某油田鉆井設(shè)計(jì) 鉆井工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 題 目 學(xué) 院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 年月日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程題目專業(yè) 姓名學(xué)號主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：1、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：根據(jù)已有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用所學(xué)的專業(yè)知識，完成一口井的鉆井工程相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，最終確定出鉆井、完井技術(shù)措施。主要包括井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、鉆井液、鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)和完井設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)要求：要求學(xué)生選擇一口井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，最終以設(shè)計(jì)報(bào)告的形式完成專題設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)報(bào)告的具體內(nèi)容如下：（1） 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)；（3）鉆柱設(shè)計(jì)；（4）鉆井液設(shè)計(jì)；（5） 鉆井水

2、力參數(shù)設(shè)計(jì)；（6）注水泥設(shè)計(jì)；（7）設(shè)計(jì)結(jié)果；（8）參考文獻(xiàn)；設(shè)計(jì)報(bào)告采用統(tǒng)一格式打印，要求圖表清晰、語言流暢、書寫規(guī)范、論據(jù)充分、說服力強(qiáng)，達(dá)到工程設(shè)計(jì)的基本要求。3、主要參考資料：王常斌等，石油工程設(shè)計(jì)，東北石油大學(xué)校內(nèi)自編教材陳濤平等，石油工程，石油工業(yè)出版社，2000鉆井手冊（甲方）編寫組，鉆井手冊，石油工程出版社，1990完成期限指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人年月日前 言鉆井工程設(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)系到一口井作業(yè)的成敗和

3、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。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。本設(shè)計(jì)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污染損壞；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，使鉆井周期最短；鉆下部高壓地層時(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

4、鞋處薄弱的裸露地層；下套管過程中，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、套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)；3、鉆柱設(shè)計(jì)：給鉆頭加壓時(shí)下部鉆柱是否會壓彎，選用足夠的鉆鋌以防鉆桿受壓變形；4、鉆井液體系；5、水力參數(shù)設(shè)計(jì)；6，注水泥設(shè)計(jì)，鉆井施工進(jìn)度計(jì)劃等幾個(gè)方面的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容。目錄第1章設(shè)計(jì)資料的收集11.1預(yù)設(shè)計(jì)井基本參數(shù)11.2鄰井基本參數(shù)1第2章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1鉆井液壓力體系42.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)52.3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果6第3章套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)73.1油層套管柱設(shè)計(jì)73.2表層套管柱設(shè)計(jì)103.3套管柱設(shè)計(jì)結(jié)果11第4章鉆柱設(shè)計(jì)124.1鉆鋌的設(shè)計(jì)124.2鉆鋌及鉆桿長度

5、的計(jì)算124.3鉆柱設(shè)計(jì)結(jié)果17第5章鉆井液設(shè)計(jì)185.1鉆井液的計(jì)算公式185.2鉆井液密度轉(zhuǎn)換185.3鉆井液設(shè)計(jì)195.4鉆井液設(shè)計(jì)結(jié)果20第6章鉆井水力參數(shù)的設(shè)計(jì)216.1泵的選擇216.2泵的各種參數(shù)計(jì)算226.3泵的設(shè)計(jì)結(jié)果29第7章注水泥設(shè)計(jì)307.1水泥漿的用量307.2所需干泥灰、清水的用量317.3頂替時(shí)間的計(jì)算337.4防凝時(shí)間的計(jì)算347.5注水泥設(shè)計(jì)結(jié)果35第8章設(shè)計(jì)結(jié)果36參考文獻(xiàn)38第1章設(shè)計(jì)資料的收集1.1預(yù)設(shè)計(jì)井基本參數(shù)井號SJ0076 井別預(yù)探井 坐標(biāo)2166912324,5114900 設(shè)計(jì)井深2100 井口海拔144 目的層位P,F,Y 完井層位泉三段

6、地理位置升南、宋芳屯 構(gòu)造位置松遼盆地三肇凹陷升平向斜 設(shè)計(jì)依據(jù)1. 設(shè)計(jì)依據(jù) （1）大慶石油管理局勘探部1992年第73期勘探方案審定紀(jì)要 （2）本區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)造圖。 （3）鄰井資料 2. 鉆探目的 評價(jià)本區(qū)油層情況 1.2鄰井基本參數(shù)1井身結(jié)構(gòu)井號 項(xiàng)目 鉆頭尺寸(mm)下深(m) 套管尺寸(mm) 泥漿密度(g/cm3) 井深 芳29 油層 215 2125 139 1.051.25 21302地層壓力井號 井段（m）地層壓力(g/cm3) 破裂壓力(g/cm3) 芳29 0123 .9 1.6芳29 123300 .95 1.6芳29 300500 .91 1.6芳29 500700 .

7、93 1.6芳29 7001000 .98 1.6芳29 10001400 1 1.62芳29 14001800 1.03 1.63芳29 18002130 1.05 1.653鉆具組合井號 井段（m）鉆頭外徑(mm) 密度(g/cm3) 鉆具組合 芳29 0-123 444 1.05-1.2 178×75159×26芳29 123-2130 215 1.05-1.25 214穩(wěn)定器178×2214穩(wěn)定器178×9214穩(wěn)定器178減震器178×18214穩(wěn)定器178×90159×26芳29 1495-1505 215 1.

8、05-1.25 178取芯筒178×75159×26芳29 1847-1872 215 1.05-1.25 178取芯筒178×75159×26芳29 2047-2077 215 1.05-1.25 178取芯筒178×75159×264鉆井液性能井號 地質(zhì)年代 井段(m) 鉆井液類型 密度(g/cm3) 漏斗粘度(s) pH值 靜切力(Pa) 塑性粘度屈服值(Pa) N值 K值 失水(API) 芳29 明2段-第四系 0-123 膨潤土混漿 1.05-1.2 22-40 0-0 0-0 - - - -芳29 嫩3段-明2段 123-

9、1000 兩性復(fù)合離子鉆井液 1.05-1.2 22-35 8-9 1.5-2.5 8-184-9 .65-.75 .1-.3 1-5芳29 泉3段-嫩3段 1000-2130 兩性復(fù)合離子鉆井液 1.2-1.25 30-45 8-9 2.5-3 15-287-14 .55-.65 .3-.6 1-55水力參數(shù)井號 鉆頭尺寸(mm) 井段(m) 泵壓(MPa) 鉆頭壓降(MPa) 環(huán)空壓降(MPa) 沖擊力(kN) 噴射速度(m/s) 鉆頭水功率（kW）比水功率(%) 上返速度(m/s) 功率利用率(%) 芳29 444 0-123 7.92 7.05 .87 6.01 104 325 2 .

10、34 89.07芳29 215 123-1000 13.43 10.31 3.12 7.58 126 495 13 2.13 76.77芳29 215 1000-1495 10.77 8.3 2.47 4.35 113 254 7 1.36 77.04芳29 215 1505-1847 18.01 15.43 2.59 5.3 151 414 11 1.19 85.64芳29 215 1872-2047 14.91 12.1 2.81 4.69 134 325 8 1.19 81.15芳29 215 2077-2130 15.01 12.1 2.91 4.69 134 325 8 1.19 8

11、0.64芳29 215 1495-1505 0 0 芳29 215 1847-1872 0 0 芳29 215 2047-2077 0 0 6鉆井參數(shù)井號 井段(m) 鉆頭尺寸(mm) 鉆頭類型 生產(chǎn)廠 噴嘴組合 鉆壓(kN) 轉(zhuǎn)速(rpm) 排量(l/s) 泥漿密度(g/cm3) 芳29 0-123 444 X3A 江漢 14+14+14 30-40 65-70 45-48 芳29 123-1000 215 3B 大慶 13+13+13 160-180 195-200 48-50 芳29 1000-1495 215 PM210 鉆一機(jī)廠 10+10+9+9 50-80 195-200 28-

12、32 芳29 1505-1847 215 J22 江漢 12.7+8.7 160-180 65-70 24-28 芳29 1872-2047 215 J22 江漢 12.7+10.3 160-180 65-70 24-28 芳29 2077-2130 215 J22 江漢 12.7+10.3 160-180 65-70 24-28 芳29 1495-1505 215 RC-475 川 克 50-80 65-70 35-40 芳29 1847-1872 215 RC-475 川 克 50-80 65-70 35-40 芳29 2047-2077 215 RC-475 川 克 50-80 65-7

13、0 35-40 7.套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)井號 套管類型 套管層位 井段(m) 外徑(mm) 鋼級 段重(t) 長度(m) 壁厚(mm) 累重(t) 抗拉系數(shù) 抗擠系數(shù) 芳29 常規(guī) 表層 0-120 339 J-55 9.73 120 9.65 9.73 23.95 5.52芳29 常規(guī) 油層 0-210 139 J-55 5.31 210 7.72 48.53 2.31 10.24芳29 常規(guī) 油層 210-1380 139 J-55 24.37 1170 6.2 43.22 1.8 1.14芳29 常規(guī) 油層 1380-2125 139 J-55 18.85 745 7.72 18.85 5.9

14、4 1.38.注水泥設(shè)計(jì)參數(shù)井號套管層位固井前密度要求(g/cm3) 上返深度(m) 水泥塞面深度(m) 水泥漿密度(g/cm3) 漏失量(m3) 水泥品種標(biāo)號注水泥量(袋) 外加劑品種外加劑量(kg) 芳29 表層1.2 0 1.85-1.9 0 A級486 0芳29 油層1.25 1338 1.9-1.92 0 G級768 0第2章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1鉆井液壓力體系最大泥漿密度（2-1）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。發(fā)生井涌情況時(shí)（2-2）式中：為第n層套管以下井段發(fā)生井涌時(shí)，在井內(nèi)最大壓力梯

15、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。校核各層套管下到初選點(diǎn)深度時(shí)是否會發(fā)生壓差卡套 （2-3）式中：為第n層套管鉆進(jìn)井段內(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，；為該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度的最大深度，m；為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取12 MPa。2.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)套管層次與深度的確定根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)繪制地層壓力與破裂壓力剖面圖，如下圖所示。地層壓力與地層破裂壓力剖面圖1.油層套管下入深度初選點(diǎn)的確定由于井深為2100，所以確定

16、油層套管的下入為2095。2.表層套管下入深度初選點(diǎn)的確定試取，由鄰井基本參數(shù)得：，。預(yù)計(jì)發(fā)生井涌時(shí)，由公式2-2，并將各值代入得：根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)可知280m以下的最小破裂壓力梯度為，因?yàn)榍蚁嘟?，所以確定表層套管下入深度初選點(diǎn)為。3.校核表層套管下入到初選點(diǎn)280m過程中是否會發(fā)生壓差卡套管參考鄰井基本參數(shù)得：在此井段，。由公式2-3得：因?yàn)?，所以不會發(fā)生壓差卡套管，故表層套管的下入深度為280m。4.校核油層套管下入到2095m過程中是否會發(fā)生壓差卡套管參考鄰井基本參數(shù)得：在此井段，。由公式2-3得：因?yàn)椋圆粫l(fā)生壓差卡套管，故油層套管的下入深度為2395m。2.3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果查鉆井手

17、冊（甲方），鉆頭與套管尺寸匹配結(jié)果如下表所示。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表井號項(xiàng)目井深（m）套管下深（m）套管外徑（mm）鉆頭尺寸（mm）SJ0076表層285280339.7444.5SJ0076油層21002095139.7215.9第3章套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)3.1油層套管柱設(shè)計(jì)3.1.1計(jì)算的相關(guān)公式1.某井段的最大外擠壓力（3-1）式中：為該井段所用泥漿的最大密度，；為某段鋼級的下深度，m。2.某段鋼級套管的最大下入深度（3-2）式中：為某段鋼級套管抗外擠強(qiáng)度，MPa；為最小抗外擠安全系數(shù)，取1.125。3.套管浮力系數(shù)（3-3）式中：為某段所用鋼材的密度，取7.8。4.安全系數(shù)抗拉安全系數(shù)：3.1.2按

18、抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管由公式3-1可知最大外擠壓力為而允許抗外擠強(qiáng)度為查鉆井手冊（甲方）選擇第一段套管表3-1 第一段套管鋼級選鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）J-55139.77.72248.1112133.853124.31214.43.1.3確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長度1.查鉆井手冊（甲方）選擇第二段套管表3-2 第二段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）J-55139.76.99226.2987.527.85

19、5125.71103.2由公式3-2可知第二段套管下入深度為，取 。則第一段套管使用長度為，因此套管根數(shù)為，實(shí)際取。故第一段套管實(shí)際使用長度為，第二段套管實(shí)際下入深度為。2.雙軸應(yīng)力校核套管實(shí)際所受的擠壓力為查鉆井手冊（甲方）可知故根據(jù)曲線可知，則，因此套管實(shí)際所受拉力為。故，滿足雙軸應(yīng)力校核要求。確定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用長度1.查鉆井手冊（甲方）選擇第三段套管表3-3 第三段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）J-55139.76.2204.3840.721.512127.3987.5由公式3-2

20、可知第三段套管下入深度為，取 。則第二段套管使用長度為，因此套管根數(shù)為，實(shí)際取根。故第二段套管實(shí)際使用長度為，第三段套管實(shí)際下入深度為。2.雙軸應(yīng)力校核套管實(shí)際所受擠壓力為查鉆井手冊（甲方）可知故根據(jù)曲線可知，則，因此套管實(shí)際所受拉力為故，滿足雙軸應(yīng)力校核要求。3.1.5校核第三段套管及確定其使用長度1.使用長度的確定第三段套管使用長度為，因此套管根數(shù)為，實(shí)際取根。故第三段套管實(shí)際使用長度為。2.抗拉強(qiáng)度校核第三段套管所受最大拉應(yīng)力為而，滿足抗拉強(qiáng)度要求。3.2表層套管柱設(shè)計(jì)由公式3-1可知，最大外擠壓力為而允許抗外擠強(qiáng)度為查鉆井手冊（甲方）選擇表層套管：表3-4 表層套管鋼級選擇鋼級外徑（m

21、m）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）H-40339.78.38700.51432.35.1023232406.5則表層套管的根數(shù)為，實(shí)際取，所以實(shí)際使用長度為?？估瓘?qiáng)度校表層套管所受最大拉應(yīng)力為故，滿足抗拉強(qiáng)度要求。3.3套管柱設(shè)計(jì)結(jié)果表3-5 套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)表井號套管類型套管層位井段（m）鋼級外徑（m）壁厚（mm）根數(shù)長度（m）SJ0076常規(guī)表層0-285H-40339.78.3830280SJ0076常規(guī)油層0-1494.4J-55139.76.2164.21494.4SJ0076常規(guī)油層1494.4-2004J-55139.76.9

22、956509.6SJ0076常規(guī)油層2004-2095J-55139.77.721091第4章 鉆柱設(shè)計(jì)4.1鉆鋌的設(shè)計(jì)根據(jù)鉆頭直徑選擇鉆鋌外徑，鉆鋌長度取決于選定的鉆鋌尺寸與所需鉆鋌重量。4.1.1所需鉆鋌長度的計(jì)算公式（4-1） 式中：為設(shè)計(jì)最大鉆壓，kN；為安全系數(shù), 此取；為鉆井液浮力系數(shù)；為所需鉆鋌的長度, m；為每次開鉆所需鉆鋌單位長度重量，；為每次開鉆所需鉆鋌的根數(shù)，每根鉆鋌的長度9.1m。4.1.2計(jì)算鉆柱所受拉力的公式 （4-2）式中：為鉆柱所受拉力，kN；為鉆鋌長度, m；為鉆鋌單位長度重量，；為鉆桿長度, m；為鉆桿單位長度重量，。（4-3）式中 ：為鉆桿所受外擠壓力，M

23、Pa；為最小鉆井液密度，。4.2鉆鋌及鉆桿長度的計(jì)算4.2.1一次開鉆鉆具組合1.0-285m（1）鉆鋌長度的確定查鉆井手冊（甲方）選擇鉆鋌,鉆鋌外徑203.2mm，內(nèi)徑71.4mm，均重。此時(shí)，最大鉆壓。則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為。從而實(shí)際用3根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際度為。（2）鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井手冊（甲方）選擇鉆桿，鉆桿外徑139.7mm，內(nèi)徑121.4mm，均重,鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法： 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的值最小。則鉆桿許用長度為因此鉆桿長度為，所用根數(shù)為，實(shí)際取，從而鉆桿實(shí)際長度為。校核鉆桿抗擠強(qiáng)度為故

24、安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。4.2.2二次開鉆鉆具組合1.285-1000m（1）鉆鋌長度的確定查鉆井手冊（甲方）選擇鉆，鉆鋌外徑177.80mm，內(nèi)徑71.40mm，均重。此時(shí)，最大鉆壓為。則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為。從而實(shí)際用18根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際長度為。2鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井手冊（甲方）選擇鉆桿，鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑108.60mm，均重，鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法： 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的值最小。則鉆桿許用長度為因此鉆桿長度為，根數(shù)為，實(shí)際取，從而鉆桿實(shí)際長度為。校核鉆桿抗擠強(qiáng)度故安全校核所選鉆

25、鋌及鉆桿滿足要求。2.1000-1495m（1）鉆鋌長度的確定查鉆井手冊（甲方）選擇鉆鋌，鉆鋌外徑177.80mm，內(nèi)徑71.40mm，均重。此時(shí)，最大鉆壓。則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為，從而實(shí)際用8根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際長度為。2.鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井手冊（甲方）選擇鉆桿，鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑108.60mm，均重，鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法： 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)計(jì)算的值最小。則鉆桿許用長度為因此鉆桿長度為，根數(shù)為，實(shí)際取，從而鉆桿實(shí)際長度為。校核鉆桿抗擠強(qiáng)度故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。3.1495-2100

26、m1.鉆鋌長度的確定查鉆井手冊（甲方）選擇鉆,鉆鋌外徑177.80mm，內(nèi)徑71.40mm，均重。此時(shí)，最大鉆壓。則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為。從而實(shí)際用18根鉆鋌，實(shí)際鉆鋌長度為。2鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井手冊（甲方）選擇鉆桿，鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑108.60mm，均重，鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法： 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的值最小。則鉆桿許用長度為因此鉆桿長度為。鉆桿所用根數(shù)為，實(shí)際取，從而鉆桿實(shí)際長度為。校核鉆桿抗擠強(qiáng)度故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。4.3鉆柱設(shè)計(jì)結(jié)果鉆柱設(shè)計(jì)參數(shù)表井段（m）鉆頭尺寸（mm

27、）鉆鋌外徑mm）鉆鋌內(nèi)徑（mm）鉆鋌根數(shù)鉆桿外徑（mm）鉆桿內(nèi)徑（mm）鉆桿根數(shù)0-285444.5203.271.43139.7121.428285-1000215.9177.8071.418127.0108.68911000-1495215.9177.8071.48127.0108.61561495-2100215.9177.8071.418127.0108.6212第5章 鉆井液設(shè)計(jì)5.1鉆井液的計(jì)算公式5.1.1井筒內(nèi)鉆井液體積 （5-1）式中：為井筒內(nèi)鉆井液的體積，m；為第i段井徑，m；為第i段井眼長度，m。5.1.2地面循環(huán)量由于井深為2100m，選擇30鉆機(jī)則地面循環(huán)量為。5.1

28、.3損耗量損耗量為（5-2）5.1.4需要加入粘土、清水的量（5-3）（5-4）式中：為所加入粘土的密度，?。粸樗溷@井液的最大體積m；為所加粘土質(zhì)量，t；為配制鉆井液所需要的水的體積，。5.2鉆井液密度轉(zhuǎn)換5.2.1一次開鉆需要加入重晶石量（5-5）式中：為加入重晶石的量，t；為一次開鉆鉆井液的密度，。5.2.2二次開鉆需要加入重晶石量（5-6）式中：為加入重晶石的量，t；為二次開鉆鉆井液的密度，。5.3鉆井液設(shè)計(jì)參考臨井資料，一開時(shí)鉆井液密度為1.2，二開時(shí)鉆井液密度為1.25 。5.3.1井筒內(nèi)鉆井液體積1一次開鉆井筒內(nèi)的鉆井液體積由公式5-1可知2.二次開鉆井筒內(nèi)的鉆井液體積由公式5-

29、1可知因此在鉆井過程中。鉆井過程中所需的鉆井液體積由公式5-2可知則所需鉆井液原漿體積為實(shí)際取。需要加入的水量和土量由公式5-3和公式5-4可知粘土質(zhì)量為由公式5-4可知水的量為鉆井液密度轉(zhuǎn)換1.一次開鉆時(shí)所需重晶石的量由公式5-5可知所加入重晶石量的為2. 一次開鉆時(shí)所需重晶石的量由公式5-6可知所加入重晶石量的為5.4鉆井液設(shè)計(jì)結(jié)果鉆井液設(shè)計(jì)參數(shù)表項(xiàng) 目鉆井液密度（g/cm3）重晶石用量（t）鉆井液體積（m3）土量（t）水量（m3）一 開1.249.1428013.66273.2二 開1.259第6章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計(jì)6.1泵的選擇確定最小排量（6-1） （6-2） （6-3）（6-4）

30、 （6-5）式中：為巖屑舉升效率，無因次，取0.5；為最低環(huán)空返速，；為巖屑在環(huán)空的實(shí)際上返速度，；為巖屑在鉆井液的下滑速度，；為巖屑直徑，取0.6cm；為巖屑密度，?。粸殂@井液密度，；為鉆井液有效粘度，；、為井徑和鉆柱外徑，cm；為鉆井液稠度系數(shù)，；為鉆井液流行指數(shù)，無因次；為攜巖屑的最小排量，。6.1.2計(jì)算不同井深循環(huán)壓耗系數(shù)（6-6）（6-7） （6-8）式中：；為鉆井液塑性粘度，；為鉆鋌長度，m；為鉆桿內(nèi)徑，cm；、為鉆鋌內(nèi)徑、外徑，cm。 臨界井深的確定1計(jì)算按最大鉆頭水功率方式下的臨界井深第一臨界井深為（6-9）第二臨界井深為 （6-10）式中：；為額定泵壓，MPa；為額定排量，

31、。2計(jì)算按最大射流沖擊力方式下的臨界井深第一臨界井深為 （6-11）第二臨界井深為 （6-12）6.2泵的各種參數(shù)計(jì)算一開時(shí)泵的計(jì)算1.0-285m根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB1000A的鉆進(jìn)泵兩臺并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。由公式6-1、6-2、6-3和6-4可知最低環(huán)空返速為由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，鉆井液密度，井眼直徑，鉆桿外徑，巖屑直徑，巖屑密度，。則根據(jù)公式6-5可知，攜巖所需的最小排量為故，選擇的鉆井泵合理。由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，鉆井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆鋌外徑，井眼直徑。則由公式6-6可知由公式6-7可

32、知由公式6-8可知則根據(jù)最大射流沖擊力由公式6-11計(jì)算臨界井深得由于，因此鉆頭壓降為噴嘴的當(dāng)量直徑為因此噴嘴的直徑為6.2.2二開時(shí)泵的計(jì)算1.285-1000m根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB1600A的鉆進(jìn)泵一臺，其額定排量為，額定泵壓為。由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，鉆井液密度，井眼直徑。由經(jīng)驗(yàn)公式可知根據(jù)公式6-5可知，攜巖所需的最小排量為故，因此選擇的鉆井泵合理。由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，鉆井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆鋌外徑，井眼直徑。則由公式6-6可知由公式6-7可知由公式6-8可知則根據(jù)最大鉆頭水功率按照公式6-9計(jì)算第一臨界

33、井深得由最大鉆頭水功率按照公式6-10計(jì)算第二臨界井深由于，因此鉆頭壓降為最優(yōu)排量為噴嘴的當(dāng)量直徑為因此噴嘴的直徑為。2.1000-1495m根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB1000A的鉆進(jìn)泵一臺，其額定排量為，額定泵壓為。由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，鉆井液密度，井眼直徑。由經(jīng)驗(yàn)公式可知根據(jù)公式6-5可知，攜巖所需的最小排量為故，因此選擇的鉆井泵合理。由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，鉆井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆鋌外徑，井眼直徑。則由公式6-6可知 由公式6-7可知由公式6-8可知則根據(jù)最大鉆頭水功率按照公式6-9計(jì)算第一臨界井深得由于，因此鉆頭

34、壓降為噴嘴的當(dāng)量直徑為所以噴嘴的直徑為3.14952100m根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB1000A的鉆進(jìn)泵一臺，其額定排量為，額定泵壓為。由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，井液密度，井眼直徑。由經(jīng)驗(yàn)公式可知根據(jù)公式6-5可知，攜巖所需的最小排量為故，因此選擇的鉆井泵合理。由鉆柱設(shè)計(jì)和鄰井參數(shù)可知，井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆鋌外徑，井眼直徑。則由公式6-6可知由公式6-7可知由公式6-8可知則根據(jù)最大鉆頭水功率按照公式6-9計(jì)算第一臨界井深得由于，因此鉆頭壓降為噴嘴的當(dāng)量直徑為所以噴嘴的直徑為6.3泵的設(shè)計(jì)結(jié)果泵的設(shè)計(jì)參數(shù)表井段（m）泵型鋼套

35、直徑（mm）最大工作壓力（MPa）泵速（沖/分）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）額定排量（L/s）0-2852臺SL3NB-1000A1701680100027.68285-10001臺SL3NB-1600A19021120150051.851000-14951臺SL3NB-1000A1701696120033.211495-21001臺SL3NB-1000A15021112140030.17第7章注水泥設(shè)計(jì)7.1水泥漿的用量所需水泥漿體積的計(jì)算公式（7-1） 式中：為水泥塞高度，取10m；為井眼口袋高度，取5m；為設(shè)計(jì)封填水泥長度，m；為第i次開鉆鉆頭尺寸，m；為自外向里第i層套管的外徑，m；為第i層套

36、管的內(nèi)徑，m；為水泥附加系數(shù)，取1.1。所需干水泥的質(zhì)量的計(jì)算公式1.配制的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量為（7-2）式中：為水泥灰的密度，3.15 g/cm；為水的密度，1.0 g/cm ；為水灰比, 一開為0.46,二開為0.44。2.所需干水泥的質(zhì)量為（7-3）式中：為地面損失系數(shù)，取1.05。所需水的體積的計(jì)算公式（7-4）頂替排量的計(jì)算公式（7-5）式中：為頂替排量，；為水泥漿臨界流速，表層取0.9，油層取2.28。頂替容積的計(jì)算公式（7-6）式中：為頂替容積，；為第i層套管的內(nèi)徑，m；為至阻位的長度，。注入時(shí)間的計(jì)算公式 （7-7）式中：為所需水泥漿體積，；為鉆井液臨界流速，取1.68；為

37、水泥漿注入時(shí)間，min；為環(huán)空面積，。7.1.7 頂替時(shí)間及防凝時(shí)間頂替時(shí)間 （7-8）式中：為頂替容積，；為頂替排量，；為頂替時(shí)間，min。防凝時(shí)間 （7-9）式中：為水泥漿注入時(shí)間，min；為頂替時(shí)間，min；為水泥漿防凝時(shí)間，min。7.2所需干泥灰、清水的用量水泥漿體積的計(jì)算1.封固表層套管水泥漿體積的計(jì)算 由套管設(shè)計(jì)可知，。由公式7-1得2.封固油層套管水泥漿體積的計(jì)算由套管設(shè)計(jì)可知，。由公式7-1得 干水泥質(zhì)量的計(jì)算1.封固表層套管干水泥質(zhì)量的計(jì)算由公式7-2得,配制的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量為則由公式7-3得干水泥質(zhì)量為2.封固油層套管干水泥質(zhì)量的計(jì)算由公式7-2得,配制的水泥漿所

38、需水泥灰的質(zhì)量為則由公式7-3得干水泥質(zhì)量為所需清水的體積的計(jì)算1.封固表層套管所需清水的量由公式7-4得，,因此固井時(shí)儲備清水的體積。 2.封固油層套管所需清水的量由公式7-4得,固井時(shí)儲備清水的體積。7.3頂替時(shí)間的計(jì)算頂替排量的計(jì)算1.表層頂替排量的計(jì)算由表層設(shè)計(jì)可知，則由公式7-5可知頂替排量為。2.油層頂替排量的計(jì)算由油層設(shè)計(jì)可知，則由公式7-5可知頂替排量為。頂替容積的計(jì)算1.表層頂替容積的計(jì)算由表層設(shè)計(jì)可知由公式7-6可知頂替容積為2.油層頂替容積的計(jì)算由公式7-6可知頂替容積為頂替時(shí)間的計(jì)算1.表層頂替時(shí)間計(jì)算由公式7-8可知頂替時(shí)間為2.油層頂替時(shí)間計(jì)算由公式7-8可知頂替時(shí)

39、間為7.4防凝時(shí)間的計(jì)算7.4.1注入水泥漿的時(shí)間1.表層注入水泥漿的時(shí)間由公式7-7可知2.油層注入水泥漿的時(shí)間由公式7-7可知7.4.2防凝時(shí)間的計(jì)算1.表層防凝時(shí)間由公式7-9可知防凝時(shí)間為2.油層防凝時(shí)間由公式7-9可知防凝時(shí)間為7.5注水泥設(shè)計(jì)結(jié)果注水泥設(shè)計(jì)參數(shù)表井號套管層位上返深度(m)水泥品種清水的體積（m3）干水泥灰質(zhì)量注水泥量防凝時(shí)間SJ0076表層0A級2028.9821.46514.475SJ0076油層0G級4087.0162.7857.48第8章 設(shè)計(jì)結(jié)果表8-1井身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)表井號項(xiàng)目井深（m）套管下深（m）套管外徑（mm）鉆頭尺寸（mm）SJ0076表層285280339.7444.5SJ0076油層21002095139.7215.9表8-2 套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)表井號套