中國(guó)石油大學(xué)在線考試期末考試鉆井工程答案

1、1中國(guó)石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教育學(xué)院期末考試 鉆井工程學(xué)習(xí)中心： _ 姓名： _ 學(xué)號(hào)： _關(guān)于課程考試違規(guī)作弊的說明1、提交文件中涉嫌抄襲內(nèi)容 （包括抄襲網(wǎng)上、 書籍、報(bào)刊雜志及其他已有論文） 帶有明顯外校標(biāo)記， 不符合學(xué)院要求或?qū)W生本人情況， 或存在查明出處的內(nèi)容或 其他可疑字樣者，判為抄襲，成績(jī)?yōu)椤?0”。2、兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語有 50%以上相同者判為雷同，成績(jī)?yōu)椤?0”。3、所提交試卷或材料沒有對(duì)老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不 相干者，認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷” ，成績(jī)?yōu)椤?0”。一、名詞解釋（每小題 5 分，共 20 分）1.井斜方位角2.硬關(guān)井3.欠平衡鉆井4.

2、巖石的可鉆性二、簡(jiǎn)答題（每小題 10 分，共 40 分）1.鐘擺鉆具組合的防斜原理2.鉆井液的功用3. 射流清潔井底的機(jī)理4. 鉆柱的功用三、課程設(shè)計(jì)（共 40 分）設(shè)計(jì)任務(wù)： XX 油區(qū) XX 凹陷一口直井生產(chǎn)井的鉆井與完井設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容：（其中打“V”部分必須設(shè)計(jì)，其他部分可選做或不做）。 1地質(zhì)設(shè)計(jì)摘要（V）；2.2. 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（V）;3固井工程設(shè)計(jì)：套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)（V）;4. 鉆柱組合和強(qiáng)度設(shè)計(jì)（V）;25. 鉆機(jī)選擇（V）;6. 鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計(jì)：(1) 機(jī)械破巖參數(shù)設(shè)計(jì)(包括鉆頭選型，所有鉆頭選用江漢鉆頭廠牙輪鉆 頭、選取鉆壓和轉(zhuǎn)速)(V);(2) 鉆井液體系及性能設(shè)計(jì)(僅設(shè)計(jì)鉆

3、井液密度，其它參數(shù)不作要求)(3) 水力參數(shù)設(shè)計(jì)(V);(4) 鉆柱與下部防斜鉆具結(jié)構(gòu)(V)。考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定(1)格式、規(guī)范：4 分，評(píng)分依據(jù)：工程設(shè)計(jì)規(guī)范；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：4*符合程 度。(2) 設(shè)計(jì)的依據(jù)與原則準(zhǔn)確性：12 分，評(píng)分依據(jù)：工程設(shè)計(jì)依據(jù)與原則； 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：12*符合程度。(3)過程的參數(shù)選擇的合理性和計(jì)算過程的可靠性：12 分，評(píng)分依據(jù)：參 數(shù)符合工程實(shí)際，計(jì)算過程可靠；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：12*符合程度。(4) 結(jié)果準(zhǔn)確性：12 分?；A(chǔ)數(shù)據(jù)：1. 地質(zhì)概況：見后附設(shè)計(jì)樣例表 A - 1。2. 設(shè)計(jì)井深：H=3000 + 4X100 +學(xué)號(hào)的后二位數(shù)字X3(m3. 地層壓力和破裂壓力剖

4、面：根據(jù)圖 A - 1,地層壓力梯度的當(dāng)量鉆井液密 度由1.00g/cm3變?yōu)?1.10g/cm3的井深按以下規(guī)律取值：H=3000 + 4X100 +學(xué)號(hào)的后二位數(shù)字X3(m)4. 設(shè)計(jì)系數(shù)：見表 A-2 和表 A-3，其他數(shù)據(jù)查鉆井手冊(cè)(甲方)和參考 書。5. 水力參數(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表 A-4。6. 鉆柱設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見參數(shù)書 2。7. 完井方式：先期裸眼完井，？ 177.8mm(7)生產(chǎn)套管。附錄1. 地質(zhì)概況表 A-1井另 U探井井號(hào)A5設(shè)計(jì)井深目的層QJ井坐標(biāo)地面海拔 m50縱（工、m4275165橫（y）m20416485位測(cè)線位置504 和 45 地震測(cè)線交點(diǎn)地理位置XX 省 XX 市東

5、500m構(gòu)造位置XX 凹陷鉆探目的了解 XX 構(gòu)造QJ含油氣情況，擴(kuò)大勘探區(qū)域，增加后備油氣源3完鉆原貝 U進(jìn)入 Q150m 完鉆完井方法先期裸眼層位代號(hào)底界深度，m分層厚度，m主要巖性描述故障提示A280礫巖層夾砂土，未膠結(jié)滲漏B600320上部礫巖，砂質(zhì)礫巖，中下部含礫砂巖滲漏C1050450中上部含礪砂巖、夾泥巖和粉砂質(zhì)泥巖； 下部礪狀砂巖，含礪砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥 巖不等厚互層防塌D1600泥巖、砂質(zhì)泥巖、礪狀砂巖、含礪砂巖不等厚互層，泥質(zhì)粉砂巖防漏防斜E1900300砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、夾礪狀砂巖、含礪砂巖防斜防漏F32650750泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖防斜F2J290025

6、0泥巖夾鈣質(zhì)砂巖，夾碳質(zhì)條帶煤線，中部泥巖夾煤層、下部泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖防斜、塌、卡F2K3150250泥巖為主，泥質(zhì)粉砂巖，中粗砂巖，砂礫巖 間互F13500350泥巖、泥質(zhì)砂巖、下部灰褐色泥巖防漏、噴、卡QJ3650（未穿）150深灰，淺灰色灰?guī)r為主，間夾褐，磚紅色泥巖防漏、噴、卡2. 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉆探目的層為QJ灰?guī)r地層，確定完井方法為先期裸眼完井。油氣套管下入Q層 3 5m。根據(jù)地質(zhì)情況，鉆達(dá)目的層過程中不受鹽巖，高壓水層等復(fù)雜地層影響，故 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按地層壓力和破裂壓力剖面（圖 A - 1）進(jìn)行。4圖 A-1 地層壓力和破裂壓力設(shè)計(jì)系數(shù)見表 A-2表 A-2 井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)

7、系數(shù)名稱S豹3g/cmSg3g/cmSf3g/cmSk3g/cm也PNMPaaMPa數(shù)值0.050.050.030.051520來源理論計(jì)算理論計(jì)算區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)表 A-3各層段地層可鉆級(jí)值地層ABCDEF3F2JF2KF1QJ可鉆性值0.611.392.1633.57.35.24.93. 水力參數(shù)設(shè)計(jì)（1）泥漿泵型號(hào)與性能表 A-4 水力參數(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)3NB1000 鉆井泥漿泵（兩臺(tái)，可僅用一臺(tái)）缸套直徑（mm）額定泵沖（次分）額定排差（L S）額定泵壓（Mpa）12015019.933.1513015023.428.2614015027.124.315015

8、031.121.216015035.418.617015040.016.5(2)鉆井液性能其它參數(shù)地面泵壓不超過 20MpaKg=1.07*10 Mpa S1.8L1.8環(huán)空返速不低于 0.7m/s，不高于 1.2m/s鉆井液塑性粘度 0.0047pa.S7中國(guó)石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教育學(xué)院期末考試鉆井工程學(xué)習(xí)中心： _姓名： _學(xué)號(hào)： _關(guān)于課程考試違規(guī)作弊的說明1、提交文件中涉嫌抄襲內(nèi)容 （包括抄襲網(wǎng)上、 書籍、報(bào)刊雜志及其他已有論文） 帶有明顯外校標(biāo)記， 不符合學(xué)院要求或?qū)W生本人情況， 或存在查明出處的內(nèi)容或 其他可疑字樣者，判為抄襲，成 績(jī)?yōu)椤?0”。2、兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語有

9、50%以上相同者判為雷同，成績(jī)?yōu)椤?0”。3、所提交試卷或材料沒有對(duì)老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不 相干者，認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷” ，成績(jī)?yōu)椤?0”。一、名詞解釋（每小題 5 分，共 20 分）1 1、井斜方位角答：井斜方位角： 某測(cè)點(diǎn)處的井眼方向線投影到水平面上， 稱為井眼方位線， 或井抖方位線。 以正北方位線為始邊， 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過的 角度，即井眼方位角。注意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延伸的線段。 所以正北方位線和井眼方位線也都是有向線段，都可以用矢量表示。2 2、硬關(guān)井 答：發(fā)現(xiàn)井涌后，在節(jié)流閥關(guān)閉的情況下關(guān)閉防噴器。本方法關(guān)井最迅速，地層流

10、體侵入井眼最少。 但在防噴器關(guān)閉期間， 由于環(huán)空流體由流動(dòng)突然變?yōu)殪o 止，對(duì)井口裝置將產(chǎn)生水擊作用。 其水擊波又會(huì)反作用于整個(gè)環(huán)空， 也作用于套 管鞋處及裸眼地層。 嚴(yán)重時(shí)， 可能損害井口裝置， 并有可能壓漏套管鞋處地層及 下部裸眼地層。3.3.欠平衡鉆井8答：所謂欠平衡壓力鉆井，即在鉆井過程中允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)，循環(huán)出井，并在地面得到控制。其主要標(biāo)志為井底有效壓力低于地層壓力。由此可見， 采用密度低于 1.0g/cm，的鉆井液鉆井，未必是欠平衡鉆井，而在壓力系數(shù)低于 1.0 的油氣藏進(jìn)行欠平衡鉆井則必須采用低密度鉆井液。實(shí)際上欠平衡鉆井既可 以在低壓油氣藏進(jìn)行，只要滿足欠平衡壓力條件，也可

11、以在較高地層壓力且井眼 穩(wěn)定的油氣藏進(jìn)行。4 4巖石的可鉆性答：巖石可鉆性是巖石抗破碎的能力?？梢岳斫鉃樵谝欢ㄣ@頭規(guī)格、類型及 鉆井工藝條件下巖石抵抗鉆頭破碎的能力。 可鉆性的概念，已經(jīng)把巖石性質(zhì)由強(qiáng) 度、硬度等比較一般性的概念，引向了與鉆孔有聯(lián)系的概念，在實(shí)際應(yīng)用方面占 有重要的地位。通常鉆頭選型、制定生產(chǎn)定額、確定鉆頭工作參數(shù)、預(yù)瀏鉆頭工 作指標(biāo)等都以巖石可鉆性為基礎(chǔ)。二、簡(jiǎn)答題（每小題 10 分，共 40 分）1 1鐘擺鉆具組合的防斜原理答：鐘擺鉆具原理如圖所示。當(dāng)鐘擺擺過一定角度時(shí)，在鐘擺上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向回?cái)[的力Gc,稱作鐘擺力,Gc=G.sina 顯然，鐘擺擺過的角度越大，鐘擺力就越大

12、。如果在鉆柱的下部適當(dāng) 位置加一個(gè)扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，則該扶正器以下 的鉆柱就好像一個(gè)鐘擺，也要產(chǎn)生一個(gè)鐘擺力。此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井9壁的下側(cè)，從而使新鉆的井眼不斷降斜 2.2.鉆井液的功用 答：鉆井液在鉆井中的重要性是通過它在鉆井過程中的功用表現(xiàn)出來的。 鉆 井液通過以下路線沿井眼周而復(fù)始地循環(huán)。 鉆井液在鉆桿內(nèi)向下循環(huán)， 通過鉆頭 水眼流出，經(jīng)過井壁 （或套管 ）和鉆桿的環(huán)形空間上返。鉆井液攜帶著鉆屑經(jīng)過振 動(dòng)篩，鉆屑留在篩布上面， 鉆井液流經(jīng)鉆井液槽到鉆井液池。 去掉鉆屑后的鉆井 液被鉆井泵從鉆井液池吸入并泵入鉆桿內(nèi)，開始下一個(gè)循環(huán)。在該循環(huán)過程中， 鉆

13、井液具有以下功用。1）從井底清除巖屑，經(jīng)鉆頭破碎下來的巖石碎屑叫鉆屑或巖屑，隨著鉆井 過程的不斷進(jìn)行， 必須將井底的巖屑及時(shí)地清除出去， 以利于提高鉆速和減少鉆 井事故。雖然重力傾向于使鉆屑向井底滑落，知果鉆井液在環(huán)形空間向上的流速 大于滑落速度，則巖屑就可被帶出井眼。 清除鉆屑的效率與鉆井液的密度、 鉆井 液的粘度和切力、鉆井液的流型等因素有關(guān)2）冷卻和潤(rùn)滑鉆頭及鉆柱，鉆進(jìn)中，鉆頭摩擦部分以及鉆柱與地層接觸處 會(huì)產(chǎn)生很大熱量， 這些熱量很難由地層傳遞出去， 但熱量從摩擦部位傳到鉆井液 中后，隨著循環(huán)該熱量就會(huì)被帶到地面大氣中。鉆井液中加有各種類型的添加 #1，尤其是潤(rùn)滑齊類，鉆井液具有好的潤(rùn)

14、滑性能，這有利于減少扭矩、延長(zhǎng)鉆頭壽 命、降低泵壓、提高鉆速。3）造壁性能，性能良好的鉆井液在井壁上形成一層比地層滲透性低得多的 濾餅，一方面鞏固井壁，防止井壁坍塌，同時(shí)阻止濾液進(jìn)入地層。在鉆井液中加 入膨潤(rùn)土并進(jìn)行化學(xué)處理， 改善膨潤(rùn)土的顆粒度分布， 增加鉆井液中膠體顆粒含 量，可使鉆井液的造壁性能得到改善。4）控制地層壓力。地層壓力的合理控制，取決于鉆井液的密度。正常情況 下地層的壓力為地層水柱產(chǎn)生的壓力。 一般情況下， 鉆進(jìn)過程中混入的鉆屑加上 水的質(zhì)量足以平衡地層壓力。 然而有時(shí)存在地層壓力異常， 不注意會(huì)引起井漏或 井噴。5）循環(huán)停止時(shí)懸浮鉆屑和加重材料，防止下沉良好的鉆井液在循環(huán)停

15、止后 都具有切力， 即具有懸浮鉆屑和加重材料的能叫鉆井工程理論與技術(shù)力， 否則這 些固相顆粒沉于井底， 造成反復(fù)研磨和沉砂卡鉆等事故。 循環(huán)恢復(fù)后， 鉆井液又 呈液體狀態(tài)可把鉆屑等粗顆拉帶到地面。6)從所鉆地層獲得資料，從鉆井液攜帶出的巖屑分析和鉆井液中的油氣顯示，可以判斷所鉆地層是否含油氣資源。 從鉆井液性能變化和濾液分析可以知道 是否鉆遇到巖鹽層、鹽膏層和鹽水層等。7)傳遞水力功率，鉆井液是將有用的水功率從地面?zhèn)鬟f到鉆頭及井底動(dòng)力 鉆具的10媒介。鉆井液的類型、 排量、流動(dòng)特性和固相含量等是影響水力功率傳遞 的重要因素。3.3. 射流清潔井底的機(jī)理答：射流對(duì)井底的清洗作用， 射流撞擊井底后

16、形成的井底沖擊壓力波和井底 漫流是射流對(duì)井底清洗的兩個(gè)主要作用形式。(1) 射流的沖擊壓力作用。 射流撞擊井底后形成的沖擊壓力波并不是作用在整 個(gè)井底，而是作用在小圓面積上。 就整個(gè)井底而言， 射流作用的面積內(nèi)壓力較高， 而射流作用的面積以外壓力較低。在射流的沖擊范圍內(nèi)。沖擊壓力也極不均勻， 射流作用的中心壓力最高，離開中心則壓力急劇下降。另外，由于鉆頭的旋轉(zhuǎn)， 射流作用的小面積在迅速移動(dòng)， 本來不均勻的壓力分布又在迅速變化。 由于這兩 個(gè)原因。使作用在井底巖屑上的沖擊壓力極不均勻， 極不均勻的沖擊壓力使巖屑 產(chǎn)生一個(gè)翻轉(zhuǎn)力矩，從而離開井底。這就是射流對(duì)井底巖屑的沖擊翻轉(zhuǎn)作用。(2)漫流的橫推

17、作用。射流撞擊井底后形成的漫流是一層很薄的高速液流層， 具有附面射流的性質(zhì)。 研究表明， 在表面光滑的井底條件下， 最大漫流速度出現(xiàn) 在小于距井底 0. 5 mm 的高度范圍內(nèi)，最大漫流速度值可達(dá)到射流噴嘴出口速度 的 50%-80%.噴嘴出口距井底越近，井底漫流速度越高。 正是這層具有很高速度 的井底漫流， 對(duì)井底巖屑產(chǎn)生一個(gè)橫向推力，使其離開原來的位笠.而處于被鉆井液攜帶并隨鉆井液一起運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。 因而，井底漫流對(duì)井底清洗有非常重要的 作用。4.4.鉆柱的功用答：(一)鉆柱的功用，鉆柱在鉆井過程中的主要作用： (1)為鉆井液由井口流 向鉆頭提供通道；（2）給鉆頭施加適當(dāng)?shù)膲毫Γㄣ@壓），使鉆

18、頭的工作刃不斷吃入巖 石；（3） 把地面動(dòng)力（扭矩等） 傳遞給鉆頭， 使鉆頭不斷旋轉(zhuǎn)破碎巖石；（4） 起下鉆頭;（5）根據(jù)鉆柱的長(zhǎng)度計(jì)算井深。2.鉆柱的特殊作用，（1）通過鉆柱可以觀察和了解鉆頭的工作情況、井眼狀況 及地層情況等；（2）進(jìn)行取心、擠水泥、打撈井下落物、處理井下事故等特殊作 業(yè)；（3）對(duì)地層流體及壓力狀況進(jìn)行測(cè)試與評(píng)價(jià)，即鉆桿瀏試，又稱中途測(cè)試。11三、課程設(shè)計(jì)（共 40 分）設(shè)計(jì)任務(wù)：XX 油區(qū) XX 凹陷一口直井生產(chǎn)井的鉆井與完井設(shè)計(jì)1 地質(zhì)設(shè)計(jì)摘要1.1地質(zhì)概況該探井位于 504 和 45 地震測(cè)線交點(diǎn)，距 XX 省 XX 市東 500m 所在的地質(zhì)構(gòu) 造為XX 凹陷，該井

19、海拔較低，鉆該井目的是通過打開QJ層來了解該層的油氣情況 礦大該油區(qū)的勘探范圍，增加油區(qū)的總體油氣后備儲(chǔ)量。表 A-1井別探井井號(hào)A5設(shè)計(jì)井深目的層QJ井位坐標(biāo)地面海拔 m50縱（笑）m4275165橫（y） m20416485測(cè)線位置504 和 45 地震測(cè)線交點(diǎn)地理位置XX 省 XX 市東 500m構(gòu)造位置XX 凹陷鉆探目的了解 XX 構(gòu)造QJ含油氣情況，擴(kuò)大勘探區(qū)域，增加后備油氣源完鉆原貝 U進(jìn)入Q150m 完鉆完井方法先期裸眼層位代號(hào)底界深度，m分層厚度，m主要巖性描述故障提示12A280礫巖層夾砂土，未膠結(jié)滲漏B600320上部礫巖，砂質(zhì)礫巖，中下部含礫砂巖滲漏C1050450中上部

20、含礪砂巖、夾泥巖和粉砂質(zhì)泥巖； 下部礪狀砂巖，含礪砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥 巖不等厚互層防塌D1600泥巖、砂質(zhì)泥巖、礪狀砂巖、含礪砂巖不等厚互層，泥質(zhì)粉砂巖防漏防斜E1900300砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、夾礪狀砂巖、含礪砂巖防斜防漏F32650750泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖防斜F2J2900250泥巖夾鈣質(zhì)砂巖，夾碳質(zhì)條帶煤線，中部泥巖夾煤層、下部泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖防斜、塌、卡F2K3150250泥巖為主，泥質(zhì)粉砂巖，中粗砂巖，砂礫巖 間互F13500350泥巖、泥質(zhì)砂巖、下部灰褐色泥巖防漏、噴、卡QJ3650（未穿）150深灰，淺灰色灰?guī)r為主，間夾褐，磚紅色泥巖防漏、噴、卡1.2地質(zhì)基

21、本數(shù)據(jù)1.2.1 井號(hào)：A51.2.2 井別：生產(chǎn)井1.2.3 井位：井位座標(biāo)：縱（X） 4275165橫（Y） 20416485地面海拔：50m（3） 地理位置：XX 省 XX 市東 500m（4） 構(gòu)造位置：XX 凹陷（5） 過井測(cè)線：504 和 45 地震測(cè)線交點(diǎn)1.2.4 設(shè)計(jì)井深：H=3000+4X100+67X3=3601m （學(xué)號(hào)：929167）1.2.5 目的層：QJ層，底層深度 3601m 分層厚度 150m1.2.6 完鉆層位：A、B、C、D E、F3、F2J、F2K F1、QJ1.2.7 完鉆原則：先期裸眼完井1.2.8 鉆探目的：了解 XX 構(gòu)造QJ含油氣情況，擴(kuò)大勘探

22、區(qū)域，增加后備油氣源132 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1井下復(fù)雜情況提示2.1.1 在本井的鉆井過程中，現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分了解、分析鄰井事故 復(fù)雜情況，防止事故的發(fā)生，及時(shí)處理好工程復(fù)雜。注意觀察地震對(duì)鉆井的影響：1井漏：井漏深度及層位；2井斜：易斜井段及對(duì)應(yīng)層位；3井噴：易井噴井段及對(duì)應(yīng)層位。2.1.2 進(jìn)入目的層，應(yīng)根據(jù)實(shí)鉆情況及時(shí)調(diào)整泥漿密度，注意防噴、防漏和 防卡，一方面要搞好油氣層的發(fā)現(xiàn)，保護(hù)工作，另一方面要切實(shí)搞好井控工作， 確保安全施工。2.1.3 根據(jù)XX油田分公司鉆開油氣層申報(bào)制度要求，由地質(zhì)監(jiān)督以書面形式向鉆井監(jiān)督和井隊(duì)提出油氣層預(yù)告；原則：1）鉆揭目的層前 7 天。2）目的層提

23、前或非目的層發(fā)現(xiàn)油氣顯示要立即通知。3）鄰井沒有發(fā)現(xiàn) HS 氣體，但本井應(yīng)密切監(jiān)控。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中 H2S 的安全臨 界濃度為 20mg/m3（約 14PPr）若發(fā)現(xiàn) H2S 無論濃度高低，都要向勘探事業(yè)部 的鉆井技術(shù)部及 HSE 管理辦公室、生產(chǎn)技術(shù)處和質(zhì)量安全環(huán)保處報(bào)告，同時(shí)作業(yè) 隊(duì)伍要向所屬的上級(jí)部門報(bào)告。2.2地層可鉆性分級(jí)及地層壓力預(yù)測(cè)2.2.1 地層可鉆性分級(jí)地層ABCDEF3F2JF2KF1Q可鉆性值0.611.392.1633.57.35.24.914222壓力剖面預(yù)測(cè)2.3 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系數(shù)鉆探目的層為灰?guī)r地層，確定完井方法為先期裸眼完井。根據(jù)地質(zhì)情況鉆達(dá) 目的層過程中不受鹽巖，

24、高壓水層等復(fù)雜地層影響，故井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按地層壓力和破裂壓力剖面進(jìn)行。井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系數(shù)如下表所示名稱So g/cm3Sgg/cm3Sfg/cm3Skg/cm3心PNMPaPaMPa數(shù)值0.050.050.030.051520來源理論計(jì)算理論計(jì)算區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)區(qū)域資料統(tǒng)計(jì)鉆井液的壓力體系地AecD深度妣當(dāng)對(duì)占井涯度g/cmd L2 L3 L4】5 1, 6 1.7 1.8 1.9FaFE3F300600JOOOuoo160019004 4F 2315最大鉆井液密度16 max _ pmax式中max某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿密度，g/Cm3；訂max該井段中所用地層孔隙壓

25、力梯度等效密度，g/Cm3；Sb抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度，取0.036g/cm3。發(fā)生井涌情況fnk-%max+Sb+Sf+Hmak(2-2)Hnibnk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，g/cm3；Hni-第 n 層套管下入深度初選點(diǎn)，mSk壓井時(shí)井內(nèi)壓力增高值的等效密度,取 0.06g/cm3；Sf-地層壓裂安全增值，取 0.03g/cm3o校核各層套管下到初選點(diǎn)時(shí)是否會(huì)發(fā)生壓差卡套#2=9.81 HmmCpmaxSbpmin)1。(2-3)Prn-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，MPmin該井段內(nèi)最小地層

26、孔隙壓力梯度等效密度，g/cm3；P 避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取12 MPa；Hmm該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度的最大深度，mo套管層次的確定1.確定油層套管下入深度 H11因?yàn)榫?H=3601m 所以油層套管下入深度 H =3601mo(2-1)38017?f3k=1.15+0.03+310 1602.確定第技術(shù)套管下入深度 H2初選點(diǎn) H試取 H2i=310 m參考臨井基本參數(shù),f3io=1.6Og/cm3,pmax=1.12 g/cm3由公式 3-23601匯0.06002k=1.12+0.036+0.03+ -3103滄=1.883 (g/cm )因?yàn)镴f2k幾950且相近，則初

27、選點(diǎn)下入深度 H2i=310 m。(2)校核也=310 m在此井段,?pmax=1.12 g/cm3,pmin=0.85g/cm3, Hmm=163 m。由公式 3-3.: Pr2=9.81 163X(1.12+0.036-0.85)10：Pr2=0.17126(MPa)因?yàn)槎?Pr2:P,所以不會(huì)產(chǎn)生壓差卡套，則確定此級(jí)套管的下入深度310m。3.確定第表層套管下入深度 H3(1) 試取 H3i=80 m參考臨井基本參數(shù)，%max=0.85 g/cm3, f80=1.50g/cm3。參考鄰井資料的鉆井液性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)：在 0-163m 的井段上鉆井液的密度范圍為 1.1-1.2g/cm3,在

28、這里我們?cè)嚾°@井液密度為由公式 3-2 和 3-1訂k=1.4125(g/cm3)1.15g/cm18因?yàn)門f3k6200且相近，則初選點(diǎn)下入深度 爲(wèi)=40m。校核爲(wèi)=80m在此井段，max=0.85 g/cm3,：詁山=0.85 g/cm3,Hmm=80 m。由公式 3-3.：Pr3=9.8180 (1.2-0.85)10：Pr3=0.27468(MPa)因?yàn)檑?R3 ，P,所以不會(huì)產(chǎn)生壓差卡套,則確定此級(jí)套管下入深度為80m。套管尺寸與井眼尺寸的選擇與配合1 .查鉆井手冊(cè)(甲方)，選擇以下鉆頭與套管如下:表 2-1 鉆頭與套管的選擇井號(hào)項(xiàng)目鉆頭尺寸(mm)下深(m)套管外徑(mm)SJ00

29、89表層444.580339.7SJ0089技術(shù)215.9310244.5SJ0089油層215.92000139.73 套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)3.1 油層套管柱設(shè)計(jì)3.1.1 按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管、D=pc1SD=1.156 9.81 2000 10” 1.125D=25.515 MPa19查鉆井手冊(cè)(甲方)，選擇第一段套管表 3-1 第一段套管鋼級(jí)選擇鋼級(jí)外徑（mrh壁厚（mr）i均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度（t）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑(mm)J-55139.76.9923.07100.727.855125.73.1.23.1.2確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長(zhǎng)度1.查鉆

30、井手冊(cè)（甲方），選擇第二段套管表 3-2 第二段套管鋼級(jí)選擇鋼級(jí)外徑（mm壁厚（mm均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度（t）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑(mm)J-55139.76.220.8385.721.512127.3D21686.17m1.156 0.00981 1.125D2=1618.17(m)實(shí)際取 D2=1618(m)第一段套管使用長(zhǎng)度 L1= D1-D2=2000-1618L1=382 (m)圓整進(jìn)到 390 m2.雙軸應(yīng)力校核 LqKB1 156= 390 23.079.81 10；7.85=12.998KN查鉆井手冊(cè)(甲方)S=1103.2KN故二=12.998 =0.01 仃&

31、1103.220:gD2SD=1.156 0.00981 1610 1.125=20.54KNct =27.855 0.9645 =26.866二s故pgD2SD：二s滿足雙軸應(yīng)力校核3.抗拉強(qiáng)度校核、zSt=12.998 1.8 = 23.39987.5滿足抗拉強(qiáng)度要求。3.1.33.1.3確定第二段使用長(zhǎng)度和第三段可下入深度實(shí)際取 D3=1414(m)第二段使用長(zhǎng)度 L2= D2- D3=1618-1414=204(m)，取第二段套管的長(zhǎng)度200m2.雙軸應(yīng)力校核-LqKB+12.998= 200 0.2043 0.85 12.998= 47.729KN查鉆井手冊(cè)(甲方)s=987.5KN

32、故 工=47729二 0.0483s987.5:：gD3SD=1.156 0.00981 1414 =16.04鋼級(jí)外徑(mn)壁厚(mm均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗擠強(qiáng)度(MPa)內(nèi)徑(mmH-40139.76.220.835918.064127.3表 3-3 第三段套管鋼級(jí)選擇D318.0461.156 0.00981 1.125二1414m21故pgD2SD：匚s滿足雙軸應(yīng)力校核3.抗拉強(qiáng)度校核、ZSt=47.729 1.8 =85.912 :：: 840.7滿足抗拉強(qiáng)度要求。3.1.43.1.4 確定第三段使用長(zhǎng)度和第四段可下入深度表 3-3 第三段套管鋼級(jí)選擇鋼級(jí)外徑(mm壁厚(

33、mrh均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗擠強(qiáng)度(MPa)內(nèi)徑(mr)K=55139.76.220.83108.421.512127.3按計(jì)算D41021m1.156X0.00981 x 1.125L3=D4-D3=393m在這里我們?nèi)?L3=400m1. 抗拉強(qiáng)度校核由公式一LqKB+47.729= 400 0.2043 0.85 47.729-118.52 KN2. 抗拉強(qiáng)度校核 ZSt=118.52 1.8 =213.39：578.3滿足抗拉強(qiáng)度要求。所以第四段套管的長(zhǎng)度為：L 4 =L - L1 - J - L 2000-390-200-400=10103 校核第四段套管第四段套管主要所受

34、最大的拉應(yīng)力抗拉強(qiáng)度校核：= 21.512 0.9612 =20.6722鳥二LqKB+118.5223=1010 0.2043 0.85+118.52 =293.9180m從而實(shí)際用鉆桿：80-27.3=52.7m校核抗擠度：P外擠=?gh=1.11000 9.8( 80-27.3)0.568MPa v%=58.21MPa故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。422422二次開鉆鉆具組合1 .鉆鋌長(zhǎng)度的確定選鉆鋌外徑 203.2mm 內(nèi)徑 71.4mn，qc=2190N/m 此時(shí)Kb=0.852，W=180KN,SNW 1.2 080一廠7Lc= =115.7mqckb2.19 7.852從而實(shí)

35、際用 13 根，實(shí)際長(zhǎng)度 13 9.仁 118.3 ( n)2.鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核鉆桿外徑 139.7mm 內(nèi)徑 118.6mm q=360.59N/m,鋼級(jí) E 級(jí)Fy=1945.06KN,St=1.3(1) 安全系數(shù)校核：Fa1=0.9Fy/St=0.9 1945.06/1.3=1346.58KN(2) 卡瓦擠毀校核Fa2=0.9Fy/(-y-x)=0.91945.06/1.42=1232.78KN(3)動(dòng)載校核：28Fa3=0.9Fy-MOP=0.9 1945.06-400=1350.55KN較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計(jì)算的最小則鉆桿 Lp=(Fa2- qcLcKb)/ (qKb)

36、=3294.2m310m從而實(shí)際用鉆桿：310-118.3=191.7m校核抗擠度：P外擠=?gh=1.15 1000 9.8( 310-118.3)=2.1605MPa2000m從而實(shí)際用鉆桿：2000-218.4=1781.6m。校核抗擠度：P外擠=gh=1.25 1000 9.8( 2000-218.4)29=21.825MPaD=68.96 MPa綜上安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求鉆具選擇表項(xiàng)目鉆頭尺寸(mm鉆鋌外徑(mm)鉆鋌長(zhǎng)度(m)鉆桿外徑(mm)一開444.5203.225.54139.7二開215.9203.2118.3139.7三開215.9152.4218.41275 鉆

37、井液設(shè)計(jì)5.1鉆井液的選擇5.1.15.1.1 井筒內(nèi)鉆井液體積兀2Vbi= D；Li(5-1)4Vbi第 i 次開鉆時(shí)井筒內(nèi)鉆井液的體積，m5；Dbi第 i 次開鉆時(shí)鉆頭的直徑，mLi第 i 層套管的下入深度，m ;加所加入的重晶石的密度，取 4200kg/m3；嚐 加入重晶石粉后鉆井液的密度，kg/m3； 原 加入重晶石之前的鉆井液的密度,5.1.25.1.2 需要加入粘土的量kg/m3o土 V 泥(泥一水)(5-2)30式中土所加入粘土的密度，取 2000kg/m3;31暮 水的密度，取 1000kg/m3;式中 W土所加入的粘土的量，t ；水的密度，取 1000kg/m3式中T加所加入

38、的重晶石的密度，取 4200kg/m3；重- 加入重晶石粉后鉆井液的密度，kg/m3； 原加入粘土前鉆井液的密度，kg/m3。參考臨井資料，一開和時(shí)鉆井液的密度為1.15g/cm3，二開和三開時(shí)鉆井液密度同為 1.156g/cm3，無須改變鉆井液的密度5.2鉆井液體最大積的計(jì)算5.2.15.2.1 一次開鉆井筒內(nèi)鉆井液體積由公式 5-1兀2Vb1=(0.4445)2804Vb1=12.41(m3)522522 二次開鉆井筒內(nèi)鉆井液體積由公式 5-1兀2Vb2=(0.2159)3104Vb2=11.34(m3)原加入粘土前鉆井液的密度,kg/m3。V原所配鉆井液的最大體積，m35.1.35.1.

39、3 需要加入清水的量(5-3)加 V 原(”重一 ：原)松一。重(5-4)32523523 三次開鉆井筒內(nèi)鉆井液體積由公式 5-1Vb3=(0.2159)220004Vb3=73.18(m3)一般泥漿池內(nèi)要存儲(chǔ)備用50m3鉆井液，取循環(huán)浪費(fèi)20 m3鉆井液，所以V原50+20+73.18,所以 V原143.18 m3,V原=160m3。5.3鉆井液密度的轉(zhuǎn)換5.3.15.3.1 一次開鉆時(shí)由公式 5-4W= P加V原(P重P原)=2I03x210(1.2-1)032 x 103x 160(1.15 -1) x 103加加-重(2 -1) 103(2-1) 103W =48(t)所以加入黏土的量

40、為 48t3W+48漢103Q =% -土=160-48目=112卅水原r水1 1035.3.25.3.2 一次開鉆到二次開鉆時(shí)需要重晶石質(zhì)量160 4.2 1 03(1.156-1.15) 103(4.21.156)漢103所以需加重晶石 4.032t=4.032t由公式G重336 鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)6.1泵的選擇6.1.16.1.1 保證井壁不被沖刷的相關(guān)公式1517.83(DHDp)nv；訂(6-1 )n0.387500 nK式中 Z流態(tài)值，808;DH-一井眼直徑，cm ;Dp- 鉆具外徑，cm ;n流性指數(shù)；K 稠度系數(shù),Pa sn;J J鉆井液密度，g/cm 。Q =一(DH-DP)

41、amax4(6-2)22Q = (DH-Dp)si min4(6-3)6.1.26.1.2 臨界井深的確定公式1 第一臨界井深0.357Pr aDcr1=花mQr.m(6-4)式中 a=kg+kc-m Lc(6-5)kp= mLp(6-6)kg=05165沁弋申+討活+討(6-7)B十0.57503d7 (dh-dp)3(dhdp)18(6-8)34式中 d1,d2,d3,d4地面高壓管線，水龍帶和水龍頭，方鉆桿的內(nèi)徑,Li,L2, L3,L4地面高壓管線，水龍帶和水龍頭，方鉆桿的長(zhǎng)度,dpi,dp,dci，dc-分別為鉆桿，鉆鋌的內(nèi)徑和外徑，m ；B 常數(shù)，內(nèi)平鉆桿取 0.51655 ；LP

42、,Lc分別為鉆桿和鉆鋌的長(zhǎng)度，mkg,kp,kc分別為地面管匯，鉆桿內(nèi)外，鉆鋌內(nèi)外的壓力損耗系數(shù);dh井徑，mdc 鉆具外徑，mLpv鉆井液的塑性粘度，Pa - s ；Pr泵的最大工作壓力，kWQ-泵的最大排量，m3/s2.第二臨界井深Qa鉆井液攜帶巖屑最小速度對(duì)應(yīng)泵的排量，m3/s6.1.36.1.3 一開時(shí)泵的排量計(jì)算DH=444.5 mm , DP=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,=1.1g/cma=1.2 ms(6-11)ds(Ps Pd產(chǎn)0.57503kc=F吆2Lc+(dh_d(ddc)1.8(6-9)Dcr20.357PrmQ8(6-10)(6-1

43、2)(6-13)c35=O.00707-1 3丁1 3d e八 1 n申n_ a -dpi2n+1 I 12J丿I 3n丿sl36由公式(6-11) (6-12) (6-13) 得攜巖最低返速- si=0.6(m/s)由公式 6-2Q1max=(DH-DP)a= (0.4445 -0.139.7) 1.244Q1max=167.73(l/s)由公式 6-3Q1min= (DH-Dp)sl=(0.44452一0.13972)0.644Q1min=83.868(l/s)6.1.46.1.4 二開時(shí)泵的排量計(jì)算DH=215.9 mm , DP=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=8

44、08 ,=1.1g/cm3a= 1.2 m s(6-11)由公式 6-22 2Q1max=(DHDp)4Q1max=25.53(l/s)由公式 6-3：22%22Q1min= (DH-Dp).sl=(0.21592-0.13972)0.644Q1min=12.76(l/s)-% sl十0.00707J3(6-12)i dh -dp1-F2000 m ,所以全井段泵都以額定泵功率工作,即：Qop=30.17L s6.2.36.2.3 噴嘴 射流速度及射流沖擊力的設(shè)計(jì)因?yàn)閲娮斓漠?dāng)量直徑：de=40.081 dQ2M C2APb又 DDpc所以:pb=Pr-(n+mD Qr1.8=27.99-(2.

45、9410+3.221062000)28.721.8=27.32cmKpm Lp二 1.256 10 0.0230.20.129750.111964.80.1444431.8(0.22-0.127) (0.22+0.127)Kc=(0.001156)0.80.023023660.129750.07140.14444(0.2 -0.1524)3(0.20.1524)1.8Dcr10.357 Pr0.0375735.5mQr1.8_ 28.723.22 1028.721.82.94 103.22 1040當(dāng)量直徑 de=40.082：?dQ=2.12cmV CPb若采用三個(gè)等直徑的噴嘴時(shí):41d 仁 d2=d3=de=1.23cmi37 注水泥設(shè)計(jì)7.1水