石油工程課程設(shè)計--鉆井工程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　2013年 7月 1日</p><p>　　2017 年7 月28 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　課程 ： 石油工程課程設(shè)計 </p><p>

2、　　題目 ： 鉆井工程設(shè)計</p><p>　　專業(yè) ： 石油工程 姓名： 學(xué)號： </p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：</p><p><b>　　1、設(shè)計主要內(nèi)容：</b></p><

3、;p>　　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。</p><p><b>　　2、設(shè)計要求：</b></p><p>　　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)

4、容如下：（1）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2）套管強(qiáng)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(xiàn)；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(qiáng)，達(dá)到工程設(shè)計的基本要求。</p><p><b>　　3、主要參考資料：</b></p><p>　　王常斌等，《石油工程設(shè)計》，東

5、北石油大學(xué)校內(nèi)自編教材</p><p>　　陳濤平等，《石油工程》，石油工業(yè)出版社，2000</p><p>　　《鉆井手冊（甲方）》編寫組，《鉆井手冊》，石油工程出版社，1990</p><p>　　完成期限 2017年7月3日-2017年7月28日 </p><p>　　2017 年 7 月 28 日</p>&l

6、t;p><b>　　前 言</b></p><p>　　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(jìn)性關(guān)系到一口井作業(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)計水平的提高。</p><p

7、>　　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(jìn)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(hù)油氣層，非目的層段的設(shè)計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>　　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

8、、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?yán)碚摓闇?zhǔn)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(hù)油氣資源、保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高速和經(jīng)濟(jì)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

9、組織施工和技術(shù)協(xié)作，并按照設(shè)計進(jìn)行單井預(yù)算和決算。</p><p>　　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(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，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

10、套管等嚴(yán)重事故；以及強(qiáng)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、注水泥設(shè)計，等幾個方面的基本內(nèi)容。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 設(shè)計資料收集1</p><

11、;p>　　1.1預(yù)設(shè)計井基本參數(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5</p><p>　　2.1 鉆井液的壓力體系5</p><p>　　2.2 井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計6</p><p>　　2.3 設(shè)計結(jié)果8</p><p>　

12、　第三章 套管柱強(qiáng)度設(shè)計9</p><p>　　3.1 套管柱設(shè)計計算的相關(guān)公式9</p><p>　　3.2 油層套管柱設(shè)計9</p><p>　　3.3技術(shù)套管柱設(shè)計13</p><p>　　3.4表層套管柱設(shè)計15</p><p>　　3.5 套管柱設(shè)計結(jié)果17</p><p&g

13、t;　　第4章 鉆柱設(shè)計18</p><p>　　4.1 鉆柱設(shè)計原理18</p><p>　　4.2 鉆柱的設(shè)計19</p><p>　　4.3 鉆柱設(shè)計結(jié)果23</p><p>　　第5章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計24</p><p>　　5.1 鉆井水力參數(shù)的計算公式24</p><p&

14、gt;　　5.2 水力參數(shù)計算25</p><p>　　5.3 鉆井水力參數(shù)設(shè)計結(jié)果32</p><p>　　第6章 注水泥設(shè)計33</p><p>　　6.1 水泥漿的排量的確定33</p><p>　　6.2 注水泥漿井口壓力35</p><p>　　6.3 設(shè)計結(jié)果40</p><

15、;p>　　第7章 鉆井液設(shè)計41</p><p>　　7.1鉆井液用量計算公式41</p><p>　　7.2 鉆井液用量計算41</p><p>　　第八章 設(shè)計結(jié)果44</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</b></p><p>　　第1章 設(shè)計資料收集</p&

16、gt;<p>　　1.1預(yù)設(shè)計井基本參數(shù)表</p><p><b>　　1.2鄰井基本參數(shù)</b></p><p>　　第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計</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

17、)</b></p><p>　　式中: 為某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿密度，； </p><p>　　為該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度，；</p><p>　　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><

18、b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：ρf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；ρpmax為某井段鉆進(jìn)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。<

19、/p><p>　　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</p><p>　　< (2-3)</p><p>　　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 深，。為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取16 MPa。</p&g

20、t;<p>　　2.2 井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　2.2.1 套管層次的確定</p><p>　　根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)地層知壓力與破裂壓力</p><p>　　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。</p><p>　?。?）中間套管下入深度初選點</p><p><

21、;b>　　取初選點</b></p><p>　　查地層破裂壓力梯度表得，不相近，因此再取 </p><p>　　查地層破裂壓力梯度表得，不相近，因此再取 </p><p>　　查地層破裂壓力梯度表得，相近</p><p>　　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， </p

22、><p>　　（2）校核中間套管是否會發(fā)生壓差卡套管</p><p>　　由地層壓力梯度表查得,，。</p><p><b>　　0-1700m井段</b></p><p>　　，所以不會發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計要求。</p><p>　?。?）確定表層套管的下入深度</p><p&

23、gt;<b>　　取初選點</b></p><p>　　由地層破裂壓力梯度表得，不符合，因此</p><p>　　再取 不符合</p><p><b>　　再取 合適</b></p><p>　　（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</p><

24、p>　　由地層壓力梯度表查得,，。</p><p><b>　　0-250m井段</b></p><p>　　，所以不會發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計要求。</p><p>　?。?）油層套管下入深度，因為設(shè)計井深為, ，則。</p><p><b>　　2.3 設(shè)計結(jié)果</b></p>

25、<p>　　表2-1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計表</p><p>　　第三章 套管柱強(qiáng)度設(shè)計</p><p>　　3.1 套管柱設(shè)計計算的相關(guān)公式</p><p>　　1. 某井段的最大外擠壓力</p><p><b>　　(3-1) </b></p><p>　　式中：為套管柱所受外擠壓力，

26、；</p><p>　　為該井段所用泥漿的最大密度，；</p><p><b>　　計算點井深，。</b></p><p>　　2. 某段鋼級套管的最大下入深度</p><p><b>　　(3-2) </b></p><p>　　式中：為某段鋼級套管抗外擠強(qiáng)度，；</

27、p><p>　　為抗外擠安全系數(shù)，取1.15。</p><p><b>　　3. 套管浮力系數(shù)</b></p><p>　　(3-3) </p><p>　　式中：為某段所用鋼材的密度，取7.8。</p><p><b>

28、　　4. 安全系數(shù)</b></p><p><b>　　抗拉安全系數(shù)</b></p><p>　　St=1.8 (3-4) </p><p>　　3.2 油層套管柱設(shè)計</p><p>　　3.2.1 按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計由下向上選擇第一段套管</p&

29、gt;<p>　　由公式3-1可知最大外擠壓力為：</p><p>　　查《鉆井工藝手冊上》表3-8選擇第一段套管</p><p>　　表3-1 第一段套管鋼級選擇</p><p><b>　　實際抗擠安全系數(shù)</b></p><p>　　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</

30、p><p>　　1. 查《鉆井工藝手冊上》表3-8選擇第二段套管</p><p>　　表3-2 第二段套管鋼級選擇</p><p>　　第二段套管下入深度為，實際取，則第一段套管使用長度為。</p><p>　　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</p><p>　　浮力系數(shù) ：KB=0.85</

31、p><p><b>　　應(yīng)力校核 ：</b></p><p><b>　　第一段空氣中重量</b></p><p><b>　　第一段浮重</b></p><p><b>　　第一段抗擠安全系數(shù)</b></p><p>　　------

32、-存在軸向拉力的最大允許抗外擠強(qiáng)度，MPa</p><p>　　--------無軸向拉力是套管的抗外擠強(qiáng)度，MPa</p><p>　　-------軸向拉力，KN --------套管管體屈服強(qiáng)度，KN </p><p><b>　　合格</b></p><p>　　抗拉安全系數(shù) 滿足抗拉要求</p>

33、;<p>　　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</p><p>　　1. 查《鉆井工藝手冊》表3-8選擇第二段套管</p><p>　　表3-3 第三段套管鋼級選擇</p><p>　　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。</p><p>　　第二段套管抗拉安全系數(shù)校核、第三

34、段套管抗擠安全系數(shù)校核。</p><p>　　第二段套管在空氣中的重量</p><p><b>　　第二段套管浮重</b></p><p><b>　　第二段抗擠安全系數(shù)</b></p><p><b>　　合格</b></p><p>　　設(shè)第三段套管

35、下入深度為</p><p>　　第三段套管在空氣中的重量</p><p><b>　　第三段套管浮重</b></p><p><b>　　第三段抗擠安全系數(shù)</b></p><p><b>　　合格</b></p><p>　　第二段套管抗拉安全系數(shù)&l

36、t;/p><p><b>　　滿足抗拉要求</b></p><p><b>　　井口抗內(nèi)壓校核</b></p><p>　　第二段套管長度為1700m</p><p>　　3.2.4 油層套管設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表3-4 油層套管設(shè)計參數(shù)</p><

37、p>　　3.3技術(shù)套管柱設(shè)計</p><p>　　3.3.1按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計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>　　查《鉆井工藝手冊上》表3-8選擇第一段套管</p><p>　　表3-5 第一段套管鋼級選擇</p><p><b>　　實際抗擠安

38、全系數(shù)</b></p><p><b>　　滿足抗擠要求</b></p><p>　　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</p><p>　　查《鉆井工藝手冊上》表3-8選擇第二段套管</p><p>　　表3-5 第二段套管鋼級選擇</p><p>　　第二段

39、套管下入深度為，實際取，則第一段套管使用長度為</p><p>　　套管在空氣中的重量 </p><p><b>　　套管浮重</b></p><p><b>　　抗擠安全系數(shù)校核</b></p><p><b>　　合格</b></p><p><

40、;b>　　抗拉安全系數(shù) </b></p><p><b>　　滿足抗拉要求、</b></p><p>　　設(shè)第二段套管在雙向盈利作用下能下入</p><p>　　套管在空氣中的重量 </p><p><b>　　套管浮重</b></p><p><b&

41、gt;　　抗擠安全系數(shù)校核</b></p><p><b>　　合格</b></p><p><b>　　抗拉安全系數(shù)</b></p><p><b>　　滿足抗拉要求</b></p><p><b>　　抗內(nèi)壓</b></p>

42、<p>　　第二段套管長度為900m</p><p>　　3.3.3中間套管設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表3—9 中間套管設(shè)計參數(shù)</p><p>　　3.4表層套管柱設(shè)計</p><p>　　3.4.1按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計由下向上選擇第一段套管</p><p>　　參考臨井取鉆井液密度為1.08</p&

43、gt;<p>　　查《鉆井工藝手冊》表3-8選擇第一段套管</p><p>　　表3-10 第一段套管鋼級選</p><p>　　套管在空氣中的重量 </p><p><b>　　套管浮重</b></p><p><b>　　抗擠安全系數(shù)校核</b></p><p&

44、gt;<b>　　合格</b></p><p><b>　　抗拉安全系數(shù)</b></p><p><b>　　滿足抗拉要求</b></p><p><b>　　抗內(nèi)壓</b></p><p>　　3.4.2 表層套管設(shè)計結(jié)果</p><

45、p>　　表3—11 表層套管設(shè)計參數(shù)</p><p>　　3.5 套管柱設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表3-12 套管柱設(shè)計參數(shù)表</p><p><b>　　第4章 鉆柱設(shè)計</b></p><p>　　4.1 鉆柱設(shè)計原理</p><p>　　4.1.1 所需鉆鋌長度的計算公式</

46、p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：為所需鉆鋌長度，；</p><p>　　為安全系數(shù)，一般取=1.15-1.25；</p><p>　　為設(shè)計的最大鉆壓，；</p><p>　　為每米鉆鋌在空氣中的重力，;</p><p><b>

47、　　為浮力系數(shù)；</b></p><p>　　為井斜角度數(shù)，直井時；</p><p>　　4.1.2計算鉆柱所受拉力的公式</p><p><b>　　鉆柱所受拉力為</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：為鉆柱所受拉力

48、，；</p><p><b>　　為鉆鋌長度，；</b></p><p>　　為每米鉆鋌在空氣中的重力，；</p><p><b>　　為鉆桿長度，；</b></p><p>　　為每米鉆桿在空氣中的重力，；</p><p><b>　　4.2 鉆柱的設(shè)計</

49、b></p><p>　　4.2.1 一次開鉆鉆柱組合</p><p><b>　　0-213m井段</b></p><p><b>　　鉆鋌長度的確定</b></p><p>　　由最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑，</p><p>　　查《鉆井手冊工具》選擇

50、鉆鋌,</p><p>　　此時，，最大鉆壓，SN=1.2</p><p>　　則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為</p><p><b>　?。ǜ?lt;/b></p><p>　　從而實際用5根鉆鋌，鉆鋌實際長度為Lc=105=50m。</p><p>　　2. 鉆桿長度計算及安全校核</p>

51、<p>　　鉆桿長度Lp=D1-10n=213-105=163m，根數(shù)(根)。</p><p>　　取鉆桿16根方入3m。</p><p>　　查《鉆井工具手冊》舊，一級選擇鉆桿</p><p>　　安全系數(shù)為St=1.18。</p><p>　　計算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>

52、　　a、安全系數(shù)法</b></p><p><b>　　b、設(shè)計系數(shù)法： </b></p><p>　　c 、拉力余量法：取拉力余量</p><p>　　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(qiáng)度Fa=Fa2=1115.69(KN)。</p><p><b>　　則鉆桿許用長度為&l

53、t;/b></p><p><b>　　滿足。 </b></p><p><b>　　抗擠強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　滿足</b></p><p>　　4.2.2 二次開鉆鉆具組合</p><p>　　213-1700m井段&l

54、t;/p><p>　　1. 鉆鋌長度的確定</p><p>　　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</p><p>　　此時，最大鉆壓Wmax=10t，SN=1.2 </p><p><b>　　則鉆鋌長度為</b></p><p><b>　　所用根數(shù)為

55、（根）</b></p><p>　　從而實際用12根鉆鋌，鉆鋌實長際度為Lc=1012=120m。</p><p>　　2. 鉆桿長度計算及安全校核</p><p>　　鉆桿長度Lp=D2-10n=1700-1012=1580 m, 根數(shù)(根)。</p><p>　　查《鉆井工具手冊》舊，一級選擇鉆桿</p><

56、;p>　　安全系數(shù)為St=1.18。</p><p>　　計算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>　　a、安全系數(shù)法</b></p><p><b>　　b、設(shè)計系數(shù)法： </b></p><p>　　c 、拉力余量法：取拉力余量</p><p>　　比較三種

57、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(qiáng)度Fa=Fa2=1115.69(KN)。</p><p><b>　　則鉆桿許用長度為</b></p><p><b>　　滿足。 </b></p><p><b>　　抗擠強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　

58、滿足 </b></p><p>　　4.2.3 三次開鉆鉆具組合</p><p>　　1. 鉆鋌長度的確定</p><p>　　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</p><p>　　此時，最大鉆壓Wmax=15t，SN=1.2</p><p>　　則鉆鋌長度為，所用根數(shù)

59、為</p><p><b>　?。ǜ?lt;/b></p><p>　　從而實際用18根鉆鋌，鉆鋌實際長度為Lc=1018=180m。</p><p>　　2. 鉆桿長度計算及安全校核</p><p>　　鉆桿長度Lp=D-10n=3300-1018=3120 m,根數(shù)(根)</p><p>　　查《

60、鉆井工具手冊》舊，一級選擇鉆桿</p><p>　　安全系數(shù)為St=1.18。</p><p>　　計算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>　　a、安全系數(shù)法</b></p><p><b>　　b、設(shè)計系數(shù)法： </b></p><p>　　c 、拉力余量法：取拉

61、力余量</p><p>　　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(qiáng)度Fa=Fa2=1115.69(KN)。則鉆桿許用長度為</p><p><b>　　滿足。 </b></p><p><b>　　抗擠強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　滿足 </b>

62、;</p><p>　　4.3 鉆柱設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表4—1 鉆柱設(shè)計結(jié)果</p><p>　　第5章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計</p><p>　　5.1 鉆井水力參數(shù)的計算公式</p><p>　　5.1.1 確定最小排量</p><p><b>　?。?-1）</b

63、></p><p>　　式中：Va為最低環(huán)空返速，m/s；</p><p>　　分別為井徑和鉆柱外徑，cm；</p><p>　　Qa為攜巖屑的最小排量，L/s。</p><p>　　5.1.2 獲得最大鉆頭水功率時臨界井深計算公式</p><p><b>　　1. 第一臨界井深</b>&l

64、t;/p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　式中：為泵的額定壓力，；</p><p><b>　　為額定排量，；</b></p><p><b>　　和為相關(guān)系數(shù)。</b></p><p><b>　　2. 第二臨界井深&

65、lt;/b></p><p><b>　　（5-3）</b></p><p>　　式中：為使巖屑上返的最小泵排量，；</p><p>　　5.1.3 有關(guān)壓耗系數(shù)計算公式</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　（5-5）&

66、lt;/b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　?。?-8） 式中：為鉆井液密度,；</p><p>　　為鉆井液塑性粘度,；</p><p>　　和分別為地面高壓管線、立管、水龍帶、方

67、 鉆桿的長度和內(nèi)徑，長度單位為m，內(nèi)徑單位為cm。</p><p><b>　　為鉆桿總長度,；</b></p><p>　　為常數(shù)，內(nèi)平鉆桿取；</p><p><b>　　為鉆桿內(nèi)徑,；</b></p><p><b>　　為鉆桿外徑,；</b></p>

68、<p><b>　　為井徑,；</b></p><p><b>　　Lc為鉆鋌長度，；</b></p><p><b>　　為鉆鋌外徑,；</b></p><p><b>　　為鉆鋌內(nèi)徑,；</b></p><p>　　5.2 水力參數(shù)計算&l

69、t;/p><p>　　5.2.1 一開水力參數(shù)設(shè)計</p><p>　　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. d4=10.86cm</p><p>　　確定最小排量、最大允許排量及選泵： </p>

70、<p>　　已知 環(huán)空最小返速,最大返速。</p><p>　　最小排量：85.51(L/s)</p><p>　　最大排量：171.01(L/s)</p><p>　　選擇缸套直徑為的型號為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)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，。</p><p>　　2 .

71、有關(guān)參數(shù)計算</p><p>　　由公式（5-4）可知</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=3.5410-4</b></p><p>　　由公式（5-6）可知</p><p><b>　　= </b></p>

72、<p>　　=9.8210-4 </p><p>　　由公式（5-7）可知</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=2.6310-6</b></p><p>　　由公式（5-8）可知</p><p>　　= =1.204510-

73、3</p><p><b>　　第一臨界井深：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=179.1m</b></p><p><b>　　第二臨界井深：</b></p><p><b>

74、;　　=</b></p><p><b>　　=197.59m</b></p><p>　　因為表層套管深度大于第一臨界井深，因此在0-197.59m，。</p><p>　　在197.59-213，</p><p><b>　　鉆頭壓降</b></p><p>

75、<b>　　鉆頭水功率</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　比水功率</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　噴嘴當(dāng)量直徑：</b></p>&

76、lt;p>　　= =2.94（cm）</p><p><b>　　三等直徑噴嘴直徑</b></p><p>　　5.2.2 二開水力參數(shù)設(shè)計</p><p>　　查得已知參數(shù)： ，，，</p><p>　　，，dc=15.9cm，dci=7.14cm，dh=31.11cm，Lc=120m，，L1=50m，L2=3

77、0m,L3=30m,L4=16m d1=0.1m, d2=0.1m, d3=0.3m. d4=0.1086m</p><p>　　1. 確定最小排量、最大允許排量及選泵： </p><p>　　已知 環(huán)空最小返速,最大返速。</p><p>　　最小排量：38.01(L/s)</p><p>　　最大排量：76.01 (L/s)</p&

78、gt;<p>　　選擇缸套直徑為=150mm的型號為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)泵兩臺并聯(lián)使用，因此額定排量為Qr=43.1(L/s)，額定泵壓為pr=21MPa，。</p><p>　　2 . 有關(guān)參數(shù)計算</p><p>　　由公式（5-4）可知</p><p><b>　　=</b></p><p>

79、<b>　　=</b></p><p>　　由公式（5-6）可知</p><p>　　由公式（5-7）可知</p><p>　　由公式（5-8）可知</p><p><b>　　第一臨界井深：</b></p><p><b>　　=</b></p&

80、gt;<p><b>　　=1996.12m</b></p><p>　　因為技術(shù)套管深度小于第一臨界井深，因此，Qopt=43.1(L/s)。</p><p><b>　　鉆頭壓降</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=14.76

81、（MPa）</p><p><b>　　鉆頭水功率</b></p><p>　　=14.7643.1=636.16KW</p><p><b>　　比水功率</b></p><p><b>　　=KW/cm2</b></p><p><b>　

82、　噴嘴當(dāng)量直徑：</b></p><p>　　= =1.88（cm）</p><p>　　若安裝三個等徑噴嘴，則每個噴嘴直徑：</p><p>　　==1.09(cm)</p><p>　　5.2.3 三開水力參數(shù)設(shè)計</p><p>　　查得的已知參數(shù)：，，，，，dc=15.9cm，dci=7.14cm，

83、dh=20cm，Lc=180m，，L1=50m，L2=30m,L3=30m，L4=16m， d1=0.1m, d2=0.1m, d3=0.3m，d4=0.1086m</p><p>　　1. 確定最小排量、最大允許排量及選泵： </p><p>　　已知 環(huán)空最小返速,最大返速。</p><p>　　最小排量：11.24(L/s)</p><p&

84、gt;　　最大排量：22.48(L/s)</p><p>　　選擇缸套直徑為=140mm的型號為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)泵一臺，額定排量為Qr=20.65L/s，額定泵壓為Pr=24MPa，</p><p>　　2 . 有關(guān)參數(shù)計算</p><p>　　由公式（5-4）可知</p><p><b>　　=</b>&l

85、t;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　由公式（5-6）可知</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　由公式（5-7）可知</p><p>&l

86、t;b>　　=</b></p><p><b>　　=4.1710-6</b></p><p>　　由公式（5-8）可知</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>

87、　　第一臨界井深：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=7740.91m</b></p><p>　　因為油層套管下入深度小于第一臨界井深，Qopt=Qr=20.650.65L/s。</p><p><b>　　鉆頭壓降</b&g

88、t;</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=19.74（MPa）</p><p><b>　　鉆頭水功率</b></p><p>　　=19.7420.65=407.63KW</p><p><b>　　比水功率</b></

89、p><p><b>　　=KW/cm2</b></p><p><b>　　噴嘴當(dāng)量直徑：</b></p><p>　　= =1.22（cm）</p><p>　　若安裝三個等徑噴嘴，則每個噴嘴直徑：</p><p>　　==0.70(cm)</p><p&g

90、t;　　5.3 鉆井水力參數(shù)設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表5-1 鉆井水力參數(shù)設(shè)計表</p><p><b>　　注：三個等徑噴嘴</b></p><p>　　第6章 注水泥設(shè)計</p><p>　　6.1 水泥漿的排量的確定</p><p>　　6.1.1 確定排量的計算公式</p&g

91、t;<p><b>　　流性指數(shù) </b></p><p>　　（6-1） </p><p><b>　　稠度系數(shù) </b></p><p><b>　?。?-2） </b></p><p>　　式中 時測得的讀值，取20；</p>&

92、lt;p>　　時測得的讀值，取15；</p><p><b>　　環(huán)空臨界流速 </b></p><p><b>　?。?-3） </b></p><p>　　式中 水泥漿密度，</p><p>　　環(huán)空臨界排量 </p><p><b>　　（6

93、-4）</b></p><p><b>　　實際排量 </b></p><p>　　6.1.2 封固表層套管水泥漿排量</p><p>　　n=0.45，K=0.23,，</p><p><b>　　環(huán)空臨界流速 </b></p><p><b>

94、　　=</b></p><p>　　=0.444(m/s)</p><p><b>　　環(huán)空臨界排量</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=28.64(L/s)</p><p>　　6.1.3 封固中間套管水泥漿排量</p&g

95、t;<p>　　D1=24.45cm, D2=31.11cm</p><p><b>　　環(huán)空臨界流速</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.5(m/s)</b></p><p><b>　　環(huán)空臨界排量<

96、;/b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=14.81 (L/s) </p><p>　　6.1.4 封固油層套管水泥漿排量</p><p><b>　　D2=20cm</b></p><p><b

97、>　　環(huán)空臨界流速</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=0.52(m/s)</p><p><b>　　環(huán)空臨界排量</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=8.38(L/

98、s) </p><p>　　6.2 注水泥漿井口壓力</p><p>　　6.2.1 井口壓力計算相關(guān)公式</p><p><b>　　注水泥時壓力的計算</b></p><p><b>　　井口壓力</b></p><p><b>

99、　　（6-5）</b></p><p>　　式中 套管內(nèi)漿體流動壓力，；</p><p>　　環(huán)空內(nèi)漿體流動壓力，；</p><p>　　環(huán)空內(nèi)靜夜柱壓力，；</p><p>　　套管內(nèi)靜夜柱壓力，；</p><p><b>　?。?-6） </b></p>&l

100、t;p>　?。?-7） </p><p>　　式中 套管或環(huán)空計算長度，</p><p><b>　　管內(nèi)、環(huán)空流速，</b></p><p>　　分別為管內(nèi)、外徑及井徑，</p><p><b>　　內(nèi)摩擦系數(shù) </b></p><p>

101、<b>　　套管內(nèi)雷諾數(shù)</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　--套管內(nèi)徑，；</b></p><p>　　V--套管內(nèi)漿體流速，</p><p

102、><b>　　漿體密度，</b></p><p><b>　　套管外雷諾數(shù)</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　D,d--井經(jīng)，套管外徑，；</p>&

103、lt;p>　　V--套管外漿體流速，</p><p><b>　　漿體密度，</b></p><p>　　摩阻系數(shù) </p><p>　　f= （6-10）</p><p><b>　　式中 </b></p&

104、gt;<p><b>　　靜液壓力</b></p><p>　　P=gH （6-9）</p><p>　　式中 漿體密度，</p><p><b>　　漿體高度，</b></p><p>　　6.2.2表層套管注水泥漿井口壓力的確

105、定</p><p>　　管內(nèi)為清水，;清水密度，水泥漿密度為1.8g/cm3，鉆井液密度為1g/cm3。</p><p><b>　　套管內(nèi)流速 </b></p><p><b>　　套管內(nèi)雷諾數(shù)</b></p><p>　　因此管內(nèi)為紊流狀態(tài)。</p><p><b&

106、gt;　?。?lt;/b></p><p><b>　　套管內(nèi)漿體流動壓耗</b></p><p><b>　　環(huán)空流體摩阻系數(shù)</b></p><p><b>　　環(huán)空壓耗</b></p><p><b>　　循環(huán)總壓耗。</b></p>

107、;<p>　　6.2.3中間套管注水泥漿井口壓力的確定</p><p>　　管內(nèi)為清水，；部分為鉆井液，；清水密度，水泥漿密度1.8g/m3，鉆井液密度1.06g/m3。</p><p><b>　　套管內(nèi)流速 </b></p><p><b>　　套管內(nèi)雷諾數(shù)</b></p><p>

108、;　　因此管內(nèi)為紊流狀態(tài)。</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　套管內(nèi)漿體流動壓耗</b></p><p><b>　　環(huán)空摩阻系數(shù)</b></p><p><b>　　環(huán)空壓耗</b></p><p&g

109、t;<b>　　環(huán)空總壓耗</b></p><p>　　6.2.4 油層套管注水泥漿井口壓力的確定</p><p>　　管內(nèi)為清水，；部分為鉆井液，；清水密度，水泥漿密度1.8g/m3，鉆井液密度1.276g/m3。</p><p><b>　　套管內(nèi)流速 </b></p><p><b>

110、;　　套管內(nèi)雷諾數(shù)</b></p><p>　　因此管內(nèi)為紊流狀態(tài)。</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　套管內(nèi)漿體流動壓耗</b></p><p><b>　　環(huán)空摩阻系數(shù)</b></p><p><b

111、>　　環(huán)空壓耗</b></p><p><b>　　循環(huán)總壓耗</b></p><p><b>　　6.3 設(shè)計結(jié)果</b></p><p>　　表6-1 注水泥設(shè)計參數(shù)表</p><p><b>　　第7章 鉆井液設(shè)計</b></p><

112、p>　　7.1鉆井液用量計算公式</p><p>　　7.1.1井筒內(nèi)鉆井液體積 </p><p>　　井筒內(nèi)鉆井液體積（7-1）</p><p>　　式中：為井筒內(nèi)鉆井液的體積，m；</p><p><b>　　為井眼直徑，m；</b></p><p>　　為第i段鉆桿的外徑、內(nèi)徑，cm

113、；</p><p>　　為第j段鉆桿的外徑、內(nèi)徑cm；</p><p>　　為第i段鉆桿長度，m；為第j段鉆鋌長度，m。</p><p><b>　　安全余量</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　所需鉆井液總體積<

114、;/b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　7.2 鉆井液用量計算</p><p>　　7.2.1 一開所需鉆井液體積及水和膨潤土用量的計算</p><p>　　井筒內(nèi)鉆桿內(nèi)外對應(yīng)鉆井液體積</p><p>　　井筒內(nèi)鉆鋌內(nèi)外對應(yīng)鉆井液體積</p>

115、;<p>　　一開所需鉆井液總體積</p><p>　　7.2.2 二開所需鉆井液體積及水和膨潤土用量的計算</p><p>　　7.2.3 三開所需鉆井液體積及水和膨潤土用量的計算</p><p>　　7.3 鉆井液用量及配置設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表7-1 鉆井液用量表</p><p><

116、b>　　第八章 設(shè)計結(jié)果</b></p><p>　　表2-1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計表</p><p>　　表3-12 套管柱設(shè)計參數(shù)表</p><p>　　表4—1 鉆柱設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表5-1 鉆井水力參數(shù)設(shè)計表</p><p><b>　　注：三個等徑噴嘴</b>&l

117、t;/p><p>　　表6-1 注水泥設(shè)計參數(shù)表</p><p>　　表7-1 鉆井液用量表</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 蔣希文. 鉆井手冊（甲方）上冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001:319-330.</p><p>　　[2] 屈東升. 石油工程

118、[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[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[M] .大慶：大慶石油學(xué)院，1999:123-127.</p><p>　　[5] 趙國珍.龔偉安. 鉆井力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:石油工業(yè)出版社，19