完井

7、效果，有利于生產(chǎn)效益的提高。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 設(shè)計(jì)資料收集1</p><p>　　1.1預(yù)設(shè)計(jì)井基本參數(shù)表1</p><p>　　1.2鄰井基本參數(shù)1</p><p>　　第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p>&l

8、t;p>　　2.1鉆井液的壓力體系4</p><p>　　2.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)結(jié)果6</b></p><p>　　第3章 套管柱設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核7</p><p>　　3.1 油層套管柱設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2 表層套管柱設(shè)計(jì)

9、9</p><p>　　3.3 設(shè)計(jì)結(jié)果10</p><p>　　第4章 鉆柱設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.1 鉆鋌的設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.2 鉆鋌、鉆桿長(zhǎng)度的計(jì)算11</p><p>　　4.3 設(shè)計(jì)結(jié)果19</p><p>　　第 5 章 鉆井液設(shè)計(jì)20</

10、p><p>　　5.1 原漿體積計(jì)算20</p><p>　　5.2 需要加入粘土、清水的量20</p><p>　　5.3 開(kāi)鉆需要加入重晶石量21</p><p>　　5.4 鉆井液參數(shù)設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.5 設(shè)計(jì)結(jié)果22</p><p>　　第 6 章 鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)

11、23</p><p>　　6.1 泵的選擇23</p><p>　　6.2 泵的各種參數(shù)計(jì)算24</p><p>　　6.3 設(shè)計(jì)結(jié)果31</p><p>　　第 7 章 注水泥設(shè)計(jì)33</p><p>　　7.1 水泥漿的用量33</p><p>　　7.1.1 封固表層套管水泥漿

12、體積的計(jì)算33</p><p>　　7.2 時(shí)間的計(jì)算35</p><p>　　7.2.1 頂替排量、注入排量35</p><p>　　7.3 設(shè)計(jì)結(jié)果36</p><p>　　第 8 章 設(shè)計(jì)結(jié)果37</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><

13、p>　　第1章 設(shè)計(jì)資料收集</p><p>　　1.1預(yù)設(shè)計(jì)井基本參數(shù)表</p><p><b>　　1.2鄰井基本參數(shù)</b></p><p><b>　　1.井身結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　2.地層壓力</b></p><p&g

14、t;<b>　　3.鉆具組合</b></p><p><b>　　4.鉆井液性能</b></p><p><b>　　5.水力參數(shù)</b></p><p><b>　　鉆井參數(shù)</b></p><p><b>　　7.套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)</b&

15、gt;</p><p><b>　　8.注水泥設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1鉆井液的壓力體系</p><p>　　2.1.1最大鉆井液密度</p><p><b>　　(2-1)</b></p><

16、;p>　　式中：為某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿密度，；為該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度，；為抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度，取0.036 。</p><p><b>　　發(fā)生井涌情況</b></p><p>　　=++S+　　 (2-2) </p><p>　　式中：為第n層套管以下井段發(fā)生井涌時(shí)，在井內(nèi)最

17、大壓力梯度作用下，上部地層不被壓裂所應(yīng)有的地層破裂壓力梯度，；為第n層套管下入深度初選點(diǎn)，m；為壓井時(shí)井內(nèi)壓力增高值的等效密度, 取0.06 ；為地層壓裂安全增值，取0.03 。</p><p>　　2.1.2校核各層套管下到初選點(diǎn)時(shí)是否會(huì)發(fā)生壓差卡套</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　式中：為第n層套管鉆進(jìn)井

18、段內(nèi)實(shí)際的井內(nèi)最大靜止壓差，MPa；為該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度等效密度，；為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取12 MPa；為該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度的最大深度，m 。</p><p>　　2.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)繪制地層壓力與破裂壓力剖面圖，如圖 2-1 所示。</p><p>　　1.確定表層套管下入深度H1i</p>

19、;<p>　　試取 420m，參考鄰井基本參數(shù)得：由公式（2-2），將各值代入得：</p><p>　　()根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)可知420m 的破裂壓力梯度為因?yàn)榍蚁嘟源_定表層套管下入深度選點(diǎn)為。</p><p>　　2.校核表層套管下入到初選點(diǎn)420m 過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管</p><p>　　參考鄰井基本參數(shù)得：在此井段，，m，由公式（2-3

20、）得： （Mpa） ，因?yàn)?，所以不會(huì)發(fā)生壓差卡套管，故表層套管的下入深度為420m。</p><p>　　3.確定表層套管下入深度初選點(diǎn)</p><p>　　試取 = 2100m，參考鄰井基本參數(shù)得：由公式（2-2）式，將各值代入得：</p><p>　　，根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)可知2100m的破裂</p><p>　　壓力梯度為，以為且相近，所以

21、確定油層套管下入深度初選點(diǎn)為。</p><p>　　4.校核油層套管下入到2100m 過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管</p><p>　　參考鄰井基本參數(shù)得：在此井段</p><p>　　=1.14g/cm,=0.95g/cm,H=500m 。</p><p>　　由公式 （2-3）得：</p><p>　　=9.8150

22、0(1.14+0.036-0.95)10=11.085（Mpa）</p><p>　　因?yàn)?<,所以不會(huì)產(chǎn)生壓差卡套, 則確定油層套管下入深度為</p><p><b>　　2100m 。</b></p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　井深結(jié)

23、構(gòu)設(shè)計(jì)表</b></p><p>　　第3章 套管柱設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核</p><p>　　3.1 油層套管柱設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1計(jì)算的相關(guān)公式</p><p>　　1．某井段的最大外擠壓力</p><p>　　P=gD10 </p><

24、p>　　式中： 為該井段所用泥漿的最大密度，g/cm ；D為某段鋼級(jí)的下入深度，m 。 </p><p>　　2．某段鋼級(jí)套管的最大下入深度</p><p>　　D= </p><p>　　式中: 為某段鋼級(jí)套管抗外擠強(qiáng)度，MPa ； 為最小抗外擠安全系數(shù)，取

25、 </p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　3．套管浮力系數(shù)</b></p><p>　　k=1- </p><p>　　式中： 為某段所用鋼材的密度，取7.8g/cm。</p><p><b

26、>　　4．安全系數(shù)</b></p><p>　　抗拉安全系數(shù)=1.8。</p><p>　　3.1.2 按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管</p><p>　　由公式（3-1）可知最大外擠壓力為</p><p>　　= g×10=1.35× 9.81×2095×10=27.72(M

27、Pa)</p><p><b>　　允許抗外擠強(qiáng)度為</b></p><p>　　=27.72×1.25 =34.65(MPa )</p><p>　　1.查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇第一段套管</p><p>　　表3-1 第一段套管鋼級(jí)選擇 </p><p>　　3.1.3 確定第

28、二段套管的下入深度和第一段套管的使用長(zhǎng)度</p><p>　　1.查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇第二段套管</p><p>　　表3-2 第二段套管鋼級(jí)選擇</p><p>　　由公式（3-2）可知：</p><p>　　第二段套管下入深度為D== 1238.22（m），則第一段套管使用長(zhǎng)度 L1 = D1 -D2 =2095-1238.22=8

29、56.78(m)套管根數(shù)為（根），實(shí)際取95 根。第一段套管實(shí)際使用長(zhǎng)度為</p><p>　　則=95×9.1=864.5(m)，第二段套管實(shí)際下入深度為</p><p>　　D2=L- L1=2945-864.5=1230.5(m)</p><p><b>　　2.雙軸應(yīng)力校核</b></p><p>&l

30、t;b>　　=（Mpa）</b></p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》可知</p><p><b>　　=（Mpa）</b></p><p>　　故=，根據(jù)曲線可知，則</p><p><b>　?。╧N）</b></p><p>　　實(shí)際上所受拉力為

31、（kN）</p><p>　　故（kN）<滿足雙軸應(yīng)力校核要求。</p><p>　　3.1.4 校核第二段套管使用長(zhǎng)度</p><p>　　第二段套管使用長(zhǎng)度為（m） ，套管根數(shù)為</p><p>　?。ǜ瑢?shí)際取135 根。第二段套管實(shí)際使用長(zhǎng)度為</p><p>　　=1359.1=1228.5（m）。&

32、lt;/p><p>　　第二段套管主要受最大的拉應(yīng)力。</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　(kN)</b></p><p>　　=(kN)<1290(kN)</p><p><b>　　滿足抗拉強(qiáng)度要求。</b><

33、;/p><p>　　3.2 表層套管柱設(shè)計(jì)</p><p>　　由公式（3-1）可知：</p><p>　　最大外擠壓力為p=(MPa)</p><p>　　允許抗外擠強(qiáng)度為(MPa)</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇表層套管</p><p>　　表3-3 表層套管鋼級(jí)選擇</

34、p><p>　　表層套管的根數(shù)為（根），實(shí)際取45 根，實(shí)際使用長(zhǎng)度為</p><p>　　L = 45×9.1 = 409.5(m)</p><p>　　抗拉強(qiáng)度校核：表層套管所受最大拉應(yīng)力為</p><p><b>　　(kN)</b></p><p>　?。╧N）<1432.3(

35、kN)</p><p><b>　　滿足抗拉強(qiáng)度要求。</b></p><p><b>　　3.3 設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p>　　表3-4 套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p><b>　　第4章 鉆柱設(shè)計(jì)</b></p><p><b>

36、　　4.1 鉆鋌的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)鉆頭直徑選擇鉆鋌外徑，鉆鋌長(zhǎng)度取決于選定的鉆鋌尺寸與所需鉆鋌重量。</p><p>　　4.1.1 所需鉆鋌長(zhǎng)度的計(jì)算公式</p><p>　　L= </p><p>　　式中：W 為設(shè)計(jì)最大鉆壓，kN； 為安全系數(shù), 此取S=1.2

37、；K 為鉆井液 </p><p>　　浮力系數(shù) ； 為所需鉆鋌的長(zhǎng)度, m ；為每次開(kāi)鉆所需鉆鋌單位長(zhǎng)度 </p><p>　　重量，N /m； n為每次開(kāi)鉆所需鉆鋌的根數(shù) ，每根鉆鋌的長(zhǎng)度 9.1 m 。</p><p>　　4.1.2 計(jì)算鉆柱所受拉力的公式</p><p>　　P= </p&g

38、t;<p>　　式中：p 鉆柱所受拉力，kN ；L為鉆鋌長(zhǎng)度, m ；q為鉆鋌單位長(zhǎng)度重量，N /m；</p><p>　　L為鉆桿長(zhǎng)度, m ；q為鉆桿單位長(zhǎng)度重量，N/ m；</p><p>　　p= gL </p><p>　　式中：為鉆桿所受外擠壓力，MPa ；為最小鉆井液密度，g/cm。 &l

39、t;/p><p>　　4.2 鉆鋌、鉆桿長(zhǎng)度的計(jì)算</p><p>　　4.2.1 一次開(kāi)鉆鉆具組合</p><p><b>　　1.0—420m</b></p><p>　?。?）鉆鋌長(zhǎng)度的確定</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌：</p><p>　　鉆鋌外

40、徑203.2mm，內(nèi)徑71.4mm，均重q=2190N/m此時(shí) </p><p>　　K=1-=1-W = 40kN。</p><p><b>　　則鉆鋌長(zhǎng)度為=</b></p><p>　　鉆鋌根數(shù)為n=，從而實(shí)際用3根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng)=9.13= 27.3(m)</p><p>　　（2）鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全

41、校核</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿： </p><p>　　鉆桿外徑139.7mm，內(nèi)徑121.4mm，均重q = 319.71N /m，鋼級(jí)D級(jí)鉆桿F=1426.36kN，安全系數(shù)為S=1.25。鉆桿長(zhǎng)度為，根數(shù)為（根），實(shí)際取43根，鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng)=439.1=391.3（m）</p><p>　　計(jì)算最大安全靜拉載荷為：</p&g

42、t;<p>　　安全系數(shù)法：F=0.9=（kN）</p><p>　　設(shè)計(jì)系數(shù)法：F=0.9==855.381(kN)</p><p>　　拉力余量法：F=0.9F-MOP=0.91426.36-200=1083.72(kN)</p><p>　　比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的Fa值最小。</p><p><b>

43、　　則鉆桿許用長(zhǎng)度為</b></p><p>　　L=（m）>392.7m</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　4.2.2 二次開(kāi)鉆鉆具組合</p><p>　　1.420—1200m&

44、lt;/p><p><b>　　鉆鋌長(zhǎng)度的確定</b></p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌：</p><p>　　鉆鋌外徑152.40mm，內(nèi)徑57.20mm，均重=1212N/m,此時(shí)</p><p>　?。╧N），則鉆鋌長(zhǎng)度為</p><p>　?。╩），鉆鋌根數(shù)為n=（根），&l

45、t;/p><p>　　從而實(shí)際用25 根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際長(zhǎng)度為（m）</p><p>　　鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿：</p><p>　　鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑101.60mm，均重q=373.73N/m，鋼級(jí)D級(jí)鉆桿kN，安全系數(shù)為，鉆桿長(zhǎng)度為</p><p>　　L

46、=1200-227.5=972.5(m),根數(shù)為（根），實(shí)際取106根，鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng)=106×9.1=964.6（m）。</p><p>　　計(jì)算最大安全靜拉載荷為：</p><p>　?、?安全系數(shù)法：（kN）</p><p>　?、?卡瓦擠毀法：（kN）</p><p>　?、?拉力余量法：(kN)</p>&

47、lt;p>　　比較三種安全校核知卡瓦擠毀法計(jì)算的最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長(zhǎng)度為</b></p><p>　　L=（m）>927.5(m)</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　(MPa)<=68.27(MPa)</p&

48、gt;<p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求</p><p>　　2.1200—1460m</p><p>　?。?）鉆鋌長(zhǎng)度的確定</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌：</p><p>　　鉆鋌外徑152.40mm，內(nèi)徑57.20mm，均重N/m,此時(shí)</p><p>　　，W=1

49、40kN,則鉆鋌長(zhǎng)度為</p><p>　　(m),鉆鋌根數(shù)為（根），從而實(shí)際</p><p>　　用25根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際長(zhǎng)度為（m）</p><p>　?。?）鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿：</p><p>　　鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑101.60mm，均重q=373

50、.73N/m,鋼級(jí)D級(jí)鉆桿kN，安全系數(shù)為，鉆桿長(zhǎng)度為</p><p>　　L=1200-227.5=972.5（m），根數(shù)為（根），實(shí)際取106根，鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng)=106×9.1=964.6（m）</p><p>　　計(jì)算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>　?、?安全系數(shù)法：</b></p><p&

51、gt;　?、?卡瓦擠毀法：(kN)</p><p>　　③ 拉力余量法：(kN)</p><p>　　比較三種安全校核知卡瓦擠毀法計(jì)算的Fa最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長(zhǎng)度為</b></p><p>　　(m)>972.5(m)</p><p><b>　　校核鉆

52、桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　(MPa)<=68.27(MPa)</p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　2.1200—1460m</p><p>　?。?）鉆鋌長(zhǎng)度的確定</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌：</p><

53、;p>　　鉆鋌外徑152.40mm，內(nèi)徑57.20mm，均重，此時(shí)</p><p>　　，W=140kN,則鉆鋌長(zhǎng)度為</p><p>　　(m),鉆鋌根數(shù)為（根），從而實(shí)際用19根鉆鋌，鉆鋌長(zhǎng)度為（m）。</p><p>　?。?）鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿：</p>&l

54、t;p>　　鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑101.60mm，均重q=373.73N/m,鋼級(jí)D級(jí)鉆桿，安全系數(shù)為，鉆桿長(zhǎng)度為</p><p>　　L=1460-1729.9=1287.1(m),根數(shù)為（根），實(shí)際取141 根，鉆桿</p><p>　　實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng) =141×9.1 =1283.1(m)。</p><p>　　計(jì)算最大安全靜拉載荷為：&

55、lt;/p><p>　?、?安全系數(shù)法：（kN）</p><p>　?、?卡瓦擠毀法:（kN）</p><p>　　③ 拉力余量法：(kN)</p><p>　　比較三種安全校核知卡瓦擠毀法計(jì)算的Fa最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長(zhǎng)度為</b></p><p>

56、　?。╩）>1287.1(m)</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　3. 1460-1906m</p><p>　?。?）鉆鋌長(zhǎng)度的確定</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌：<

57、/p><p>　　鉆鋌外徑152.40mm，內(nèi)徑57.20mm，均重=1212N/m,此時(shí)</p><p>　　，W=40kN，則鉆鋌長(zhǎng)度為</p><p>　　（m），鉆鋌根數(shù)為（根），從而實(shí)際用6根鉆鋌，鉆鋌長(zhǎng)度為（m）。</p><p>　?。?）鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇

58、鉆桿：</p><p>　　鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑101.60mm，均重N/m,,鋼級(jí)D級(jí)鉆桿kN，安全系數(shù)為，鉆桿長(zhǎng)度為</p><p>　　L =1906 ?54.6 =1856.12(m)， 根數(shù)為（根），實(shí)際取203 根，</p><p>　　鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng) = 203×9.1 =1847.3(m)。</p><p>

59、;　　計(jì)算最大安全靜拉載荷為：</p><p>　　① 安全系數(shù)法：（kN）</p><p>　?、?卡瓦擠毀法:（kN）</p><p>　?、?拉力余量法：(kN)</p><p>　　比較三種安全校核知卡瓦擠毀法計(jì)算的Fa最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長(zhǎng)度為</b></

60、p><p>　　（m）> 1856.12 (m)</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　4. 1960-1926m</p><p>　?。?）鉆鋌長(zhǎng)度的確定</p><p>　　查

61、《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌：</p><p>　　鉆鋌外徑152.40mm，內(nèi)徑57.20mm，均重=1212N/m,此時(shí)</p><p>　　，W=80kN，則鉆鋌長(zhǎng)度為</p><p>　?。╩），鉆鋌根數(shù)為（根），從而實(shí)際用6根鉆鋌，鉆鋌長(zhǎng)度為（m）。</p><p>　?。?）鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核</p><p

62、>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿：</p><p>　　鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑101.60mm，均重N/m,,鋼級(jí)D級(jí)鉆桿kN，安全系數(shù)為，鉆桿長(zhǎng)度為</p><p>　　L =1926?100.1=1826.23(m)， 根數(shù)為（根），實(shí)際取200 根，</p><p>　　鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng) = 200×9.1 =1820(m)。<

63、/p><p>　　計(jì)算最大安全靜拉載荷為：</p><p>　?、?安全系數(shù)法：（kN）</p><p>　?、?卡瓦擠毀法:（kN）</p><p>　?、?拉力余量法：(kN)</p><p>　　比較三種安全校核知卡瓦擠毀法計(jì)算的Fa最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長(zhǎng)度

64、為</b></p><p>　　（m）> 1826.23 (m)</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　5.1926-2100m</p><p>　　（1）鉆鋌長(zhǎng)度的確定</p>

65、;<p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌</p><p>　　鉆鋌外徑152.40mm，內(nèi)徑57.20mm，均重=1212N/m,此時(shí)</p><p>　　，W=140kN，則鉆鋌長(zhǎng)度為</p><p>　?。╩），鉆鋌根數(shù)為（根），而實(shí)際用20根鉆鋌，鉆鋌長(zhǎng)度為（m）。</p><p>　?。?）鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核&l

66、t;/p><p>　　查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿：</p><p>　　鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑101.60mm，均重N/m,,鋼級(jí)D級(jí)鉆桿kN，安全系數(shù)為，鉆桿長(zhǎng)度為</p><p>　　L = 2100 ?182 =1918(m)， 根數(shù)為（根），實(shí)際取210 根，</p><p>　　鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng) = 201×9.1

67、=1911(m)。</p><p>　　計(jì)算最大安全靜拉載荷為：</p><p>　?、?安全系數(shù)法：（kN）</p><p>　　② 卡瓦擠毀法:（kN）</p><p>　?、?拉力余量法：(kN)</p><p>　　比較三種安全校核知卡瓦擠毀法計(jì)算的Fa最小。</p><p><b

68、>　　則鉆桿許用長(zhǎng)度為</b></p><p>　?。╩）> 1918 (m)</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p><b>　　4.3 設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p

69、><b>　　鉆具組合設(shè)計(jì)表</b></p><p>　　第 5 章 鉆井液設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 原漿體積計(jì)算</p><p>　　5.1.1 井筒內(nèi)鉆井液體積</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：為井筒內(nèi)鉆井液的體積，

70、m3；為第i段井徑，m；為第i段井眼</p><p><b>　　長(zhǎng)度，m。</b></p><p>　　5.1.2 地面循環(huán)量</p><p>　　由于井深為2100m，選擇30鉆機(jī)則地面循環(huán)量為。</p><p><b>　　5.1.3 損耗量</b></p><p>&

71、lt;b>　?。?-2）</b></p><p>　　5.2 需要加入粘土、清水的量</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　（5-4）</b></p><p>　　式中： 為所加入粘土的密度，取2000Kg/m3；為所配鉆井液的最大體積，<

72、;/p><p>　　,為所加粘土質(zhì)量，t；為配制鉆井液所需要的水的體積，。</p><p>　　5.3 開(kāi)鉆需要加入重晶石量</p><p>　　5.3.1 一次開(kāi)鉆需要加入重晶石量</p><p><b>　　(5-5)</b></p><p>　　式中： 為加入重晶石的量，t；為一次開(kāi)鉆鉆井液的密

73、度，。</p><p>　　5.3.2 二次開(kāi)鉆需要加入重晶石量</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中：為加入重晶石的量，t；為二次開(kāi)鉆鉆井液的密度，g/m3。</p><p>　　5.4 鉆井液參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　由(5-2)式可知

74、</b></p><p><b>　　由(5-2)式可知</b></p><p><b>　　則鉆井液原漿體積為</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　由(5-3)式與（5-4）式可知粘土質(zhì)量為</p><p>

75、　　由（5-4）式可知水的量為</p><p>　　由（5-5）式可知一次開(kāi)鉆需加入重晶石量為</p><p>　　由（5-6）式可知二次開(kāi)鉆需加入重晶石量為</p><p><b>　　5.5 設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　鉆井液設(shè)計(jì)參數(shù)表</b></p><p

76、>　　第 6 章 鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1 泵的選擇</b></p><p>　　6.1.1 確定最小排量</p><p><b>　　(6-1)</b></p><p><b>　　(6-2)</b></p><p>

77、　　式中：為最低環(huán)空返速，m/s；；為鉆井液密度，g/cm3 ；、為井徑和鉆柱外徑，</p><p>　　cm；為攜巖屑的最小排量，L/s。</p><p>　　6.1.2 計(jì)算不同井深循環(huán)壓耗系數(shù)</p><p><b>　　(6-3)</b></p><p><b>　　(6-4)</b><

78、;/p><p><b>　　(6-5)</b></p><p>　　式中： ；為鉆井液塑性粘度，Pas；為鉆鋌 </p><p>　　長(zhǎng)度，m；為鉆桿內(nèi)徑，cm；、分別為鉆鋌內(nèi)徑、外徑，cm。</p><p>　　6.1.3 臨界井深的確定</p><p>　　1.計(jì)算按最大鉆頭水功率方式下的臨界井

79、深</p><p>　　第一臨界井深為 （6-6）</p><p>　　第二臨界井深為 （6-7）</p><p>　　式中：B=0.51655；為額定泵壓，MPa；為額定排量，L/s。</p><p>　　2.計(jì)算按最大射流沖擊力方式下的臨界井深</p

80、><p>　　第一臨界井深為 （6-8）</p><p>　　第二臨界井深為 （6-9）</p><p>　　6.2 泵的各種參數(shù)計(jì)算</p><p>　　6.2.1 一開(kāi)時(shí)泵的計(jì)算</p><p><b>　　1.0—420m&

81、lt;/b></p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號(hào)為的鉆進(jìn)泵兩臺(tái)，其額定排量為,額定泵壓為。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：=13.97cm。</p><p>　　由公式（6-1）式可知：最低環(huán)空返速為=0.342(m/s)，根據(jù)式（6-2）可知：</p><p>　　攜巖所需的最小排量為，</

82、p><p>　　故，選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：</p><p>　　由（6-5）式可知：</p><p>　　由（6-6）式可知：</p><p>　　由（6-7）式可知：</p><p>　　則根據(jù)最大射流沖擊力按照（6-10）式計(jì)算臨界井深得</p&

83、gt;<p>　　由于D=405m<可知：噴嘴的當(dāng)量直徑為</p><p><b>　?。╟m） </b></p><p><b>　　噴嘴的直徑為</b></p><p>　　6.2.2 二開(kāi)時(shí)泵的計(jì)算</p><p>　　1.420-1200m</p><

84、p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為170mm的型號(hào)為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)泵</p><p>　　兩臺(tái)，其額定排量為=27.68×2=55.36L/s，額定泵壓為=16 MPa。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據(jù)（

85、6-5）式可知：</p><p>　　攜巖所需的最小排量為故，選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：</p><p>　　由（6-5）式可知：</p><p>　　由（6-6）式可知：</p><p>　　由（6-7）式可知：</p><p>　　則根據(jù)最大鉆頭水功率

86、按照式（6-8）計(jì)算第一臨界井深得</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　由（6-9）式計(jì)算第二臨界井深</p><p><b>　?。╩）</b></p><p><b>　　由于可知：</b></p><p><b&g

87、t;　　最優(yōu)排量為：</b></p><p>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為（cm）</p><p>　　噴嘴的直徑為（cm）</p><p>　　2.1200-1460m</p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為160mm的型號(hào)為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)泵</p><p>　　兩臺(tái)，其額定排量為=31

88、.87L/s，額定泵壓為=18.5MPa。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：。</p><p><b>　　則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知</b></p><p>　　根據(jù)（6-5）式可知：</p><p>　　攜巖所需的最小排量為</p><p>　　故，選擇的鉆井泵合理。</p>

89、<p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：</p><p>　　由（6-5）式可知：</p><p>　　由（6-6）式可知：</p><p>　　由（6-7）式可知：</p><p>　　則根據(jù)最大鉆頭水功率按照式（6-10）計(jì)算第一臨界井深得</p><p><b>　?。╩）</b>

90、;</p><p>　　由公式（6-9）計(jì)算第二臨界井深</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　由于可知：最優(yōu)排量為</p><p><b>　　最優(yōu)排量為：</b></p><p>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為（cm）</p><p&g

91、t;　　噴嘴的直徑為（cm）</p><p>　　3.1460-1906m</p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為180mm的型號(hào)為SL3NB—1000A的鉆井泵</p><p>　　一臺(tái)，其額定排量為=37.24L/s，額定泵壓為=14.5MPa。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：。</p><

92、p><b>　　則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知</b></p><p>　　根據(jù)（6-5）式可知：</p><p>　　攜巖所需的最小排量為</p><p>　　故，選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：</p><p>　　由（6-5）式可知：</p><

93、;p>　　由（6-6）式可知：</p><p>　　由（6-7）式可知：</p><p>　　則根據(jù)最大鉆頭水功率按照式（6-10）計(jì)算第一臨界井深得</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　由公式（6-9）計(jì)算第二臨界井深</p><p><b>　?。╩

94、）</b></p><p>　　由于可知：最優(yōu)排量為</p><p><b>　　最優(yōu)排量為：</b></p><p>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為（cm）</p><p>　　噴嘴的直徑為（cm）</p><p>　　4.1906-1926m</p><p>　　根據(jù)

95、鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為180mm的型號(hào)為SL3NB—1000A的鉆井泵</p><p>　　一臺(tái)，其額定排量為=37.24L/s，額定泵壓為=14.5MPa。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：。</p><p><b>　　則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知</b></p><p>　　根據(jù)（6-5）式可知：</

96、p><p>　　攜巖所需的最小排量為</p><p>　　故，選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：</p><p>　　由（6-5）式可知：</p><p>　　由（6-6）式可知：</p><p>　　由（6-7）式可知：</p><p>　　

97、則根據(jù)最大鉆頭水功率按照式（6-10）計(jì)算第一臨界井深得</p><p><b>　　（m）</b></p><p>　　由公式（6-9）計(jì)算第二臨界井深</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　由于可知：最優(yōu)排量為</p><p><b>

98、　　最優(yōu)排量為：</b></p><p>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為（cm）</p><p>　　噴嘴的直徑為（cm）</p><p>　　5.1926-2100m</p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為160mm的型號(hào)為SL3NB—1000A的鉆井泵</p><p>　　一臺(tái)，其額定排量為=31.8

99、7L/s，額定泵壓為=18.5MPa。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：。</p><p><b>　　則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知</b></p><p>　　根據(jù)（6-5）式可知：</p><p>　　攜巖所需的最小排量為</p><p>　　故，選擇的鉆井泵合理。</p>

100、<p>　　由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知：</p><p>　　由（6-5）式可知：</p><p>　　由（6-6）式可知：</p><p>　　由（6-7）式可知：</p><p>　　則根據(jù)最大鉆頭水功率按照式（6-10）計(jì)算第一臨界井深得</p><p><b>　　（m）</b>&

101、lt;/p><p>　　由公式（6-9）計(jì)算第二臨界井深</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　由于可知：最優(yōu)排量為</p><p>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為（cm）</p><p>　　噴嘴的直徑為（cm）</p><p><b>　　6.3

102、設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　泵的設(shè)計(jì)參數(shù)表</b></p><p>　　第 7 章 注水泥設(shè)計(jì)</p><p>　　7.1 水泥漿的用量</p><p>　　所需水泥漿體積的計(jì)算公式</p><p><b>　　(7-1)</b></p&g

103、t;<p>　　式中：為水泥塞深度，取15m ；為井眼口袋高度，5m ；L為設(shè)計(jì)封填水泥長(zhǎng) </p><p>　　度，m；為第i次開(kāi)鉆鉆頭尺寸，m ；為自外向里第i層套管的外徑，</p><p>　　m ；為第i層套管的內(nèi)徑，m ；為水泥附加系數(shù)，取1.1。</p><p>　　7.1.1 封固表層套管水泥漿體積的計(jì)算</p><

104、p><b>　　。</b></p><p><b>　　由公式（7-1）：</b></p><p>　　7.1.2.封固油層套管水泥漿體積的計(jì)算</p><p>　　=215.9mm，=0.139.7mm，=310m，=13m，=5m。</p><p><b>　　由式（7-1）得：

105、</b></p><p>　　7.1.3 所需干水泥的用量</p><p>　　所需干水泥的質(zhì)量的計(jì)算公式：</p><p>　　配制1的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中： 為水泥灰的密度，3.15 g/cm ； 為水

106、的密度，1.0 g/c ；m 為 </p><p>　　水灰比,二開(kāi)、三開(kāi)選0.44，一開(kāi)為0.46；從而，可計(jì)算得：一開(kāi)得q </p><p>　　=1.286(t/m)， </p><p>　　二開(kāi)、三開(kāi)得q =1.32(t/m )。</p><p><b>　　干水泥質(zhì)量的計(jì)算:</b>

107、</p><p><b>　　1.封固表層套管</b></p><p>　?。╰） </p><p><b>　　2.封固油層套管</b></p><p>　　（t） </p><p>　　7.1.4 所需清水的體積</p>

108、<p>　　1.封固表層套管所需清水的量</p><p><b>　　由公式 ：</b></p><p>　　固井時(shí)儲(chǔ)備清水的體積50。</p><p>　　2.封固油層套管所需清水的量</p><p><b>　　由公式：</b></p><p>　　固井時(shí)儲(chǔ)備清

109、水的體積40。</p><p><b>　　7.2 時(shí)間的計(jì)算</b></p><p>　　7.2.1 頂替排量、注入排量</p><p>　　1.鉆井液頂替的水泥漿的排量。</p><p>　?。?）油層：井徑215.9mm,套管外徑139.7mm,水泥漿返速2.23m/s由表層設(shè)計(jì)可知：</p><

110、;p><b>　?。↙/s）</b></p><p>　?。?）表層：井徑444.5mm,套管外徑339.7mm,返速2.23m/s</p><p><b>　?。↙/s）</b></p><p>　　2.用來(lái)頂替水泥漿進(jìn)入環(huán)空的鉆井液體積</p><p>　　（1）油層：內(nèi)徑124.3mm&

111、lt;/p><p><b>　　()</b></p><p>　　表層：內(nèi)徑320.4mm</p><p>　　3.水泥漿注入的排量</p><p>　　(1)油層：井徑215.9mm,套管外徑139.7mm,鉆井液返速1.65m/s</p><p><b>　?。↙/s）</b>

112、;</p><p>　　（2）表層：井徑444.5mm,套管外徑339.7mm,返速1.65m/s</p><p><b>　?。↙/s）</b></p><p>　　7.2.2 頂替時(shí)間、注入時(shí)間及防凝時(shí)間</p><p>　　油層：頂替時(shí)間(min)</p><p><b>　　注入

113、時(shí)間(min)</b></p><p><b>　　防凝時(shí)間（min）</b></p><p>　　表層：頂替時(shí)間(min)</p><p><b>　　注入時(shí)間(min)</b></p><p><b>　　防凝時(shí)間（min）</b></p><

114、;p><b>　　7.3 設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p><b>　　注水泥設(shè)計(jì)參數(shù)表</b></p><p>　　第 8 章 設(shè)計(jì)結(jié)果</p><p>　　表 8-1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表</p><p>　　表8-2 套管設(shè)計(jì)參數(shù)表</p><p>　　表8-3 鉆具

115、組合設(shè)計(jì)表</p><p>　　表8-4 鉆井液設(shè)計(jì)參數(shù)表</p><p>　　表8-5 泵的設(shè)計(jì)參數(shù)表</p><p>　　表8-6 注水泥設(shè)計(jì)參數(shù)表</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 蔣希文.鉆井手冊(cè)（甲方）上冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001，3

116、19-330</p><p>　　[2] 屈東升.石油工程[M].石油工業(yè)出版社出版，2001，24(4)</p><p>　　[3] 甘秀娥.石油工程設(shè)計(jì)[M].江漢石油學(xué)院：石油工業(yè)出版社出版，2002，26(6)</p><p>　　[4] 劉希圣.石油工程設(shè)計(jì)[M].大慶：大慶石油學(xué)院，1999，123-127</p><p>　　[