新編-2一口井“設(shè)計(jì)部分”內(nèi)容和方法課件

一口井“設(shè)計(jì)部分”的具體內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1方法說明說明江漢油田無異常高壓地層，也無地層壓裂問題，所以不需要考慮地層壓力和地層破裂壓力剖面來設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)。只需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定的必封段和必?cái)U(kuò)段來設(shè)計(jì)。一口井“設(shè)計(jì)部分”的11.2主要縱向尺寸設(shè)計(jì)1)設(shè)計(jì)內(nèi)容和順序：a)表層套管及其下深；b)技術(shù)套管及其下深；c)擴(kuò)眼段及其擴(kuò)眼井深；d)油層套管及其下深。

2)設(shè)計(jì)方法：先根據(jù)待封地層的特性和鉆采的要求說明表層套管、技術(shù)套管和油層套管下入的必要性，擴(kuò)眼段擴(kuò)眼的必要性；再根據(jù)待封地層的底界深度，同時(shí)考慮地質(zhì)預(yù)報(bào)的誤差來確定各層套管的下深和擴(kuò)眼井深。1.2主要縱向尺寸設(shè)計(jì)21.3全井其余框架結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1)設(shè)計(jì)內(nèi)容和順序：油層套管段：a)套管外徑；b)鉆頭直徑；c)鉆達(dá)井深；d)水泥返深。技術(shù)套管段：同油層套管段。擴(kuò)眼段：a)擴(kuò)眼井徑。表層套管段：同油層套管段。1.3全井其余框架結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)32)設(shè)計(jì)方法：應(yīng)由內(nèi)向外，從油層套管層段開始，依據(jù)各段的地層特性，考慮鉆井和固井要求，再參照教材256頁的套管和井眼尺寸配合表，逐層設(shè)計(jì)套管下深對(duì)應(yīng)的鉆達(dá)井深、套管外徑、套管外徑對(duì)應(yīng)的鉆頭直徑、環(huán)空水泥返高4個(gè)參數(shù)；如果是擴(kuò)眼段，則設(shè)計(jì)其擴(kuò)眼井徑1個(gè)參數(shù)。注意：油層套管的直徑和下深是由甲方確定的。2)設(shè)計(jì)方法：應(yīng)由內(nèi)向外，從油層套管層段開始，依據(jù)各段的地41.4給出設(shè)計(jì)結(jié)果：畫出井身結(jié)構(gòu)示意圖(原設(shè)計(jì)那樣的)。1.5定向井剖面設(shè)計(jì)：如果是定向井，應(yīng)說明其設(shè)計(jì)的剖面類型、基本參數(shù)和設(shè)計(jì)這些基本參數(shù)的地質(zhì)和工程依據(jù)?？赡艿脑挘?jì)算出井身剖面的分段數(shù)據(jù)，畫出設(shè)計(jì)軌道的井身剖面圖。1.4給出設(shè)計(jì)結(jié)果：畫出井身結(jié)構(gòu)示意圖(原設(shè)計(jì)那樣的)。52鉆井主要設(shè)備部分1)鉆機(jī)選型：說明本井的井別、井型和設(shè)計(jì)井深，據(jù)此選擇鉆機(jī)型號(hào)(可取原設(shè)計(jì)的鉆機(jī)型號(hào))，說明其額定鉆深、最大鉆深和鉆機(jī)特點(diǎn)；還要說明配套選擇的鉆井泵型號(hào)和防噴器型號(hào)及其依據(jù)。2)給出設(shè)計(jì)結(jié)果：鉆井主要設(shè)備表。2鉆井主要設(shè)備部分63鉆井液部分1)從地層巖性和井身結(jié)構(gòu)兩方面說明全井鉆井液的分段依據(jù)，論述各段鉆井液體系選擇依據(jù)和特性,各添加劑的功用；2)分段設(shè)計(jì)鉆井液的常規(guī)性能；3)給出設(shè)計(jì)結(jié)果－鉆井液的常規(guī)性能參數(shù)表和流變性能參數(shù)表；4)其他部分：閱讀學(xué)習(xí)后可重點(diǎn)摘抄，不要求做。3鉆井液部分74鉆具組合設(shè)計(jì)4.1鉆具及其組合設(shè)計(jì)按原設(shè)計(jì)那樣分段進(jìn)行，對(duì)每一段，按下面的4個(gè)步驟進(jìn)行：1)鉆具組合設(shè)計(jì)：依據(jù)本井的地質(zhì)條件和防斜措施設(shè)計(jì)下部鉆具組合類型(光鉆鋌、鐘擺、滿眼、塔式、彎殼體螺桿等)。4鉆具組合設(shè)計(jì)82)鉆具尺寸選配：依據(jù)井身結(jié)構(gòu)確定的鉆頭尺寸，考慮教材91頁表2-21鉆頭尺寸和鉆柱尺寸的一般配合，再結(jié)合本井的地質(zhì)條件和軌跡控制措施，來選擇鉆柱尺寸，包括鉆鋌、穩(wěn)定器、鉆桿和方鉆桿的尺寸。注意：方鉆桿和鉆桿的尺寸一次選定后，全井不變，鉆鋌尺寸的選擇也要兼顧全井。2)鉆具尺寸選配：依據(jù)井身結(jié)構(gòu)確定的鉆頭尺寸，考慮教材91頁93)鉆鋌根數(shù)計(jì)算：在機(jī)械參數(shù)部分設(shè)計(jì)的每一段的鉆壓范圍內(nèi)，選其最大值，并用教材92頁的公式2-21來計(jì)算鉆鋌的長度，再按每根鉆鋌9m來計(jì)算使用根數(shù)，并取整為立根數(shù)。4)給出結(jié)果：從鉆頭到鉆桿的鉆具組合。3)鉆鋌根數(shù)計(jì)算：在機(jī)械參數(shù)部分設(shè)計(jì)的每一段的鉆壓范圍內(nèi)，選104.2鉆桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)1)鉆桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)：分段完成上述工作后，在所選鉆機(jī)的提升能力的限度內(nèi)，取最大井深和該井深的鉆具組合，按照教材上的設(shè)計(jì)方法并按單一鉆桿柱設(shè)計(jì)鉆桿強(qiáng)度。2)給出設(shè)計(jì)結(jié)果：所選鉆桿外經(jīng)、壁厚和鋼級(jí)。4.2鉆桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)115鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)5.1鉆頭選型1)任務(wù)：按照原設(shè)計(jì)的鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)表的分段，設(shè)計(jì)各段的鉆頭個(gè)數(shù)、類別和型號(hào)(IADC編碼)。2)要求：所選鉆頭的個(gè)數(shù)和類型與原設(shè)計(jì)一致，型號(hào)自己設(shè)計(jì)。可參考原設(shè)計(jì)，但必須說明理由。5鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)123)鉆頭型號(hào)(IADC編碼)設(shè)計(jì)方法：分析各分段的地層巖石種類、特性和井深，據(jù)此大體判斷所鉆巖石的硬度、研磨性和可鉆性的級(jí)別，依據(jù)這種級(jí)別選擇相應(yīng)鉆頭型號(hào)。3)鉆頭型號(hào)(IADC編碼)設(shè)計(jì)方法：分析各分段的地層巖石種13

舉例：某井…～…米井段：該井段為……組，主要為……巖，從巖性和井深大體判斷為較軟地層，但由于含有部分…巖，研磨性較強(qiáng)，為防止縮井，鉆頭應(yīng)保徑，故可選IADC編碼為…的鉆頭1個(gè)，該鉆頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是……。舉例：某井…～…米井段：該井段為……組，主要為……巖，145.2機(jī)械參數(shù)－鉆壓和轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)

按照原設(shè)計(jì)的鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)表的分段，考慮以下5個(gè)方面來分段設(shè)計(jì)：1)鉆頭廠家推薦的鉆壓和轉(zhuǎn)速范圍

根據(jù)具體情況，所設(shè)計(jì)的鉆壓和轉(zhuǎn)速有可能低于廠家推薦的下限，但不允許高于其上限。5.2機(jī)械參數(shù)－鉆壓和轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)15

2)地層巖石種類、特性和井深

據(jù)此大體判斷所鉆巖石的硬度、研磨性和可鉆性等的級(jí)別，為鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)提供基本依據(jù)。一般判斷級(jí)別越高，鉆壓就越大。2)地層巖石種類、特性和井深16

3)所選鉆機(jī)和鉆井方法的限制一是功率的限制。指在井較深、井斜角較大時(shí)，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)沿程消耗的功率較大，剩余給鉆頭破巖的功率就有限了，此時(shí)所加鉆壓和轉(zhuǎn)速要受限。3)所選鉆機(jī)和鉆井方法的限制17

二是對(duì)轉(zhuǎn)速的限制。如大慶-130為機(jī)械傳動(dòng)鉆機(jī)，采用轉(zhuǎn)盤鉆時(shí)，轉(zhuǎn)速只有固定的3檔(67轉(zhuǎn)/分、117轉(zhuǎn)/分、217轉(zhuǎn)/分)；又如采用井下動(dòng)力鉆，就得采用165mm的螺桿鉆具的額定轉(zhuǎn)速，約為200轉(zhuǎn)/分；如果采用Ⅰ檔的復(fù)合鉆，則轉(zhuǎn)速就為267轉(zhuǎn)/分。二是對(duì)轉(zhuǎn)速的限制。如大慶-130為機(jī)械傳動(dòng)鉆機(jī)，采184)破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)

設(shè)計(jì)鉆壓和轉(zhuǎn)速不能只考慮破巖，還要考慮破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)，否則就會(huì)出事故。這方面主要是在淺井段要考慮，因?yàn)闇\井段破巖容易，巖屑量大，清巖和攜巖速度跟不上易泥包、卡鉆，故要限制鉆壓和轉(zhuǎn)速。4)破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)19

5)井眼軌跡控制要求

一旦一些井段有軌跡控制要求，鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)就必須首先滿足這種要求。如一開的淺井段、定向井的直井段、造斜段、采用鐘擺鉆具的糾斜段和進(jìn)入薄油層的水平段等。5)井眼軌跡控制要求20

舉例：某井…～…米井段：本井段選的是IADC編碼…的鉆頭，查《設(shè)計(jì)》41頁表3-6，廠家推薦鉆壓…～…kN，轉(zhuǎn)速…～…r/min；本井段主要為……巖，地層…，且易泥包；從破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)關(guān)系看，應(yīng)注意控制破巖的速度；并且是在淺井段和直井段，必須嚴(yán)格控制井斜；綜合來看，應(yīng)采用低鉆壓和適當(dāng)?shù)偷霓D(zhuǎn)速，故在廠家推薦的下限內(nèi)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，選鉆壓…～…kN，轉(zhuǎn)速采用…檔，…r/min。舉例：某井…～…米井段：本井段選的是IADC編碼…的鉆頭215.3給出設(shè)計(jì)結(jié)果上面兩部分設(shè)計(jì)完成后，給出結(jié)果—鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計(jì)表。5.3給出設(shè)計(jì)結(jié)果225.4水力參數(shù)設(shè)計(jì)5.4.1說明1)井身結(jié)構(gòu)、鉆井液性能、鉆頭、鉆柱和各次開鉆的鉆具組合方案；2)按原設(shè)計(jì)對(duì)全井的分段，從上往下分段做；5.4水力參數(shù)設(shè)計(jì)233)在每一井段，選擇最大井深點(diǎn)為設(shè)計(jì)井深，以保證泵壓不超過循環(huán)系統(tǒng)最大工作壓力，確保安全鉆進(jìn)；4)淺井段常按經(jīng)濟(jì)鉆頭水功率原則來設(shè)計(jì)水力參數(shù)，其他井段則按最大鉆頭水功率原則設(shè)計(jì)；5)每一段按泵恒排量工作方式下的水力參數(shù)設(shè)計(jì)方法做。3)在每一井段，選擇最大井深點(diǎn)為設(shè)計(jì)井深，以保證泵壓不超過循245.4.2泵恒排量工作方式下的水力參數(shù)設(shè)計(jì)方法1)確定滿足攜巖要求的最低環(huán)空返速υa及最小流量

：影響υa的因素很多，其值很難用理論方法確定，現(xiàn)場(chǎng)常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定。υa在江漢油田表層段取0.3～0.4m/s，技術(shù)套管段或擴(kuò)眼段取0.6～0.8m/s，油層套管段取1.0m/s。5.4.2泵恒排量工作方式下25即最小排量Qa：Qa=式中：Qa—最優(yōu)排量，L/s；

dp/dh—鉆桿直徑/井徑，cm；υa—攜巖最低環(huán)空返速，m/s。2)根據(jù)井壁穩(wěn)定確定最大環(huán)空返速及最大流量即最小排量Qa：263)依Qa選Qmax定鉆井泵的額定流量及缸套直徑：使所選缸套直徑對(duì)應(yīng)的Qr稍大于Qa，但小于最低流量。Qr就是選定使用的排量。4)確定循環(huán)系統(tǒng)工作泵壓ps

：應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來確定ps。江漢油田表層套管井段和技術(shù)套管\擴(kuò)眼井段用經(jīng)濟(jì)鉆頭水功率原則設(shè)計(jì)水力參數(shù)，故表層套管段ps為8MPa左右，3)依Qa選Qmax定鉆井泵的額定流量及缸套直徑：使所選缸套27

技術(shù)套管段或擴(kuò)眼段ps為12MPa左右，油層套管段采用最大鉆頭水功率原則設(shè)計(jì)水力參數(shù)，可取ps等于循環(huán)系統(tǒng)最大耐壓pmax，該值由循環(huán)系統(tǒng)管線最小耐壓和泵缸套的額定壓力來確定，其中較小的值為pmax。江漢油田一般鉆機(jī)的pmax可取17MPa。技術(shù)套管段或擴(kuò)眼段ps為12MPa左右，油層套管段采用28

說明：在ps確定以后，下一步要考慮的是如何在設(shè)計(jì)井深分配ps。要以Qr循環(huán)滿足攜巖需要，沿程必然要消耗一定的ps，這就是沿程壓耗損失pL，這部分是必須要給的。剩余的才可能分配給鉆頭。說明：在ps確定以后，下一步要考慮的是如何在設(shè)295)計(jì)算設(shè)計(jì)井深的循環(huán)系統(tǒng)壓耗pLpL=△pg+△pp+△pc5)計(jì)算設(shè)計(jì)井深的循環(huán)系統(tǒng)壓耗pL306)計(jì)算鉆頭壓降pb

對(duì)轉(zhuǎn)盤鉆：pb=ps－pL對(duì)井下動(dòng)力鉆：pb=ps－pL－pd說明：1)由于螺桿鉆具在井底破巖是用高壓鉆井液驅(qū)動(dòng)的，因此，采用井下動(dòng)力鉆的水力參數(shù)設(shè)計(jì)方法在計(jì)算鉆頭壓降的時(shí)候，還要從總泵壓中減6)計(jì)算鉆頭壓降pb31

去井下動(dòng)力鉆具所消耗的壓降pd，江漢油田在油層套管井段用的165mm螺桿鉆具，其pd可取4MPa。2)pb、pL確定以后，壓力、功率的優(yōu)化分配就完成。下一步要通過鉆頭噴嘴的設(shè)計(jì)獲得pb，故要計(jì)算當(dāng)量噴嘴直徑dne。去井下動(dòng)力鉆具所消耗的壓降pd，江漢油田在油層套管井327)計(jì)算當(dāng)量噴嘴直徑dne

dne=式中：dne—鉆頭噴嘴的當(dāng)量直徑，cm；ρd—鉆井液密度，g/cm3；C—噴嘴流量系數(shù)，一般取0.98；pb—鉆頭壓力降，MPa；Q—排量；L/s。7)計(jì)算當(dāng)量噴嘴直徑dne338)優(yōu)選噴嘴組合和尺寸dne確定后，應(yīng)從改善井底流場(chǎng)方面考慮并確定噴嘴組合方式和每個(gè)噴嘴的尺寸。江漢油田一般在表層套管段軟地層中采用二大一小或二小一大的三噴嘴組合，在其他地層中采用一大一小雙噴嘴組合。為了防堵，江漢油田噴嘴直徑不小于11mm。一般采用直徑級(jí)差δ(兩噴嘴直徑之差)為1mm、2mm進(jìn)行組合。建議不采用直徑比進(jìn)行組合。8)優(yōu)選噴嘴組合和尺寸34

以噴嘴直徑級(jí)差δ進(jìn)行組合設(shè)計(jì)：雙噴嘴組合：

J1=

J2=J1

+δ三噴嘴組合：以噴嘴直徑級(jí)差δ進(jìn)行組合設(shè)計(jì)：35

J1=J2=J1+δ

J3=J1+2δ說明：J1、J2、J3算出后還必須取整。5.4.3給出設(shè)計(jì)結(jié)果：所有井段分段按上述8個(gè)步驟設(shè)計(jì)完成后，給出設(shè)計(jì)結(jié)果—水力參數(shù)設(shè)計(jì)表。

366固井設(shè)計(jì)6.1套管柱設(shè)計(jì)：按教材《鉆井工程理論與技術(shù)》或《石油工程設(shè)計(jì)》的方法做。6.2注水泥設(shè)計(jì)：按《石油工程設(shè)計(jì)》上的方法做。6.3套管附件設(shè)計(jì)：說明附件規(guī)格、類型和數(shù)量，對(duì)扶正器來說，還要說明其放置井段和放置間距。

6固井設(shè)計(jì)37鋼級(jí)扣型壁厚/mm外徑/mm名義重力/N/m抗內(nèi)壓強(qiáng)度/MPa抗外擠強(qiáng)度/MPa抗拉強(qiáng)度/KNJ-55STC9.65339.7795.418.8237.7912286.4J-55STC10.92339.7890.221.30510.6182646.7J-55STC12.19339.7992.423.78713.4453002.5N-80LTC7.72139.7248.153.36543.2991548.0N-80LTC9.17139.7291.963.36360.8811903.8N-80LTC10.54139.7335.768.12076.9452233.0P-110LTC7.72139.7248.173.36051.5731979.5P-110LTC9.17139.7291.987.15076.5322437.6P-110LTC10.54139.7335.790.735100.252860.2鋼扣壁厚外徑名義抗內(nèi)壓抗外擠抗拉J-55STC9.6533938謝謝！謝謝！39

一口井“設(shè)計(jì)部分”的具體內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1方法說明說明江漢油田無異常高壓地層，也無地層壓裂問題，所以不需要考慮地層壓力和地層破裂壓力剖面來設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)。只需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定的必封段和必?cái)U(kuò)段來設(shè)計(jì)。一口井“設(shè)計(jì)部分”的401.2主要縱向尺寸設(shè)計(jì)1)設(shè)計(jì)內(nèi)容和順序：a)表層套管及其下深；b)技術(shù)套管及其下深；c)擴(kuò)眼段及其擴(kuò)眼井深；d)油層套管及其下深。

2)設(shè)計(jì)方法：先根據(jù)待封地層的特性和鉆采的要求說明表層套管、技術(shù)套管和油層套管下入的必要性，擴(kuò)眼段擴(kuò)眼的必要性；再根據(jù)待封地層的底界深度，同時(shí)考慮地質(zhì)預(yù)報(bào)的誤差來確定各層套管的下深和擴(kuò)眼井深。1.2主要縱向尺寸設(shè)計(jì)411.3全井其余框架結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1)設(shè)計(jì)內(nèi)容和順序：油層套管段：a)套管外徑；b)鉆頭直徑；c)鉆達(dá)井深；d)水泥返深。技術(shù)套管段：同油層套管段。擴(kuò)眼段：a)擴(kuò)眼井徑。表層套管段：同油層套管段。1.3全井其余框架結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)422)設(shè)計(jì)方法：應(yīng)由內(nèi)向外，從油層套管層段開始，依據(jù)各段的地層特性，考慮鉆井和固井要求，再參照教材256頁的套管和井眼尺寸配合表，逐層設(shè)計(jì)套管下深對(duì)應(yīng)的鉆達(dá)井深、套管外徑、套管外徑對(duì)應(yīng)的鉆頭直徑、環(huán)空水泥返高4個(gè)參數(shù)；如果是擴(kuò)眼段，則設(shè)計(jì)其擴(kuò)眼井徑1個(gè)參數(shù)。注意：油層套管的直徑和下深是由甲方確定的。2)設(shè)計(jì)方法：應(yīng)由內(nèi)向外，從油層套管層段開始，依據(jù)各段的地431.4給出設(shè)計(jì)結(jié)果：畫出井身結(jié)構(gòu)示意圖(原設(shè)計(jì)那樣的)。1.5定向井剖面設(shè)計(jì)：如果是定向井，應(yīng)說明其設(shè)計(jì)的剖面類型、基本參數(shù)和設(shè)計(jì)這些基本參數(shù)的地質(zhì)和工程依據(jù)?？赡艿脑?，計(jì)算出井身剖面的分段數(shù)據(jù)，畫出設(shè)計(jì)軌道的井身剖面圖。1.4給出設(shè)計(jì)結(jié)果：畫出井身結(jié)構(gòu)示意圖(原設(shè)計(jì)那樣的)。442鉆井主要設(shè)備部分1)鉆機(jī)選型：說明本井的井別、井型和設(shè)計(jì)井深，據(jù)此選擇鉆機(jī)型號(hào)(可取原設(shè)計(jì)的鉆機(jī)型號(hào))，說明其額定鉆深、最大鉆深和鉆機(jī)特點(diǎn)；還要說明配套選擇的鉆井泵型號(hào)和防噴器型號(hào)及其依據(jù)。2)給出設(shè)計(jì)結(jié)果：鉆井主要設(shè)備表。2鉆井主要設(shè)備部分453鉆井液部分1)從地層巖性和井身結(jié)構(gòu)兩方面說明全井鉆井液的分段依據(jù)，論述各段鉆井液體系選擇依據(jù)和特性,各添加劑的功用；2)分段設(shè)計(jì)鉆井液的常規(guī)性能；3)給出設(shè)計(jì)結(jié)果－鉆井液的常規(guī)性能參數(shù)表和流變性能參數(shù)表；4)其他部分：閱讀學(xué)習(xí)后可重點(diǎn)摘抄，不要求做。3鉆井液部分464鉆具組合設(shè)計(jì)4.1鉆具及其組合設(shè)計(jì)按原設(shè)計(jì)那樣分段進(jìn)行，對(duì)每一段，按下面的4個(gè)步驟進(jìn)行：1)鉆具組合設(shè)計(jì)：依據(jù)本井的地質(zhì)條件和防斜措施設(shè)計(jì)下部鉆具組合類型(光鉆鋌、鐘擺、滿眼、塔式、彎殼體螺桿等)。4鉆具組合設(shè)計(jì)472)鉆具尺寸選配：依據(jù)井身結(jié)構(gòu)確定的鉆頭尺寸，考慮教材91頁表2-21鉆頭尺寸和鉆柱尺寸的一般配合，再結(jié)合本井的地質(zhì)條件和軌跡控制措施，來選擇鉆柱尺寸，包括鉆鋌、穩(wěn)定器、鉆桿和方鉆桿的尺寸。注意：方鉆桿和鉆桿的尺寸一次選定后，全井不變，鉆鋌尺寸的選擇也要兼顧全井。2)鉆具尺寸選配：依據(jù)井身結(jié)構(gòu)確定的鉆頭尺寸，考慮教材91頁483)鉆鋌根數(shù)計(jì)算：在機(jī)械參數(shù)部分設(shè)計(jì)的每一段的鉆壓范圍內(nèi)，選其最大值，并用教材92頁的公式2-21來計(jì)算鉆鋌的長度，再按每根鉆鋌9m來計(jì)算使用根數(shù)，并取整為立根數(shù)。4)給出結(jié)果：從鉆頭到鉆桿的鉆具組合。3)鉆鋌根數(shù)計(jì)算：在機(jī)械參數(shù)部分設(shè)計(jì)的每一段的鉆壓范圍內(nèi)，選494.2鉆桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)1)鉆桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)：分段完成上述工作后，在所選鉆機(jī)的提升能力的限度內(nèi)，取最大井深和該井深的鉆具組合，按照教材上的設(shè)計(jì)方法并按單一鉆桿柱設(shè)計(jì)鉆桿強(qiáng)度。2)給出設(shè)計(jì)結(jié)果：所選鉆桿外經(jīng)、壁厚和鋼級(jí)。4.2鉆桿強(qiáng)度設(shè)計(jì)505鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)5.1鉆頭選型1)任務(wù)：按照原設(shè)計(jì)的鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)表的分段，設(shè)計(jì)各段的鉆頭個(gè)數(shù)、類別和型號(hào)(IADC編碼)。2)要求：所選鉆頭的個(gè)數(shù)和類型與原設(shè)計(jì)一致，型號(hào)自己設(shè)計(jì)?？蓞⒖荚O(shè)計(jì)，但必須說明理由。5鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)513)鉆頭型號(hào)(IADC編碼)設(shè)計(jì)方法：分析各分段的地層巖石種類、特性和井深，據(jù)此大體判斷所鉆巖石的硬度、研磨性和可鉆性的級(jí)別，依據(jù)這種級(jí)別選擇相應(yīng)鉆頭型號(hào)。3)鉆頭型號(hào)(IADC編碼)設(shè)計(jì)方法：分析各分段的地層巖石種52

舉例：某井…～…米井段：該井段為……組，主要為……巖，從巖性和井深大體判斷為較軟地層，但由于含有部分…巖，研磨性較強(qiáng)，為防止縮井，鉆頭應(yīng)保徑，故可選IADC編碼為…的鉆頭1個(gè)，該鉆頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是……。舉例：某井…～…米井段：該井段為……組，主要為……巖，535.2機(jī)械參數(shù)－鉆壓和轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)

按照原設(shè)計(jì)的鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)表的分段，考慮以下5個(gè)方面來分段設(shè)計(jì)：1)鉆頭廠家推薦的鉆壓和轉(zhuǎn)速范圍

根據(jù)具體情況，所設(shè)計(jì)的鉆壓和轉(zhuǎn)速有可能低于廠家推薦的下限，但不允許高于其上限。5.2機(jī)械參數(shù)－鉆壓和轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)54

2)地層巖石種類、特性和井深

據(jù)此大體判斷所鉆巖石的硬度、研磨性和可鉆性等的級(jí)別，為鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)提供基本依據(jù)。一般判斷級(jí)別越高，鉆壓就越大。2)地層巖石種類、特性和井深55

3)所選鉆機(jī)和鉆井方法的限制一是功率的限制。指在井較深、井斜角較大時(shí)，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)沿程消耗的功率較大，剩余給鉆頭破巖的功率就有限了，此時(shí)所加鉆壓和轉(zhuǎn)速要受限。3)所選鉆機(jī)和鉆井方法的限制56

二是對(duì)轉(zhuǎn)速的限制。如大慶-130為機(jī)械傳動(dòng)鉆機(jī)，采用轉(zhuǎn)盤鉆時(shí)，轉(zhuǎn)速只有固定的3檔(67轉(zhuǎn)/分、117轉(zhuǎn)/分、217轉(zhuǎn)/分)；又如采用井下動(dòng)力鉆，就得采用165mm的螺桿鉆具的額定轉(zhuǎn)速，約為200轉(zhuǎn)/分；如果采用Ⅰ檔的復(fù)合鉆，則轉(zhuǎn)速就為267轉(zhuǎn)/分。二是對(duì)轉(zhuǎn)速的限制。如大慶-130為機(jī)械傳動(dòng)鉆機(jī)，采574)破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)

設(shè)計(jì)鉆壓和轉(zhuǎn)速不能只考慮破巖，還要考慮破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)，否則就會(huì)出事故。這方面主要是在淺井段要考慮，因?yàn)闇\井段破巖容易，巖屑量大，清巖和攜巖速度跟不上易泥包、卡鉆，故要限制鉆壓和轉(zhuǎn)速。4)破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)58

5)井眼軌跡控制要求

一旦一些井段有軌跡控制要求，鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)就必須首先滿足這種要求。如一開的淺井段、定向井的直井段、造斜段、采用鐘擺鉆具的糾斜段和進(jìn)入薄油層的水平段等。5)井眼軌跡控制要求59

舉例：某井…～…米井段：本井段選的是IADC編碼…的鉆頭，查《設(shè)計(jì)》41頁表3-6，廠家推薦鉆壓…～…kN，轉(zhuǎn)速…～…r/min；本井段主要為……巖，地層…，且易泥包；從破巖、清巖和攜巖的協(xié)調(diào)關(guān)系看，應(yīng)注意控制破巖的速度；并且是在淺井段和直井段，必須嚴(yán)格控制井斜；綜合來看，應(yīng)采用低鉆壓和適當(dāng)?shù)偷霓D(zhuǎn)速，故在廠家推薦的下限內(nèi)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，選鉆壓…～…kN，轉(zhuǎn)速采用…檔，…r/min。舉例：某井…～…米井段：本井段選的是IADC編碼…的鉆頭605.3給出設(shè)計(jì)結(jié)果上面兩部分設(shè)計(jì)完成后，給出結(jié)果—鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計(jì)表。5.3給出設(shè)計(jì)結(jié)果615.4水力參數(shù)設(shè)計(jì)5.4.1說明1)井身結(jié)構(gòu)、鉆井液性能、鉆頭、鉆柱和各次開鉆的鉆具組合方案；2)按原設(shè)計(jì)對(duì)全井的分段，從上往下分段做；5.4水力參數(shù)設(shè)計(jì)623)在每一井段，選擇最大井深點(diǎn)為設(shè)計(jì)井深，以保證泵壓不超過循環(huán)系統(tǒng)最大工作壓力，確保安全鉆進(jìn)；4)淺井段常按經(jīng)濟(jì)鉆頭水功率原則來設(shè)計(jì)水力參數(shù)，其他井段則按最大鉆頭水功率原則設(shè)計(jì)；5)每一段按泵恒排量工作方式下的水力參數(shù)設(shè)計(jì)方法做。3)在每一井段，選擇最大井深點(diǎn)為設(shè)計(jì)井深，以保證泵壓不超過循635.4.2泵恒排量工作方式下的水力參數(shù)設(shè)計(jì)方法1)確定滿足攜巖要求的最低環(huán)空返速υa及最小流量

：影響υa的因素很多，其值很難用理論方法確定，現(xiàn)場(chǎng)常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定。υa在江漢油田表層段取0.3～0.4m/s，技術(shù)套管段或擴(kuò)眼段取0.6～0.8m/s，油層套管段取1.0m/s。5.4.2泵恒排量工作方式下64即最小排量Qa：Qa=式中：Qa—最優(yōu)排量，L/s；

dp/dh—鉆桿直徑/井徑，cm；υa—攜巖最低環(huán)空返速，m/s。2)根據(jù)井壁穩(wěn)定確定最大環(huán)空返速及最大流量即最小排量Qa：653)依Qa選Qmax定鉆井泵的額定流量及缸套直徑：使所選缸套直徑對(duì)應(yīng)的Qr稍大于Qa，但小于最低流量。Qr就是選定使用的排量。4)確定循環(huán)系統(tǒng)工作泵壓ps

：應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)來確定ps。江漢油田表層套管井段和技術(shù)套管\擴(kuò)眼井段用經(jīng)濟(jì)鉆頭水功率原則設(shè)計(jì)水力參數(shù)，故表層套管段ps為8MPa左右，3)依Qa選Qmax定鉆井泵的額定流量及缸套直徑：使所選缸套66

技術(shù)套管段或擴(kuò)眼段ps為12MPa左右，油層套管段采用最大鉆頭水功率原則設(shè)計(jì)水力參數(shù)，可取ps等于循環(huán)系統(tǒng)最大耐壓pmax，該值由循環(huán)系統(tǒng)管線最小耐壓和泵缸套的額定壓力來確定，其中較小的值為pmax。江漢油田一般鉆機(jī)的pmax可取17MPa。技術(shù)套管段或擴(kuò)眼段ps為12MPa左右，油層套管段采用67

說明：在ps確定以后，下一步要考慮的是如何在設(shè)計(jì)井深分配ps。要以Qr循環(huán)滿足攜巖需要，沿程必然要消耗一定的ps，這就是沿程壓耗損失pL，這部分是必須要給的。剩余的才可能分配給鉆頭。說明：在ps確定以后，下一步要考慮的是如何在設(shè)685)計(jì)算設(shè)計(jì)井深的循環(huán)系統(tǒng)壓耗pLpL=△pg+△pp+△pc5)計(jì)算設(shè)計(jì)井深的循環(huán)系統(tǒng)壓耗pL696)計(jì)算鉆頭壓降pb

對(duì)轉(zhuǎn)盤鉆：pb=ps－pL對(duì)井下動(dòng)力鉆：pb=ps－pL－pd說明：1)由于螺桿鉆具在井底破巖是用高壓鉆井液驅(qū)動(dòng)的，因此，采用井下動(dòng)力鉆的水力參數(shù)設(shè)計(jì)方法在計(jì)算鉆頭壓降的時(shí)候，還要從總泵壓中減6)計(jì)算鉆頭壓降pb70

去井下動(dòng)力鉆具所消耗的壓降pd，江漢油田在油層套管井段用的165mm螺桿鉆具，其pd可取4MPa。2)pb、pL確定以后，壓力、功率的優(yōu)化分配就完成。下一步要通過鉆頭噴嘴的設(shè)計(jì)獲得pb，故要計(jì)算當(dāng)量噴嘴直徑dne。去井下動(dòng)力鉆具所消耗的壓降pd，江漢油田在油層套管井717)計(jì)算當(dāng)量噴嘴直徑dne

dne=式中：dne—鉆頭噴嘴的當(dāng)量直徑，cm；ρd—鉆井液密度，g/cm3；C—噴嘴流量系數(shù)，一般取0.98；pb—鉆頭壓力降，MPa；Q—排量；L/s。7)計(jì)算當(dāng)