鉆井工程課程設(shè)計(jì)

1、v1.0可編輯可修改表 A-1鉆井工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、地質(zhì)概況29：井別： 探井井號(hào)： 設(shè)計(jì)井深： 3265m目的層：井位坐標(biāo)地理位置構(gòu)造位置測(cè)線位置鉆探目的進(jìn)一步了解構(gòu)造情況完鉆原則鉆穿 J 層完井方法射孔完井層位代底界深度主要巖性描述故障提示 f P號(hào)（ M）A320表層，未膠結(jié)滲漏B480礫巖夾泥巖防斜C1150砂礫巖防斜D1472砂質(zhì)泥巖防斜E1755泥巖、泥巖砂巖互層防蹋F2170頁(yè)巖、泥巖防斜、防塌G2700砂巖防漏H3089泥巖、泥巖砂巖互層防斜I3150泥巖防塌J3245砂巖防噴3當(dāng)量密度為： g/cm表 A-2設(shè)計(jì)系數(shù)1v1.0可編輯可修改名稱SwSgSfSkPNPag/c

2、m3g/cm3g/cm3g/cm 3MPaMPa數(shù)值1420備注石工專業(yè)石工（卓越班） 1201 班學(xué)生姓名：木合來(lái)提 . 木哈西圖 A-1地層壓力和破裂壓力2v1.0可編輯可修改一井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3v1.0可編輯可修改1. 由于該井位為探井，故中間套管下深按可能發(fā)生溢流條件確定必封點(diǎn)深度。由圖 A-1 得，鉆遇最大地層壓力當(dāng)量密度=cm3 ，則設(shè)計(jì)地層破裂壓力當(dāng)量密度為： =+3245/H +.試取 H1=1500m，則 =+ += g/cm3 ,= g/cm 3 且相近，所以確定中間套管下入深度初選點(diǎn)為H1=1500m。驗(yàn)證中間套管下入深度初選點(diǎn)1500m是否有卡鉆危險(xiǎn)。從圖 A-1 知在井深

3、 1400m處地層壓力梯度為 g/cm 3 以及 320m屬正常地層壓力，該井段內(nèi)最小地層壓力梯度當(dāng)量密度為 g/cm 3 。P=+所以中間套管下入井深1500m無(wú)卡套管危險(xiǎn)。水泥返至井深 500m。2. 油層套管下入 J 層 13-30m，即 H=3265m。校核油層套管下至井深 3265m是否卡套管。從圖 A-1 知井深 3265m處地層壓力梯度為g/cm 3 ，該井段內(nèi)的最小地層壓力梯度為cm3 ，故該井段的最小地層壓力的最大深度為2170m。pa=（ +） 2170=Po 10. 009811. 0511. 144 1502Si 127. 241. 8115. 07第二段選用 J-55

4、 ，壁厚套管。Pc= ,Pi =PT=2015kN ,q=mdi=，長(zhǎng)圓螺紋。許可下入深度 :6v1.0可編輯可修改H113. 931182m0. 009811. 1441. 05第一段套管下入長(zhǎng)度L1=1502-1182=320m校核第一段套管抗拉強(qiáng)度TZ1320583. 8( 11. 144) 159. 59KN7. 85ST 12313. 114. 50159. 59第二段套管下入長(zhǎng)度L2=1502-320=1182m由于第二段套管穿過(guò)了水泥封固面，故應(yīng)進(jìn)行雙軸應(yīng)力校核。先計(jì)算在水泥面處套管在雙軸應(yīng)力作用下的實(shí)際抗擠強(qiáng)度。所受拉力載荷：TZ 2159. 59 525. 4 ( 1182

5、500) (11. 144) 10 3465. 70KN7. 85TZ 2465 . 70TS 10. 1862508 . 8則查表 K0. 894實(shí)際抗擠強(qiáng)度P0. 89413. 9312. 45MPaCC2抗擠安全系數(shù)SC212. 452. 22 1. 050. 009811. 144500水泥面處實(shí)際抗擠強(qiáng)度滿足要求。對(duì)第二段套管底端進(jìn)行雙軸應(yīng)力校核。TZ2159. 59 525. 4 320 0. 854 10 3303. 17kN7v1.0可編輯可修改T Z 2303. 170. 121TS22508. 8查表得 K=P =CC2=S C20. 0098113. 010. 9811.

6、 1441182第二段不滿足要求，故延伸第一段套管向上100m。即 L1TZ2159. 59 525. 4 420 0. 854 10 3TZ2348. 04TS20. 1382508. 8查表得 K=P = =SC312. 871. 06 1. 050. 009811. 1441082所以第一段套管下入長(zhǎng)度L=420m抗拉安全系數(shù)ST 22313. 11. 803. 77348. 04抗內(nèi)壓安全系數(shù)Si 227. 231. 101. 8115. 07420 m348 . 04KN第二段套管下入井深 H21082m SC1. 06，校核該段套管頂部截面（井口）的抗拉強(qiáng),度ST 32015525

7、. 42. 41 1. 10348. 04( 1502 420) 0. 854 10 3Si24. 271. 611. 10315. 07以上計(jì)算結(jié)果列入表A-4。8v1.0可編輯可修改表 A-4 中間套管設(shè)計(jì)結(jié)果重力 kN井段段長(zhǎng)壁厚螺紋類安全系數(shù)序號(hào)鋼級(jí)mmmm型段重累重抗拉 ST抗擠 Sc抗內(nèi)壓 Si2010821082J-55長(zhǎng)圓螺110821502420J-55紋油層套管設(shè)計(jì)（）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) :下入深度 3265m鉆井液密度m= P+Sb =+= g/cm3 ，抗外擠安全系數(shù)Sc=, 抗拉安全系數(shù) St=,抗內(nèi)壓安全系數(shù) Si=設(shè)計(jì)方法 : 等安全系數(shù)法計(jì)算井口最大內(nèi)壓力PsiPsi-1

8、.115 10-4G HPbi ePbi0. 009811. 23326539. 40MPa-1.115* 10 -4* 0.55* 3265Psi = 39.40 e32.25 Mpa設(shè)計(jì)內(nèi)壓力 PiD32. 251. 10 35. 48Mpa因此，抗內(nèi)壓強(qiáng)度小于的套管均不能選用。確定下部第一套管，設(shè)計(jì)擠壓強(qiáng)度為Pc10. 009811. 25432651. 1044. 18MPa由表查得 N-80 壁厚套管：9v1.0可編輯可修改Pc= ,Pi=PT= ,q=mdi= ，長(zhǎng)圓螺紋 。Sc1Pc60. 881. 51 1. 10P0. 009811. 25413262oSi 163. 361

9、. 96 1. 1032. 25校核第一段套管抗拉強(qiáng)度Tz13265 291.9（1 -1.254） 10- 3800.8 kN7.85ST11903. 81. 82. 377800. 8以上計(jì)算結(jié)果列入表 A-5 中。表 A-5油層套管設(shè)計(jì)結(jié)果重力 kN井段段長(zhǎng)壁厚螺紋類安全系數(shù)序號(hào)鋼級(jí)mmmm型段重累重抗拉 ST抗擠 Sc抗內(nèi)壓 Si長(zhǎng)圓螺1032653265N-80紋三、注水泥漿設(shè)計(jì)（1）表層套管設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：套管下入長(zhǎng)度Ls=704m, 水泥塞高度 ho=10m，水泥漿返深：地面，鉆井液性能m1. 044 g cm3 ，n=， K 0.691Pa sn 。水泥漿性能x 1.85 g cm

10、3 ，0.02 Pa s ，o15Pa 。水泥漿附加量 70%，鉆井液壓縮系數(shù) k p 1.03。計(jì)算井徑按鉆頭直徑。10v1.0可編輯可修改水泥用量 NV10. 78510 4( 44. 5234. 02 )704=3V20.78510 432.042100.806m 3附加 30%，V3( 45. 550. 806)30%m13. 913水泥漿密度 x1.85 g cm 3 時(shí)，每袋水泥（ 50kg）配水泥漿袋（升 / 袋），則45. 550. 80613. 911501袋N0. 04015用水量 VW（水灰比 m=）VW=150150 1000=替鉆井液 VmVm 7. 85 10 51

11、. 03 32. 04 2( 70410 3)57. 852m3替鉆井液終泵壓 PE( 1. 85 1. 044) 7040. 009815. 57MPa設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表 A-6 中。（2）中間套管設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)井深 H=1505m,水泥塞高度 ho=20m，套管下入長(zhǎng)度 Ls=1502m，水泥返深 500m，水泥附加 量 30%， 鉆 井 液 壓 縮 系 數(shù) k p 1.03 ， 計(jì) 算 井 徑 按 鉆 頭 直 徑 。 鉆 井 液 性 能mo1. 144 g cm3 ， n=,K0.3Pa sn 。 水 泥 漿x1.85 g cm3 ，0.02 Pa s ，15Pa 。水泥用量 NV10. 78

12、510 4( 31. 1224. 52 ) 1005 28. 95m3V 20.78510 422.242200.777m 3附加 30%，V3( 28. 950. 777) 30%8. 918m3水泥漿密度m1. 85 g cm3 時(shí)，每袋水泥（）配水泥漿袋（升/袋），則50kg11v1.0可編輯可修改28. 950. 7778. 918N0. 04015963 袋用水量 VW（水灰比 m=）VW=963501000=替鉆井液 VmVm7. 85 10 51. 0322. 242( 420203)22. 242108259. 39m3 替鉆井液終泵壓 PE(1. 85 1. 144)0. 0

13、0981計(jì)算環(huán)空臨界流速 VK （塑性流體）VK100 0.02101000.0222.5210 31.8515(31.124.5) 21.85(31.124.5)1.6 m sQK0.0785(31.1224.52 )1.646.1ls計(jì)算管內(nèi)流速 Vi46.11.187 m sVi22.2420.0785計(jì)算管內(nèi) Rei1080010. 522. 24 0. 51. 18720. 51. 1445883Rei30. 51)0. 50. 3(40. 5計(jì)算管外水泥漿段 Reos10(31.1 - 24.5)1.61.852007Reos15 (31.1 - 24.5)0.0218000.02

14、1.6計(jì)算管外鉆井液段 Reom1050010. 5( 31. 124. 5) 0. 51. 620. 51. 144Reom20. 51)0. 538390. 3(30. 5管內(nèi)摩阻系數(shù) f iaRebalg0.53.93500.072612v1.0可編輯可修改b 1.75 lg0.5 7 0.2930. 07260. 0057f i0. 2935883管外摩阻系數(shù) f of os0.31640.047320070 .25f om0. 07260. 006538390. 293管內(nèi)壓耗 PciPC132. 446. 12 0. 0057 1. 144 ( 1505 20)0. 12MPa22

15、. 24 5環(huán)空耗壓 PcoPCO20. 047310021. 850. 00575001. 14432. 446. 131. 124. 5327. 05MPa循環(huán)壓31. 124. 5耗 PCPC1PCO7. 17MPa替鉆井液終泵壓 PE6. 947. 1714. 11MPa碰壓泵壓 P碰14. 11 1 15. 11MPa計(jì)算注水泥施工總時(shí)間 :選用 AC-400B型水泥車 3 臺(tái)，每臺(tái)車平均每分鐘注水泥20 袋，則t 196316. 05 min320替鉆井液t 259. 3946. 11000 21. 47 min60其它（倒換閥，開(kāi)擋銷，壓膠塞，碰壓）t 310 min13v1.0

16、可編輯可修改總施工時(shí)間T16211047 min選用 G級(jí)水泥。（3）油層套管設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)井深 H=3265m,水泥塞高度 ho=20m，套管下入長(zhǎng)度Ls=3262m，水泥返深 2265m，水泥附加 量 40%， 鉆 井液 壓 縮 系數(shù) k p1.03 ， 計(jì) 算井 徑按 鉆 頭 直徑 。 鉆井 液性 能m1. 254 g cm3 ， n=, K 0.691Pasn 。 水泥漿x 1.85 g cm 3 ，0.02 Pa s ，o15Pa 。水泥用量 NV10. 78510V20. 785104( 21. 62142 )100021. 24m3412. 142200. 231m3附加 40%

17、，V3( 21. 240. 231) 40% 8. 58 m3水泥漿密度x1.85 g cm 3 時(shí)，每袋水泥（ 50kg）配水泥漿袋（升 / 袋），則21. 240. 2318. 58N0. 04015748袋用水量 V （水灰比 m=） VW748500. 518. 7m31000替鉆井液 Vm52(326520 3)3Vm 7. 85 10 1. 0312. 1438. 70m替鉆井液終泵壓 PE( 1. 851. 254 )1002=設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表 A-6 中。14v1.0可編輯可修改表 A-6注水泥漿設(shè)計(jì)結(jié)果水鉆井液水泥漿水泥水泥漿干水替鉆井套管泥水泥漿用水量替鉆井密度上返高塞高密度泥

18、袋液終泵層次級(jí)333量 mm液量 mg/cm 3度 m度 mg/cm3數(shù)壓 Mpa別表層地面101501中間100520G963油層100520748四、鉆柱設(shè)計(jì)鉆柱組合第一次開(kāi)鉆（ 0 705m）+228mmDC+203mmDC+127mmDP+133mmKl 。( 注： 3A-代表三牙輪鉆頭， DC-鉆鋌， DP-鉆桿， Kl - 方鉆桿 ) 。第二次開(kāi)鉆（ 7051505m）+203mmDC+127mmDP+133mmKl第三次開(kāi)鉆（ 1505 3265m）+ +127mmDP+133mmKl 。各次開(kāi)鉆，由預(yù)估（設(shè)計(jì)）鉆頭最大鉆壓計(jì)算鉆鋌長(zhǎng)度。， WM 300kN， WM 250kN，

19、 WM 200kN組合鉆鋌長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)，先按組合中最大直徑鉆鋌由設(shè)計(jì)最大鉆壓確定長(zhǎng)度，然后再根據(jù)大尺寸鉆鋌庫(kù)存及鉆井工藝要求確定不同直徑鉆鋌的長(zhǎng)度。下部鉆具組合后面再設(shè)計(jì)。15v1.0可編輯可修改一開(kāi)，由零軸向應(yīng)力截面確定LZ 。LZ3000000.9817051. 04434. 032803 0. 9811. 044( 364. 64131. 70m34. 03)Lz 實(shí)=Lz+25=157二開(kāi) : （ 203mmDC，內(nèi)徑 , qc2194.32 N m ）。LZ2500000. 98115021. 14434. 032194. 320. 9811. 144( 361. 87168. 29

20、m34. 03)LZ實(shí)168. 2924192. 3m三開(kāi) : （，內(nèi)徑 ,q c1601Nm ）。LZ2000000. 98132651. 25434. 0316010. 9811. 254( 208. 42242. 83m34. 03)LZ實(shí)LZ24266. 83m鉆柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)一次開(kāi)鉆（略）二次開(kāi)鉆：井深 H=1505m， m1. 144g cm3 dc=203mm,qc= N? mLC192. 3m, d p127mm, qp284. 78 N m, 拉力余量 450kN,設(shè)計(jì)系數(shù)， s / t 1.42 。選 127mm，G105鋼級(jí)鉆桿， Py=因?yàn)閟/t1.42 設(shè)計(jì)系數(shù)，所以 P

21、a=/= /=當(dāng)拉力余量為 450kN 時(shí)，Pa=PaPa , 按 Pa16v1.0可編輯可修改L允（ Paq L )1( 1561. 941. 601 192. 3)15339. 30mKfc cq p1. 1440. 2847817. 85L允5339. 30H1505m, 而實(shí)際下入最大長(zhǎng)度（）。=三次開(kāi)鉆井深 H=3265, m1. 254 g cm3 dc=,qc=1061 N ? mLC266. 83m d pmmq p284. 78N m, 拉力余量 450kN,設(shè)計(jì)系數(shù)，。 s/ t =,127 ,選 127mm，G105鋼級(jí)鉆桿， Py=Pa=/= /=Pa=Pa H=326

22、5m,而實(shí)際下入長(zhǎng)度（） =2998m設(shè)計(jì)結(jié)果列于表 A-7。表 A-7 鉆柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)結(jié)果鉆桿鉆鋌開(kāi)鉆程鋼單位重力單位重力序尺寸 mm最小抗拉力kN井段 m尺寸 mm長(zhǎng)度 m級(jí)N/mN/m1127G0705228280315717v1.0可編輯可修改21270 150520331270 32651061五、鉆機(jī)選擇中間套管在空氣的重力為814kN,油層套管在空氣中的重力953kN。鉆機(jī)按 80%的套管破斷強(qiáng)度來(lái)選擇最大鉤載。即Qmax1. 259531191. 25KN選 F-200-2DH 型鉆機(jī)。鉆柱最大重力 , 此時(shí)鉆機(jī)鉤載儲(chǔ)備系數(shù) K 為STKST12261. 68726. 6六、機(jī)械

23、破碎參數(shù)設(shè)計(jì)鉆頭選型表 A-8 各地層可鉆級(jí)值地層ABCDEFGHIJ可鉆級(jí)值13第一次開(kāi)鉆（ 0705m）X22 1第二次開(kāi)鉆（ 7051505m）J11 1(7051160m)J22 1(11601505m)第三次開(kāi)鉆（ 15053265m）B22M1(15052265m)18v1.0可編輯可修改J22 1(22652715m)J22 1(27153015m)ATMJ11 1(30153265m)鉆壓 W,鉆速 n 的確定表 A-9 機(jī)械破巖參數(shù)鉆頭序鉆頭尺鉆進(jìn)井段轉(zhuǎn)速機(jī)械鉆類型地層鉆壓 kN純鉆 h進(jìn)尺 m號(hào)寸 mmmr/min速 m/h0X220705mA B C30200825460

24、7051311J 117051160C D21012384552311J 2211601505D E21025011582503453B22M15052265E F G5080170120807604J 2222652715G H16020087525045095J 2227153015H16020087525030066ATMJ30153265H I J160200875250250511七、鉆井液設(shè)計(jì)表層（ 0705m）采用高膨潤(rùn)土鉆井液。m 1.149 1.2 g cm 3 ，漏斗粘度 60100s，濾失水 810ml，泥餅 12mm，初切 12Pa，終切力 25Pa， pH值 89.中

25、間套管（ 7051505m）采用不分散聚合物鉆井液體系鉆井液密度按近平衡壓力鉆井確定，即mPS19v1.0可編輯可修改中間套管鉆井液性能設(shè)計(jì)列于表A-10.油層套管（ 15053265m）鉆井液體系：由不分散聚合物體系過(guò)渡到分散型三磺體系。鉆井液密度按近平衡壓力鉆井設(shè)計(jì)。鉆井液性能列于表A-10.表 A-10鉆井液設(shè)計(jì)鉆井液性能鉆井地層深度厚度漏斗井段 m液體濾失泥餅初切終切含沙分層mm密度 g/cm 3粘度PH系水 mlmmPaPa量%sA320320B4801600 7056081 0441 21 22 308 9C115067010010D1472322膨潤(rùn)土漿705不分E1755283

26、1505散聚305 80 21 38 10合物50F2170415G27005301505分散H30893893265三磺5010I3150613 510 32 517012J324595八、下部鉆具組合設(shè)計(jì)20v1.0可編輯可修改第一次看開(kāi)鉆采用單穩(wěn)器鐘擺鉆具設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) :d-448=228mm，q =2803N/m，W=200kN,D=,D =440mm,=1,I= 10m，E= 10 kPa，ccs1=（） =， 2=（） =.將以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算式，可求得穩(wěn)定器的理想安裝高度LT.a= 2 sin1 =b184.6200(0.6670.3330.00225)2（0.10795 - 0.420.00225 - 0.080.00225 2） c=0.107950.107951794.295210810-4LT1794.2951794.29524 0.358(530.37610 4 )45.68m20.358LT實(shí)45.680.941m 第二次開(kāi)鉆采用剛性滿眼組合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) :d c =203mm，qc=m， W=250 kN,D=311mm,Ds=308mm, =2,1.3 /100m ，I= -541110m，E=10 kPa，a=.（0.2- 0.22）61.325000A2194.22sin21 -1-120.75140.20.2211460B31.32.058