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文檔簡介

1、東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計課 程 石油工程課程設(shè)計 題 目 鉆井工程設(shè)計 學(xué) 院 石油工程 專業(yè)班級 油工14-4 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 李瑋、孫士慧 2013年 7月 1日2017 年7 月28 日東北石油大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程 : 石油工程課程設(shè)計 題目 : 鉆井工程設(shè)計專業(yè) : 石油工程 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)計和完井設(shè)計。2、設(shè)計要求:要求學(xué)生

2、選擇一口井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在教師的指導(dǎo)下獨立地完成設(shè)計任務(wù),最終以設(shè)計報告的形式完成專題設(shè)計,設(shè)計報告的具體內(nèi)容如下:(1)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計;(2)套管強度設(shè)計;(3)鉆柱設(shè)計;(4)鉆井液設(shè)計;(5) 鉆井水力參數(shù)設(shè)計;(6)注水泥設(shè)計;(7)設(shè)計結(jié)果;(8)參考文獻;設(shè)計報告采用統(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,達到工程設(shè)計的基本要求。3、主要參考資料:王常斌等,石油工程設(shè)計,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 2017年7月3日-2017年7月28日 指導(dǎo)教師 李

3、瑋教授、孫士慧講師 專業(yè)負責(zé)人 李士斌 2017 年 7 月 28 日前 言鉆井工程設(shè)計是石油工程設(shè)計的一個重要部分,是確保油氣鉆井工程順利實施和質(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)計的科學(xué)性、先進性關(guān)系到一口井作業(yè)的成敗和效益??茖W(xué)鉆井水平的提高,在一定程度上依靠鉆井設(shè)計水平的提高。設(shè)計應(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)和高效的原則進行。并且必須以保證實施地質(zhì)任務(wù)為前提。主要目的層段的設(shè)計必須體現(xiàn)有利于發(fā)現(xiàn)與保護油氣層,非目的層段的設(shè)計主要考慮

4、滿足鉆井工程施工作業(yè)和降低成本的需要。鉆井設(shè)計包括地質(zhì)設(shè)計和鉆井與完井工程設(shè)計。主要是指鉆井工程師得到地質(zhì)設(shè)計后,如何以地質(zhì)設(shè)計為依據(jù),完成一口井的綜合、合理的鉆井與完井工程設(shè)計。 鉆井與完井工程是一個多學(xué)科、多工種的大系統(tǒng)工程。鉆井與完井工程設(shè)計是以現(xiàn)代鉆井工藝理論為準則,采用新的研究成果,以現(xiàn)代計算技術(shù)用最優(yōu)化科學(xué)理論去設(shè)計和規(guī)劃鉆完井工程中的工藝技術(shù)及實施措施。鉆井與完井工程設(shè)計是完成地質(zhì)鉆探目的、開發(fā)油氣層、保證鉆井與完井工程質(zhì)量、保護油氣資源、保護環(huán)境,實現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高速和經(jīng)濟鉆井的重要程序,是鉆井與完井工程施工的指南和技術(shù)依據(jù)。鉆井公司將根據(jù)鉆井與完井工程設(shè)計的內(nèi)容和要求組織施工

5、和技術(shù)協(xié)作,并按照設(shè)計進行單井預(yù)算和決算。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括:1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計及井身質(zhì)量要求:原則是能有效地保護油氣層,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,為全井順利鉆進創(chuàng)造條件,是鉆井周期最短;鉆下部高雅地層時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)生壓差卡套管等嚴重事故;以及強度的校核。2、套管柱設(shè)計:選擇不同型號的套管,滿足鉆井中固井、完井要求;3、鉆具組合設(shè)計:給鉆頭加壓時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;6、

6、注水泥設(shè)計,等幾個方面的基本內(nèi)容。目錄第1章 設(shè)計資料收集11.1預(yù)設(shè)計井基本參數(shù)表11.2鄰井基本參數(shù)1第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計52.1 鉆井液的壓力體系52.2 井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計62.3 設(shè)計結(jié)果8第三章 套管柱強度設(shè)計93.1 套管柱設(shè)計計算的相關(guān)公式93.2 油層套管柱設(shè)計93.3技術(shù)套管柱設(shè)計133.4表層套管柱設(shè)計153.5 套管柱設(shè)計結(jié)果17第4章 鉆柱設(shè)計184.1 鉆柱設(shè)計原理184.2 鉆柱的設(shè)計194.3 鉆柱設(shè)計結(jié)果23第5章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計245.1 鉆井水力參數(shù)的計算公式245.2 水力參數(shù)計算255.3 鉆井水力參數(shù)設(shè)計結(jié)果32第6章 注水泥設(shè)計336.1 水泥漿的

7、排量的確定336.2 注水泥漿井口壓力356.3 設(shè)計結(jié)果40第7章 鉆井液設(shè)計417.1鉆井液用量計算公式417.2 鉆井液用量計算41第八章 設(shè)計結(jié)果44參考文獻46第1章 設(shè)計資料收集1.1預(yù)設(shè)計井基本參數(shù)表井號 SJ0043 井別 預(yù)探井 坐標 21664218,5121830 設(shè)計井深 3300 井口海拔 146 目的層位 d.z.j兼q1.q2 完井層位 基巖 地理位置 汪家屯,安達構(gòu)造位置 松遼盆地中央段隆區(qū)安達-肇州背斜帶中內(nèi)泡構(gòu)造設(shè)計依據(jù) 1. 設(shè)計依據(jù) (1)1997年勘探方案審定紀要 (2)本地區(qū)地震T1,T2構(gòu)造圖。 2. 鉆井目的 (1)證實該目的層是否為構(gòu)造類型油氣

8、藏,以及巖性因素對油氣藏影響程度。 (2)查明該地區(qū)油氣情況。(3)查明該地區(qū)儲層特性。1.2鄰井基本參數(shù)1.井身結(jié)構(gòu) 井號 項目 鉆頭尺寸(mm) 下深(m) 套管尺寸(mm) 泥漿密度(g/cm3) 井深 衛(wèi)深4 表層 4441503391.051.25155衛(wèi)深4 技術(shù) 31120002441.21.252005衛(wèi)深4油層21533051391.151.233102.地層壓力 井號 井段 地層壓力(g/cm2) 破裂壓力(g/cm2) 衛(wèi)深40153 0.81.5衛(wèi)深4153600 0.831.62衛(wèi)深4600900 0.911.65衛(wèi)深49001400 11.67衛(wèi)深414001800

9、 1.081.64衛(wèi)深418002200 1.091.62衛(wèi)深422002600 1.11.6衛(wèi)深426003000 1.011.56衛(wèi)深4300033101.12.1.543.鉆具組合 井號 井段 鉆頭外徑(mm) 密度(g/cm3) 鉆具組合 衛(wèi)深4 0-153 444 1.05-1.25 1787515926衛(wèi)深4 153-2003 311 1.2-1.25 305螺扶2295305螺扶2299305螺扶228減震器2299920381+17854+15926+127加重鉆桿衛(wèi)深4 2003-3310 215 1.15-1.2 214螺扶1782214螺扶1789214螺扶178減震器1

10、5918214螺扶+15926+214螺扶+159135衛(wèi)深42710-27502151.15-1.2178取芯筒+1591004.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(mPa.s) 屈服值(Pa) N值 K值 失水(API) 衛(wèi)深4 明2段-第四系 0-153 1.05-1.2 18-25 - - - - - - -衛(wèi)深4 嫩3段-明2段 153-1130 1.05-1.15 18-35 - - - - - - -衛(wèi)深4 泉3段-嫩2段 1130-2003 1.2-1.25 30-45 8-9 1-2.5 1

11、8-28 8-12 .55-.7 .2-.6 1-4衛(wèi)深4基巖-泉3段2003-33101.15-1.230-458-9 1-2.5 10-25 5-10 .6-.7 .2-.6 1-45.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(%) 比水功率(%) 上返速度(m/s) 功率利用率(%) 衛(wèi)深4 444 0-153 7.96 7.05 .9 6.01 104 325 2 .34 88.64衛(wèi)深4 311 153-1000 11.06 8.09 2.97 7.1 114 419 5.86

12、73.17衛(wèi)深4 311 1000-1400 12.62 8.8 3.83 7.71 114 456 6 .86 69.69衛(wèi)深4 311 1400-2003 17.92 13.05 4.86 9.39 139676 8 .86 72.85衛(wèi)深4 215 2003-2400 15.19 11.83 3.37 4.87 135 340 9 1.28 77.84衛(wèi)深4 215 2400-2800 15.66 11.833.384.8713534091.2875.51衛(wèi)深42152800-310016.0111.834.194.8713534091.2873.86衛(wèi)深42153100-331016.

13、2611.834.434.8713534091.2872.74衛(wèi)深42152710-275030.386.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) 衛(wèi)深40-153 444 X3A 江漢 14+14+14 30-40 65-70 45-48 1.05-1.2衛(wèi)深4153-1000 311 MSK 牡丹江 11+11+11+11+11 30-80 195-200 48-54 1.05-1.15衛(wèi)深41000-1400 311 FM212 勝利 11+11+11+11+11 80-120 195-

14、200 48-54 1.15-1.25衛(wèi)深41400-2003 311 J22江漢 14.24+14.24+9.53 350-400 65-70 48-54 1.2-1.25衛(wèi)深42003-2400 215 J22 江漢 12.7+11.1220-25065-70 28-30 1.15-1.2衛(wèi)深42400-2800 215J33江漢12.7+11.1220-25065-70 28-301.15-1.2衛(wèi)深42800-3100215J44江漢12.7+11.1220-25065-7028-301.15-1.2衛(wèi)深43100-3310215J44江漢12.7+11.1220-25065-7028

15、-301.15-1.2衛(wèi)深42710-2750215C20川.克50-8065-7035-401.15-1.27.套管柱設(shè)計參數(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) 衛(wèi)深4常規(guī)表層 0-150 339 J-55 9.65 150 12.17 12.17 19.16 4.24衛(wèi)深4常規(guī)技術(shù)0-10 244 N-80 11.05 10 .65 109.03 3.43 191.5衛(wèi)深4常規(guī)技術(shù)10-1140 244J-55 10.03 113067.27 108.38 2.17 1.13衛(wèi)深4常規(guī)技術(shù)1140

16、-1470 244N-80 10.03 330 19.64 53.33 6.27 1.13衛(wèi)深4常規(guī)技術(shù)1470-1880244N-8011.0541026.5433.6911.111.13衛(wèi)深4常規(guī)技術(shù)1880-2000244P-11011.051207.147.1470.231.24衛(wèi)深4常規(guī)油層0-850139N-807.7285021.583.621.893.38衛(wèi)深4常規(guī)油層850-2210139J-557.72136034.4162.111.81.13衛(wèi)深4常規(guī)油層2210-3240139N-807.72103026.0627.75.71.13衛(wèi)深4常規(guī)油層3240-3305139

17、P-1107.72651.641.64122.71.338.注水泥設(shè)計參數(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) 水泥品種標號 注水泥量(袋) 外加劑品種 外加劑量(kg) 衛(wèi)深4表層 1.25 0 1.85-1.9 0 A級 601 0衛(wèi)深4技術(shù) 1.25 0 1.85-1.9 0 G級 2892 0衛(wèi)深4油層1.218001.85-1.90G級14020第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 鉆井液的壓力體系2.1.1 最大鉆井液密度 (2-1)式中: 為某層套管鉆進井段中所用最大泥漿密度,; 為該井段中所用地層孔隙

18、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 (2-2)式中:f為發(fā)生井涌時,在井內(nèi)最大壓力梯度作用下,上部地層不被壓裂所有的地層破裂壓力梯度,g/cm3;pmax為某井段鉆進井段中所用的最大泥漿密度, g/cm3;Sb為抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度,取0.036 g/cm3;Sf為地層壓裂安全系數(shù),用當(dāng)量鉆井液密度表示,取0.03g/cm3;Sk為發(fā)生井涌時的井涌允量,取0.06g/cm3。2.1.2 校核各層套管下到初選點時是否會發(fā)生壓差卡套 (2-3)式中:為實際井內(nèi)最大靜止壓差,;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)最小地層孔隙壓力所對應(yīng)的井

19、 深,。為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差,取16 MPa。 2.2 井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.2.1 套管層次的確定根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)地層知壓力與破裂壓力查表知最大地層壓力梯度的當(dāng)量密度為1.12g/cm2,位于3300處。(1)中間套管下入深度初選點 取初選點 查地層破裂壓力梯度表得,不相近,因此再取 查地層破裂壓力梯度表得,不相近,因此再取 查地層破裂壓力梯度表得,相近考慮井深為3300米,為了井壁穩(wěn)定不坍塌需要加入技術(shù)套管,下入深度1700米, (2)校核中間套管是否會發(fā)生壓差卡套管 由地層壓力梯度表查得,,。0-1700m井段 ,所以不會發(fā)生壓差卡鉆,滿足設(shè)計要求。(3)確定表層套管的下入深度 取初選點

20、由地層破裂壓力梯度表得,不符合,因此再取 不符合再取 合適(5)校核表層套管下入到初選點過程中是否會發(fā)生壓差卡套管由地層壓力梯度表查得,,。0-250m井段 ,所以不會發(fā)生壓差卡鉆,滿足設(shè)計要求。(6)油層套管下入深度,因為設(shè)計井深為, ,則。2.3 設(shè)計結(jié)果表2-1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計表項目表層套管中間套管油層套管下深(m)21317003300鉆頭尺寸(mm)444.5311.1200套管外徑(mm)339.7244.5139.7 第三章 套管柱強度設(shè)計3.1 套管柱設(shè)計計算的相關(guān)公式1. 某井段的最大外擠壓力 (3-1) 式中:為套管柱所受外擠壓力,; 為該井段所用泥漿的最大密度,; 計算點井

21、深,。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度,; 為抗外擠安全系數(shù),取1.15。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) St=1.8 (3-4) 3.2 油層套管柱設(shè)計3.2.1 按抗外擠強度設(shè)計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:查鉆井工藝手冊上表3-8選擇第一段套管表3-1 第一段套管鋼級選擇鋼級外徑 (mm)壁厚(mm)內(nèi)徑(mm)均重(N/m)抗拉強度(kN)抗擠強度(MPa)屈服強度(KN)C-75139.79.17121.4291.9451792.657.8951943

22、.9實際抗擠安全系數(shù)3.2.2 確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長度1. 查鉆井工藝手冊上表3-8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)內(nèi)徑(mm)均重(N/m)抗拉強度(kN)抗擠強度(MPa)屈服強度(KN)C-75139.77.72124.3248.11454.641.6441654.7第二段套管下入深度為,實際取,則第一段套管使用長度為。2. 第一段套管抗拉安全系數(shù)校核、第二段套管抗擠安全系數(shù)校核浮力系數(shù) :KB=0.85應(yīng)力校核 :第一段空氣中重量第一段浮重 第一段抗擠安全系數(shù)-存在軸向拉力的最大允許抗外擠強度,MPa-無軸向拉力是套管的抗

23、外擠強度,MPa-軸向拉力,KN -套管管體屈服強度,KN 合格抗拉安全系數(shù) 滿足抗拉要求3.2.3 確定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用長度1. 查鉆井工藝手冊表3-8選擇第二段套管表3-3 第三段套管鋼級選擇鋼級外徑 (mm)壁厚(mm)內(nèi)徑(mm)均重(kg/m)抗拉強度(kN)抗擠強度(MPa)屈服強度(KN)C-75139.77.72124.325.31881.641.6441654.7第三段套管下入深度為,實際取1700m,則第二段套管使用長度為。2. 第二段套管抗拉安全系數(shù)校核、第三段套管抗擠安全系數(shù)校核。第二段套管在空氣中的重量第二段套管浮重 第二段抗擠安全系數(shù) 合格設(shè)第

24、三段套管下入深度為第三段套管在空氣中的重量第三段套管浮重 第三段抗擠安全系數(shù) 合格第二段套管抗拉安全系數(shù) 滿足抗拉要求井口抗內(nèi)壓校核第二段套管長度為1700m3.2.4 油層套管設(shè)計結(jié)果表3-4 油層套管設(shè)計參數(shù)井號套管類型井段(m)鋼級外徑(m)壁厚(mm)長度(m)抗拉安全系數(shù)抗擠安全系數(shù)SJ0043常規(guī)0-1700C-75139.79.1717006.231.95SJ0043常規(guī)1700-2500C-75139.77.728003.371.87SJ0043常規(guī)2500-3300C-75139.77.728003.371.873.3技術(shù)套管柱設(shè)計 3.3.1按抗外擠強度設(shè)計由下向上選擇第一

25、段套管由公式3-1可知最大外擠壓力為查鉆井工藝手冊上表3-8選擇第一段套管表3-5 第一段套管鋼級選擇鋼級外徑 (mm)壁厚(mm)內(nèi)徑(mm)均重(Kg/m)抗拉強度(kN)抗擠強度(MPa)屈服強度(KN)N-80244.511.05222.464.743669.826.2694074.6實際抗擠安全系數(shù) 滿足抗擠要求3.3.2 確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長度查鉆井工藝手冊上表3-8選擇第二段套管表3-5 第二段套管鋼級選擇鋼級外徑 (mm)壁厚(mm)內(nèi)徑(mm)均重(Kg/m)抗拉強度(kN)抗擠強度(MPa)屈服強度(KN)N-80244.510.03222.459.

26、533278.321.3054074.6第二段套管下入深度為,實際取,則第一段套管使用長度為套管在空氣中的重量 套管浮重抗擠安全系數(shù)校核 合格抗拉安全系數(shù) 滿足抗拉要求、設(shè)第二段套管在雙向盈利作用下能下入套管在空氣中的重量 套管浮重抗擠安全系數(shù)校核 合格抗拉安全系數(shù) 滿足抗拉要求抗內(nèi)壓第二段套管長度為900m3.3.3中間套管設(shè)計結(jié)果表39 中間套管設(shè)計參數(shù)井號套管類型井段(m)鋼級外徑(m)壁厚(mm)長度(m)抗拉安全系數(shù)抗擠安全系數(shù)SJ0043常規(guī)0-900N-80244.511.059003.171.87SJ0043常規(guī)900-1700N-80244.510.038006.452.56

27、3.4表層套管柱設(shè)計3.4.1按抗外擠強度設(shè)計由下向上選擇第一段套管參考臨井取鉆井液密度為1.08 查鉆井工藝手冊表3-8選擇第一段套管表3-10 第一段套管鋼級選鋼級外徑 (mm)壁厚(mm)內(nèi)徑(mm)均重(kg/m)抗拉強度(kN)抗擠強度(MPa)接頭抗拉強度(KN)H-40339.78.3832371.431432.35.12406.5套管在空氣中的重量 套管浮重抗擠安全系數(shù)校核 合格抗拉安全系數(shù) 滿足抗拉要求抗內(nèi)壓3.4.2 表層套管設(shè)計結(jié)果表311 表層套管設(shè)計參數(shù)井號套管類型井段(m)鋼級外徑(m)壁厚(mm)長度(m)抗拉安全系數(shù)抗擠安全系數(shù)SJ0043常規(guī)0-213H-40

28、339.78.382139.62.23.5 套管柱設(shè)計結(jié)果表3-12 套管柱設(shè)計參數(shù)表井號套管類型井段(m)鋼級外徑(m)壁厚(mm)長度(m)SJ0043常規(guī)0-250H-40339.78.38213SJ0043常規(guī)0-900N-80244.511.05900SJ0043常規(guī)900-1700N-80244.510.03800SJ0043常規(guī)0-1700C-75139.79.171700SJ0043常規(guī)1700-2500C-75139.77.72800SJ0043常規(guī)2500-3300C-75139.77.72800第4章 鉆柱設(shè)計4.1 鉆柱設(shè)計原理4.1.1 所需鉆鋌長度的計算公式 (4-

29、1)式中:為所需鉆鋌長度,;為安全系數(shù),一般取=1.15-1.25;為設(shè)計的最大鉆壓,;為每米鉆鋌在空氣中的重力,;為浮力系數(shù);為井斜角度數(shù),直井時;4.1.2計算鉆柱所受拉力的公式鉆柱所受拉力為 (4-2)式中:為鉆柱所受拉力,;為鉆鋌長度,;為每米鉆鋌在空氣中的重力,;為鉆桿長度,;為每米鉆桿在空氣中的重力,;4.2 鉆柱的設(shè)計4.2.1 一次開鉆鉆柱組合0-213m井段1. 鉆鋌長度的確定由最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑,查鉆井手冊工具選擇鉆鋌,外徑(mm)內(nèi)徑(mm)長度(m)名義重量(N/m)177.871.4101599.36此時,最大鉆壓,SN=1.2則鉆鋌長度為,所用

30、根數(shù)為(根)從而實際用5根鉆鋌,鉆鋌實際長度為Lc=105=50m。2. 鉆桿長度計算及安全校核鉆桿長度Lp=D1-10n=213-105=163m,根數(shù)(根)。取鉆桿16根方入3m。查鉆井工具手冊舊,一級選擇鉆桿鋼級外徑(mm)內(nèi)徑(mm)長度(m)名義重量(N/m)抗拉強度(KN)E127108.610284.781760.31安全系數(shù)為St=1.18。計算最大安全靜拉載荷為:a、安全系數(shù)法b、設(shè)計系數(shù)法: c 、拉力余量法:取拉力余量 比較三種安全校核知設(shè)計系數(shù)法計算的值最小,作為抗拉安全強度Fa=Fa2=1115.69(KN)。則鉆桿許用長度為滿足。 抗擠強度校核 滿足4.2.2 二次

31、開鉆鉆具組合213-1700m井段1. 鉆鋌長度的確定由最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑,查鉆井工具手冊選擇鉆鋌外徑(mm)內(nèi)徑(mm)長度(m)名義重量(N/m)15971.4101214.3此時,最大鉆壓Wmax=10t,SN=1.2 則鉆鋌長度為所用根數(shù)為(根)從而實際用12根鉆鋌,鉆鋌實長際度為Lc=1012=120m。2. 鉆桿長度計算及安全校核鉆桿長度Lp=D2-10n=1700-1012=1580 m, 根數(shù)(根)。查鉆井工具手冊舊,一級選擇鉆桿鋼級外徑(mm)內(nèi)徑(mm)長度(m)名義重量(N/m)抗拉強度(KN)E127108.610284.781760.31安全系數(shù)

32、為St=1.18。計算最大安全靜拉載荷為:a、安全系數(shù)法b、設(shè)計系數(shù)法: c 、拉力余量法:取拉力余量 比較三種安全校核知設(shè)計系數(shù)法計算的值最小,作為抗拉安全強度Fa=Fa2=1115.69(KN)。則鉆桿許用長度為滿足。 抗擠強度校核 滿足 4.2.3 三次開鉆鉆具組合1. 鉆鋌長度的確定由最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑,查鉆井工具手冊選擇鉆鋌外徑(mm)內(nèi)徑(mm)長度(m)名義重量(N/m)15971.4101214.3此時,最大鉆壓Wmax=15t,SN=1.2則鉆鋌長度為,所用根數(shù)為(根)從而實際用18根鉆鋌,鉆鋌實際長度為Lc=1018=180m。2. 鉆桿長度計算及安全

33、校核鉆桿長度Lp=D-10n=3300-1018=3120 m,根數(shù)(根)查鉆井工具手冊舊,一級選擇鉆桿鋼級外徑(mm)內(nèi)徑(mm)長度(m)名義重量(N/m)抗拉強度(KN)E127108.610284.781760.31安全系數(shù)為St=1.18。計算最大安全靜拉載荷為:a、安全系數(shù)法b、設(shè)計系數(shù)法: c 、拉力余量法:取拉力余量 比較三種安全校核知設(shè)計系數(shù)法計算的值最小,作為抗拉安全強度Fa=Fa2=1115.69(KN)。則鉆桿許用長度為滿足。 抗擠強度校核 滿足 4.3 鉆柱設(shè)計結(jié)果 表41 鉆柱設(shè)計結(jié)果井段(m)鉆頭尺寸(mm)鉆鋌外徑(mm)鉆鋌內(nèi)徑(mm)鉆鋌根數(shù)鉆桿外徑(mm)

34、鉆桿內(nèi)徑(mm)鉆桿根數(shù)0-213444.517871.45127108.616250-1800311.115971.412127108.61581800-330020015971.418127108.631223第5章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計5.1 鉆井水力參數(shù)的計算公式5.1.1 確定最小排量 (5-1)式中:Va為最低環(huán)空返速,m/s; 分別為井徑和鉆柱外徑,cm; Qa為攜巖屑的最小排量,L/s。5.1.2 獲得最大鉆頭水功率時臨界井深計算公式1. 第一臨界井深 (5-2)式中:為泵的額定壓力,; 為額定排量,; 和為相關(guān)系數(shù)。2. 第二臨界井深 (5-3)式中:為使巖屑上返的最小泵排量,

35、;5.1.3 有關(guān)壓耗系數(shù)計算公式 (5-4) (5-5) (5-6) (5-7) (5-8) 式中:為鉆井液密度,; 為鉆井液塑性粘度,; 和分別為地面高壓管線、立管、水龍帶、方 鉆桿的長度和內(nèi)徑,長度單位為m,內(nèi)徑單位為cm。 為鉆桿總長度,; 為常數(shù),內(nèi)平鉆桿??; 為鉆桿內(nèi)徑,; 為鉆桿外徑,; 為井徑,; Lc為鉆鋌長度,; 為鉆鋌外徑,; 為鉆鋌內(nèi)徑,;5.2 水力參數(shù)計算5.2.1 一開水力參數(shù)設(shè)計 查得的已知參數(shù):,dc=17.78cm,dci=7.14cm,Lc=50m,L1=,50m,L2=30m,L3=30m,L4=16m d1=10cm, d2=10cm, d3=30cm

36、. d4=10.86cm 1. 確定最小排量、最大允許排量及選泵: 已知 環(huán)空最小返速,最大返速。 最小排量:85.51(L/s) 最大排量:171.01(L/s)選擇缸套直徑為的型號為SL3NB1000A的鉆進泵兩臺并聯(lián)使用,因此額定排量為Qr=243.44=86.88L/s,額定泵壓為,。2 . 有關(guān)參數(shù)計算由公式(5-4)可知=3.5410-4由公式(5-6)可知 = =9.8210-4 由公式(5-7)可知 =2.6310-6由公式(5-8)可知= =1.204510-3第一臨界井深: = =179.1m第二臨界井深: = =197.59m因為表層套管深度大于第一臨界井深,因此在0-1

37、97.59m,。在197.59-213,鉆頭壓降鉆頭水功率 =比水功率 = 噴嘴當(dāng)量直徑: = =2.94(cm)三等直徑噴嘴直徑 5.2.2 二開水力參數(shù)設(shè)計查得已知參數(shù): ,dc=15.9cm,dci=7.14cm,dh=31.11cm,Lc=120m,L1=50m,L2=30m,L3=30m,L4=16m d1=0.1m, d2=0.1m, d3=0.3m. d4=0.1086m1. 確定最小排量、最大允許排量及選泵: 已知 環(huán)空最小返速,最大返速。 最小排量:38.01(L/s) 最大排量:76.01 (L/s)選擇缸套直徑為=150mm的型號為SL3NB1000A的鉆進泵兩臺并聯(lián)使用

38、,因此額定排量為Qr=43.1(L/s),額定泵壓為pr=21MPa,。2 . 有關(guān)參數(shù)計算由公式(5-4)可知=由公式(5-6)可知由公式(5-7)可知由公式(5-8)可知第一臨界井深: = =1996.12m因為技術(shù)套管深度小于第一臨界井深,因此,Qopt=43.1(L/s)。鉆頭壓降 = =14.76(MPa)鉆頭水功率 =14.7643.1=636.16KW比水功率 =KW/cm2噴嘴當(dāng)量直徑: = =1.88(cm)若安裝三個等徑噴嘴,則每個噴嘴直徑: =1.09(cm)5.2.3 三開水力參數(shù)設(shè)計查得的已知參數(shù):,dc=15.9cm,dci=7.14cm,dh=20cm,Lc=18

39、0m,L1=50m,L2=30m,L3=30m,L4=16m, d1=0.1m, d2=0.1m, d3=0.3m,d4=0.1086m 1. 確定最小排量、最大允許排量及選泵: 已知 環(huán)空最小返速,最大返速。 最小排量:11.24(L/s) 最大排量:22.48(L/s)選擇缸套直徑為=140mm的型號為SL3NB1000A的鉆進泵一臺,額定排量為Qr=20.65L/s,額定泵壓為Pr=24MPa,2 . 有關(guān)參數(shù)計算由公式(5-4)可知=由公式(5-6)可知 = = 由公式(5-7)可知 =4.1710-6由公式(5-8)可知 = =第一臨界井深: = =7740.91m因為油層套管下入深度小于第一臨界井深,Qopt=Qr=20.650.65L/s。鉆頭壓降 = =19.74(MPa

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