中國(guó)石油大學(xué)在線考試期末考試《-鉆井工程》復(fù)習(xí)資料

第頁(yè)中國(guó)石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教化學(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(shuō)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生本人狀況，或存在查明出處的內(nèi)容或其他可疑字樣者，判為抄襲，成果為“0”。2,兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語(yǔ)有50%以上相同者判為雷同，成果為“0”。3,所提交試卷或材料沒(méi)有對(duì)老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容及該課程要求完全不相干者，認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷”，成果為“0”。一,名詞說(shuō)明（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.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)井的鉆井及完井設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容：（其中打“√”部分必需設(shè)計(jì)，其他部分可選做或不做）。1.地質(zhì)設(shè)計(jì)摘要（√）；2.井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（√）；3.固井工程設(shè)計(jì)：套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)（√）；4.鉆柱組合和強(qiáng)度設(shè)計(jì)（√）；5.鉆機(jī)選擇（√）；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，全部鉆頭選用江漢鉆頭廠牙輪鉆頭,選取鉆壓和轉(zhuǎn)速）（√）；（2）鉆井液體系及性能設(shè)計(jì)（僅設(shè)計(jì)鉆井液密度，其它參數(shù)不作要求）（3）水力參數(shù)設(shè)計(jì)（√）；（4）鉆柱及下部防斜鉆具結(jié)構(gòu)（√）。考核方式及成果評(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)及原則精確性：12分，評(píng)分依據(jù)：工程設(shè)計(jì)依據(jù)及原則；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：12＊符合程度％。（3）過(guò)程的參數(shù)選擇的合理性和計(jì)算過(guò)程的牢靠性：12分，評(píng)分依據(jù)：參數(shù)符合工程實(shí)際，計(jì)算過(guò)程牢靠；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：12＊符合程度％。（4）結(jié)果精確性：12分。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：1.地質(zhì)概況：見(jiàn)后附設(shè)計(jì)樣例表A－1。2.設(shè)計(jì)井深：H=3000+4×100+學(xué)號(hào)的后二位數(shù)字×3（m）3.地層壓力和裂開(kāi)壓力剖面：依據(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)?.10g/cm3的井深按以下規(guī)律取值：H=3000+4×100+學(xué)號(hào)的后二位數(shù)字×3（m）4.設(shè)計(jì)系數(shù)：見(jiàn)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(jiàn)表A-4。6.鉆柱設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)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 井別探井井號(hào)A5設(shè)計(jì)井深目的層井位坐標(biāo)地面海拔m50縱（）m4275165橫（）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)造含油氣狀況，擴(kuò)大勘探區(qū)域，增加后備油氣源完鉆原則進(jìn)入150m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2.井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉆探目的層為灰?guī)r地層，確定完井方法為先期裸眼完井。油氣套管下入層3－5m。依據(jù)地質(zhì)狀況，鉆達(dá)目的層過(guò)程中不受鹽巖，高壓水層等困難地層影響，故井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按地層壓力和裂開(kāi)壓力剖面（圖A－1）進(jìn)行。圖A-1地層壓力和裂開(kāi)壓力設(shè)計(jì)系數(shù)見(jiàn)表A-2。表A-2井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)系數(shù)名稱g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3MPaMPa數(shù)值0.050.050.030.051520來(lái)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)及性能表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（LS）額定泵壓（Mpa）12015019.933.113015023.428.214015027.124.315015031.121.216015035.418.617015040.016.5（2）鉆井液性能其它參數(shù)地面泵壓不超過(guò)20MpaKg=1.07*10MpaSL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.S中國(guó)石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教化學(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(shuō)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生本人狀況，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?”。2,兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語(yǔ)有50%以上相同者判為雷同，成果為“0”。3,所提交試卷或材料沒(méi)有對(duì)老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容及該課程要求完全不相干者，認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷”，成果為“0”。一,名詞說(shuō)明（每小題5分，共20分）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?lè)较蛐D(zhuǎn)到井眼方位線上所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，即井眼方位角。留意，正北方位線是指地理子午線沿正北方向延長(zhǎng)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,硬關(guān)井答：發(fā)覺(jué)井涌后，在節(jié)流閥關(guān)閉的狀況下關(guān)閉防噴器。本方法關(guān)井最快速，地層流體侵入井眼最少。但在防噴器關(guān)閉期間，由于環(huán)空流體由流淌突然變?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)峻時(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.欠平衡鉆井答：所謂欠平衡壓力鉆井，即在鉆井過(guò)程中允許地層流體進(jìn)入井內(nèi)，循環(huán)出井，并在地面得到限制。其主要標(biāo)記為井底有效壓力低于地層壓力。由此可見(jiàn)，采納密度低于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)行欠平衡鉆井則必需采納低密度鉆井液。事實(shí)上欠平衡鉆井既可以在低壓油氣藏進(jìn)行，只要滿意欠平衡壓力條件，也可以在較高地層壓力且井眼穩(wěn)定的油氣藏進(jìn)行。4.巖石的可鉆性答：巖石可鉆性是巖石抗裂開(kāi)的實(shí)力?？梢岳斫鉃樵诳隙ㄣ@頭規(guī)格,類型及鉆井工藝條件下巖石反抗鉆頭裂開(kāi)的實(shí)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，引向了及鉆孔有聯(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.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(guò)肯定角度時(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。明顯，鐘擺擺過(guò)的角度越大，鐘擺力就越大。假如在鉆柱的下部適當(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似乎一個(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壁的下側(cè)，從而使新鉆的井眼不斷降斜。2.鉆井液的功用答：鉆井液在鉆井中的重要性是通過(guò)它在鉆井過(guò)程中的功用表現(xiàn)出來(lái)的。鉆井液通過(guò)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(guò)鉆頭水眼流出，經(jīng)過(guò)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(guò)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(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。在該循環(huán)過(guò)程中，鉆井液具有以下功用。1）從井底清除巖屑，經(jīng)鉆頭裂開(kāi)下來(lái)的巖石碎屑叫鉆屑或巖屑，隨著鉆井過(guò)程的不斷進(jìn)行，必需將井底的巖屑及時(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。清除鉆屑的效率及鉆井液的密度,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及地層接觸處會(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)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)阻擋濾液進(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）限制地層壓力。地層壓力的合理限制，取決于鉆井液的密度。正常狀況下地層的壓力為地層水柱產(chǎn)生的壓力。一般狀況下，鉆進(jìn)過(guò)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)存在地層壓力異樣，不留意會(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及技術(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)復(fù)原后，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，可以推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)力鉆具的媒介。鉆井液的類型,排量,流淌特性和固相含量等是影響水力功率傳遞的重要因素。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)。沖擊壓力也極不勻稱，射流作用的中心壓力最高，離開(kāi)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快速移動(dòng)，原來(lái)不勻稱的壓力分布又在快速變化。由于這兩個(gè)緣由。使作用在井底巖屑上的沖擊壓力極不勻稱，極不勻稱的沖擊壓力使巖屑產(chǎn)生一個(gè)翻轉(zhuǎn)力矩，從而離開(kāi)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)。探討表明，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0.5mm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(kāi)原來(lái)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)井底清洗有特別重要的作用。4.鉆柱的功用答：(一)鉆柱的功用，鉆柱在鉆井過(guò)程中的主要作用：(1)為鉆井液由井口流向鉆頭供應(yīng)通道；(2)給鉆頭施加適當(dāng)?shù)膲毫?鉆壓)，使鉆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)裂開(kāi)巖石；(4)起下鉆頭；(5)依據(jù)鉆柱的長(zhǎng)度計(jì)算井深。2.鉆柱的特別作用，(1)通過(guò)鉆柱可以視察和了解鉆頭的工作狀況,井眼狀況及地層狀況等；(2)進(jìn)行取心,擠水泥,打撈井下落物,處理井下事故等特別作業(yè)；(3)對(duì)地層流體及壓力狀況進(jìn)行測(cè)試及評(píng)價(jià)，即鉆桿瀏試，又稱中途測(cè)試。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)井的鉆井及完井設(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，該井海拔較低，鉆該井目的是通過(guò)打開(kāi)層來(lái)了解該層的油氣狀況礦大該油區(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)井深目的層井位坐標(biāo)地面海拔m50縱（）m4275165橫（）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)造含油氣狀況，擴(kuò)大勘探區(qū)域，增加后備油氣源完鉆原則進(jìn)入150m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：(1)井位座標(biāo)：縱（X）4275165橫（Y）20416485(2)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(guò)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+4×100+67×3=3601m（學(xué)號(hào)：929167）1.2.5目的層：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)造含油氣狀況，擴(kuò)大勘探區(qū)域，增加后備油氣源2井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1井下困難狀況提示2.1.1在本井的鉆井過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分了解,分析鄰井事故困難狀況，防止事故的發(fā)生，及時(shí)處理好工程困難。留意視察地震對(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)依據(jù)實(shí)鉆狀況及時(shí)調(diào)整泥漿密度，留意防噴,防漏和防卡，一方面要搞好油氣層的發(fā)覺(jué)，愛(ài)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依據(jù)××油田分公司鉆開(kāi)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)報(bào)；原則：1）鉆揭目的層前7天。2）目的層提前或非目的層發(fā)覺(jué)油氣顯示要馬上通知。3）鄰井沒(méi)有發(fā)覺(jué)H2S氣體，但本井應(yīng)親密監(jiān)控。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中H2S的安全臨界濃度為20mg/m3（約14PPm），若發(fā)覺(jué)H2S，無(wú)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)料2.2.1地層可鉆性分級(jí)地層ABCDEF3F2JF2KF1QJ可鉆性值0.611.392.1633.57.35.24.92.2.2壓力剖面預(yù)料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。依據(jù)地質(zhì)狀況鉆達(dá)目的層過(guò)程中不受鹽巖，高壓水層等困難地層影響，故井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按地層壓力和裂開(kāi)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g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3MPaMPa數(shù)值0.050.050.030.051520來(lái)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)鉆井液的壓力體系最大鉆井液密度(2-1)式中——某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿密度，；——該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度，；——抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度，取0.036。發(fā)生井涌狀況=++S+(2-2)——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)有的地層裂開(kāi)壓力梯度，；——第n層套管下入深度初選點(diǎn)，m；——壓井時(shí)井內(nèi)壓力增高值的等效密度,取0.06；——地層壓裂安全增值，取0.03。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(2-3)——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，MPa；——該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度等效密度，；P——避開(kāi)發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取12MPa；——該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度的最大深度，m。套管層次的確定1.確定油層套管下入深度H因?yàn)榫頗=3601m,所以油層套管下入深度H=3601m。2.確定第技術(shù)套管下入深度H(1)初選點(diǎn)H試取H=310m參考臨井基本參數(shù),=1.60g/cm,=1.12g/cm由公式3-2=1.12+0.036+0.03+=1.883(g/cm)因?yàn)?lt;且相近，則初選點(diǎn)下入深度H=310m。(2)校核H=310m在此井段,=1.12g/cm,EMBEDEquation.3=0.85g/cm,H=163m。由公式3-3P=9.81163×(1.12+0.036-0.85)10P=0.17126(MPa)因?yàn)镻<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H(1)試取H=80m參考臨井基本參數(shù)，=0.85g/cm,=1.50g/cmEMBEDEquation.3。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/cm,在這里我們?cè)嚾°@井液密度為1.15g/cmEMBEDEquation.3由公式3-2和3-1=1.15+0.03+=1.4125(g/cm)因?yàn)镋MBEDEquation.3<且相近，則初選點(diǎn)下入深度H=40m。(2)校核H=80m在此井段,=0.85g/cm,=0.85g/cm,H=80m。由公式3-3=9.8180(1.2-0.85)10=0.27468(MPa)因?yàn)?lt;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。套管尺寸及井眼尺寸的選擇及協(xié)作1.查《鉆井手冊(cè)(甲方)》，選擇以下鉆頭及套管如下：表2-1鉆頭及套管的選擇井號(hào)項(xiàng)目鉆頭尺寸(mm)下深(m)套管外徑(mm)SJ0089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=pEMBEDEquation.3=1.1569.81200010EMBEDEquation.3=25.515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（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗擠強(qiáng)度（）內(nèi)徑(mm)J-55139.76.9923.07100.727.855125.73.1.2確定第二段套管的下入深度和第一段套管的運(yùn)用長(zhǎng)度1.查《鉆井手冊(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（）內(nèi)徑(mm)J-55139.76.220.8385.721.512127.3mD=1618.17(m)實(shí)際取D=1618(m)第一段套管運(yùn)用長(zhǎng)度L=D-D=2000-1618L=382(m)圓整進(jìn)到390m2.雙軸應(yīng)力校核23.07=12.998KN查《鉆井手冊(cè)（甲方）》=1103.2KN故0.01178=20.54KN故滿意雙軸應(yīng)力校核3.抗拉強(qiáng)度校核<987.5滿意抗拉強(qiáng)度要求。3.1.3確定第二段運(yùn)用長(zhǎng)度和第三段可下入深度表3-3第三段套管鋼級(jí)選擇鋼級(jí)外徑（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗擠強(qiáng)度（）內(nèi)徑（mm）H-40139.76.220.835918.064127.31414m實(shí)際取D=1414(m)第二段運(yùn)用長(zhǎng)度L=D-D=1618-1414=204(m)，取第二段套管的長(zhǎng)度200m；2.雙軸應(yīng)力校核+12.998查《鉆井手冊(cè)（甲方）》=987.5KN故故滿意雙軸應(yīng)力校核3.抗拉強(qiáng)度校核滿意抗拉強(qiáng)度要求。3.1.4確定第三段運(yùn)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（mm）均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗擠強(qiáng)度（）內(nèi)徑（mm）K=55139.76.220.83108.421.512127.3按計(jì)算mL3=D4-D3=393m在這里我們?nèi)3=400m1.抗拉強(qiáng)度校核由公式+47.7292.抗拉強(qiáng)度校核滿意抗拉強(qiáng)度要求。所以第四段套管的長(zhǎng)度為:L=2000-390-200-400=10103校核第四段套管第四段套管主要所受最大的拉應(yīng)力抗拉強(qiáng)度校核：+118.52=1010+118.52=293.91<578.3KN.井口內(nèi)壓校核：滿意井口內(nèi)壓校核，所以滿意要求3.2技術(shù)套管柱的設(shè)計(jì)技術(shù)套管段的最大鉆井液密度為1.15g/cmp=1.1569.83101.125p=3.95查《鉆井手冊(cè)（甲方）》，選擇第一段套管井深（m）鋼級(jí)單位重量(kg/m)壁厚（mm）內(nèi)徑（mm）抗拉強(qiáng)度(t)抗擠強(qiáng)度(kg/cm)120-310H-4047.627.72228.6115.296.3選取的抗擠強(qiáng)度為9.446，故滿意抗擠強(qiáng)度校核。1.抗拉強(qiáng)度校核滿意抗拉強(qiáng)度要求。2.井口內(nèi)壓校核滿意井口內(nèi)壓校核，技術(shù)套管設(shè)計(jì)完畢。表3.3層套管柱的設(shè)計(jì)查《鉆井手冊(cè)（甲方）》，選擇第一段套管井深（m）鋼級(jí)外徑（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗擠強(qiáng)度(kg/cm)內(nèi)徑（mm）0-80H-40339.78.3871.43146.152323表層套管段的最大鉆井液密度為1.15g/cmp=1.159.81801.125p=1.015選取的抗擠強(qiáng)度為5.102，故滿意抗擠強(qiáng)度校核。1.抗拉強(qiáng)度校核滿意抗拉強(qiáng)度要求。2.井口內(nèi)壓校核4鉆柱組合和強(qiáng)度設(shè)計(jì)4.1鉆鋌的設(shè)計(jì)依據(jù)五茲和魯賓斯基理論得出，允許最小鉆鋌的最小外徑為：允許最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑。鉆鋌長(zhǎng)度取決于選定的鉆鋌尺寸及所需鉆鋌重量。4.1.1所需鉆鋌重量的計(jì)算公式m=（4-1）m——所需鉆鋌的重量，kN;W——所需鉆壓；S——安全系數(shù),此取S=1.2；K——浮力系數(shù)；L——所需鉆鋌的長(zhǎng)度,m；L——所需鉆桿的長(zhǎng)度，m；q——每次開(kāi)鉆所需鉆鋌單位長(zhǎng)度重量；N——每次開(kāi)鉆所需鉆鋌的根數(shù)；每根鉆鋌的長(zhǎng)度9.1m。4.1.2計(jì)算鉆柱所受拉力的公式1．鉆柱所受拉力P=[（LEMBEDEquation.3q+LEMBEDEquation.3q）]K（4-2）P——鉆柱所受拉力，kN；P外擠=gL（4-3）P外擠——鉆桿所受外擠壓力,MPa。4.2鉆鋌長(zhǎng)度的計(jì)算4.2.1一次開(kāi)鉆鉆具組合1.鉆鋌長(zhǎng)度的確定選鉆鋌外徑203.2mm，內(nèi)徑71.4mm，q=2190N/m。此時(shí)=0.858，W=40KNL===25.54m從而實(shí)際用3根，實(shí)際長(zhǎng)度39.1=27.3（m）2.鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核鉆桿外徑139.7mm，內(nèi)徑121.4mm，q=319.71N/m，鋼級(jí)E級(jí)=1945.06KN，=1.3（1）安全系數(shù)校核：=0.9/=0.91945.06/1.3=1346.58KN(2)卡瓦擠毀校核=0.9/(/)=0.91945.06/1.42=1232.78KN（3）動(dòng)載校核：=0.9-MOP=0.91945.06-400=1350.5KN較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計(jì)算的最小則鉆桿Lp=（-qEMBEDEquation.DSMT4LEMBEDEquation.DSMT4）/（qEMBEDEquation.DSMT4）=4307.08m>80m從而實(shí)際用鉆桿：80-27.3=52.7m校核抗擠度：P外擠==1.110009.8（80-27.3）0.568MPa<=58.21MPa故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿意要求。4.2.2二次開(kāi)鉆鉆具組合1.鉆鋌長(zhǎng)度的確定選鉆鋌外徑203.2mm，內(nèi)徑71.4mm，q=2190N/m。此時(shí)=0.852，W=180KNL===115.7m從而實(shí)際用13根，實(shí)際長(zhǎng)度139.1=118.3（m）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)=1945.06KN，=1.3（1）安全系數(shù)校核：=0.9/=0.91945.06/1.3=1346.58KN(2)卡瓦擠毀校核=0.9/(/)=0.91945.06/1.42=1232.78KN（3）動(dòng)載校核：=0.9-MOP=0.91945.06-400=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=（-qEMBEDEquation.DSMT4LEMBEDEquation.DSMT4）/（qEMBEDEquation.DSMT4）=3294.2m>310m從而實(shí)際用鉆桿：310-118.3=191.7m校核抗擠度：P外擠==1.1510009.8（310-118.3）=2.1605MPa<=58.21MPa故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿意要求。4.2.3三次開(kāi)鉆鉆具組合1.鉆鋌長(zhǎng)度的確定選鉆鋌外徑152.4mm。q=1212N/m。此時(shí)=0.839，W=180KNL===212.41m從而實(shí)際用24根，實(shí)際長(zhǎng)度249.1=218.4（m）2.鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核鉆桿外徑127mm，內(nèi)徑112mm，q=237.73N/m，鋼級(jí)E級(jí)=1760.31KN，=1.3（1）安全系數(shù)校核：=0.9/=0.91760.31/1.3=1218.676KN(2)卡瓦擠毀校核=0.9/(/)=0.91760.31/1.42=1115.68KN（3）動(dòng)載校核：=0.9-MOP=0.91760.31-400=1184.279KN較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計(jì)算的最小則鉆桿Lp=（-qEMBEDEquation.DSMT4LEMBEDEquation.DSMT4）/（qEMBEDEquation.DSMT4）=4480.17m>2000m從而實(shí)際用鉆桿：2000-218.4=1781.6m。校核抗擠度：P外擠==1.2510009.8（2000-218.4）=21.825MPa<=68.96MPa綜上安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿意要求。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(kāi)444.5203.225.54139.7二開(kāi)215.9203.2118.3139.7三開(kāi)215.9152.4218.41275鉆井液設(shè)計(jì)5.1鉆井液的選擇5.1.1井筒內(nèi)鉆井液體積V=EMBEDEquation.DSMT4(5-1)V——第i次開(kāi)鉆時(shí)井筒內(nèi)鉆井液的體積，m；D——第i次開(kāi)鉆時(shí)鉆頭的直徑，m；L——第i層套管的下入深度，m；——所加入的重晶石的密度，取4200；——加入重晶石粉后鉆井液的密度，；——加入重晶石之前的鉆井液的密度，。5.1.2須要加入粘土的量W=（5-2）式中——所加入粘土的密度，取2000；——水的密度，取1000；——加入粘土前鉆井液的密度，。V——所配鉆井液的最大體積，m。5.1.3須要加入清水的量Q=V-（5-3）式中W——所加入的粘土的量，t；——水的密度，取1000。W=（5-4）式中——所加入的重晶石的密度，取4200；——加入重晶石粉后鉆井液的密度，；——加入粘土前鉆井液的密度，。參考臨井資料，一開(kāi)和時(shí)鉆井液的密度為1.15，二開(kāi)和三開(kāi)時(shí)鉆井液密度同為1.156，無(wú)須改變鉆井液的密度。5.2鉆井液體最大積的計(jì)算5.2.1一次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積由公式5-1V=80V=12.41(m)5.2.2二次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積由公式5-1V=310V=11.34(m)5.2.3三次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積由公式5-1V=2000V=73.18(m)一般泥漿池內(nèi)要存儲(chǔ)備用50m鉆井液，取循環(huán)奢侈20m鉆井液，所以V>50+20+73.18,所以V>143.18m,V=160m。5.3鉆井液密度的轉(zhuǎn)換5.3.1一次開(kāi)鉆時(shí)由公式5-4W==EMBEDEquation.3W=48(t)所以加入黏土的量為48tQ=V-=160-=112m5.3.2一次開(kāi)鉆到二次開(kāi)鉆時(shí)須要重晶石質(zhì)量由公式得G==4.032t所以需加重晶石4.032t。6鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)6.1泵的選擇6.1.1保證井壁不被沖刷的相關(guān)公式Z=EMBEDEquation.3（6-1）式中Z——流態(tài)值，808；D——井眼直徑，cm；D——鉆具外徑，cm；n——流性指數(shù)；K——稠度系數(shù),Pa·s；——鉆井液密度，g/cm。Q=(DEMBEDEquation.3（6-2）Q=(DEMBEDEquation.3（6-3）6.1.2臨界井深的確定公式1．第一臨界井深Dcr=（6-4）式中a=k+k-mL（6-5）k=mL(6-6)k=0.51655EMBEDEquation.3(+++)(6-7)k=EMBEDEquation.3L[+](6-8)k=EMBEDEquation.3L[+](6-9)式中d,d,d,d——地面高壓管線，水龍帶和水龍頭，方鉆桿的內(nèi)徑，m；L,L,L,L——地面高壓管線，水龍帶和水龍頭，方鉆桿的長(zhǎng)度，m；d,d,d,d——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；L,L——分別為鉆桿和鉆鋌的長(zhǎng)度，m；k,k,k——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)；d——井徑，m；d——鉆具外徑，m；——鉆井液的塑性粘度，Pa·s；P——泵的最大工作壓力，kW；Q——泵的最大排量，m/s2.第二臨界井深D=(6-10)Q——鉆井液攜帶巖屑最小速度對(duì)應(yīng)泵的排量，m/s。6.1.3一開(kāi)時(shí)泵的排量計(jì)算D=444.5mm,D=139.7mm,n=0.65,K=0.3,Z=808,=1.1g/cm(6-11)(6-12)(6-13)由公式(6-11)(6-12)(6-13)得攜巖最低返速=0.6(m/s)由公式6-2Q=(DEMBEDEquation.3=(EMBEDEquation.3)1.2Q=167.73(l/s)由公式6-3Q=(DEMBEDEquation.3=(0.4445EMBEDEquation.30.6Q=83.868(l/s)6.1.4二開(kāi)時(shí)泵的排量計(jì)算D=215.9mm,D=139.7mm,n=0.65,K=0.3,Z=808,=1.1g/cm(6-11)(6-12)(6-13)由公式(6-11)(6-12)(6-13)得攜巖最低返速=0.6(m/s)由公式6-2Q=(DEMBEDEquation.3=(EMBEDEquation.3)1.2Q=25.53(l/s)由公式6-3Q=(DEMBEDEquation.3=(0.2159EMBEDEquation.30.6Q=12.76(l/s)6.1.5三開(kāi)時(shí)泵的排量計(jì)算D=215.9mm,D=127mm,n=0.65,K=0.3,Z=808,=1.25g/cm。由公式6-2Q=(DEMBEDEquation.3=(0.2159EMBEDEquation.DSMT4Q=28.72(l/s)由公式6-3Q=(DEMBEDEquation.3=(0.2159EMBEDEquation.30.6Q=14.36(l/s)表5-1泵的參數(shù)表井段泵型鋼套直徑（mm）最大工作壓力（MPa）泵速（沖/分）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）額定排量（l/s）一開(kāi)3臺(tái)3NB-1300A16024112140034.32二開(kāi)1臺(tái)3NB-1300A15027112140030.17三開(kāi)1臺(tái)3NB-1300A15027112140030.176.2臨界井深