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工程设计管理钻井工程课程设计
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构造名称：WL 构
造井号：jing-66 井
井别：开发井
钻井工程设计
地质设计：（签名）日期：
工程设计：（签名）日期：
地质审核意见：
（签名）日期：
地质批准意见：
（签名）日期：工程审核意见：
（签名）日期：
工程批准意见：
地质设计
（签名）日期：
一、地质概况
2. 地面海拔：300 米
3. 构造位置：WL 构造
4. 地理位置：HN 省QH 县WL 乡
5. 测线位置：
6. 设计井深：4800 米
7. 钻探目的：开发ST 系气层
二、地层分层、岩性描述故障提示
三、地层压力剖面
表
A-
一、井深结构
1. 井身结构表
二、固井设计
四、钻柱设计
五、机械破碎参数设计
六、钻井液设计
七、水力参数设计
构
造名称：
WL 构造
井号：
jing-66 井
井别：开发井
钻井工程设计说明
专业年级：2003 级石油工程专业
学号： 5
姓名：
指导教师：
目
录
一、地质概况 (1)
二、地层分析、岩性描述、故障提示... . (1)
三、地层压力剖面 (2)
四、井身结构设计 (2)
五、固井工程设计 (5)
六、钻柱设计 (8)
七、机械破碎参数设计 (11)
八、钻井液设计 (13)
九、水力参数设计 (13)
十、油气井压力控制 (17)
十一、地层压力监测要求 (18)
十二、油气层保护 (18)
十三、环境保护 (18)
十四、完井井口装置 (18)
参考文献 (19)
一、地质概况
1．井位座标：
2．地面海拔：300 米
3．构造位置：WL 构造
4．地理位置：HN 省QH 县WL 乡
5．测线位置：
6．设计井深：4800 米
7．钻探目的：开发ST 系气层
二、地层分层、岩性描述故障提示
表A-2
三、地层压力剖面
图A-1
四、井身结构设计
钻探目的层为须 5 砂岩地层，确定完井方法为射孔完井。

油气套管下入须 5 层
3~5 米。

根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐层，高压水层等复杂地层的影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图A-1）进行。

设计系数见表A-3。

由于该井为开发井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深
度。

从图A-1 查得钻遇最大地层压力当量密度，则设计地层破裂压力
当量密度由
周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》（4-13）式确
定，即试取，在图A-1 查得，再将代入上式，得
以为，且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为。

验证中间套管下入深度初选点3900m 是否有卡钻危险，从图A-1 知在井深
3900m 处地层压力梯度为，以及2400m 以上属正常地层压力，该井段内最小地层压力梯度当量密度为，则由周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》（4-15）式，求得
其中代入上式，得
所以中间套管下入井深3900 有卡套管的危险，中间套管下入深度应当
减小。

求在允许压力差17 的条件下，中间套管的下入深度
中间套管下入深度处的地层压
力梯度即，
从压力剖面图上查ft地层压力梯度时，相应井深，故中间套管深度为。

水泥返至地面。

油层套管下入须5 层3~5 米，即。

判断此深度是否有卡套管的危险。

，无卡套管的危险。

所以油层套管下入深度为。

水泥返至地面。

表层套管下入深度
中间套管下入井深处的地层压力梯度当量密度，给定溢流数值，则表层套管下深由（4-13）式计算，即
试取，由图查得，再将代入上式，得
因为且相近，满足要求，即表层套管下入深度为。

表层套管水泥返至地面。

本井采用井深结构，由图4-9a 可查得各层次套管所用钻头尺寸。

表层套管用钻头，钻至井深，套管下至井深，水泥返至地面。

中间套管用钻头，钻至井深，套管下至井深，水泥返至地面。

油层套管用钻头，钻至井深，套管下至井深，水泥返至地面。

钻头钻至目的层。

1．套管强度设计（中间套管）
设计数据：
下入深度，钻井液密度，抗外挤安全系数，抗拉安全系数，抗内压安全系数。

设计方法：采用等安全系数法
计算井口最大内压
力设计内压力
因此，抗内压强度小于的套管均不选用。

确定下部第一段套管，设计抗挤强度为
由表5-4查得P-110，壁厚套管，，，，长圆螺纹。

第二段选用C-90，壁厚套管，，，，长圆螺纹。

许可下入深度：
第一段套管下入长度
校核第一段套管抗拉强度
第三段套管选用C-75，壁厚套管，，，，长圆螺纹。

许可下入深度：
第二段套管下入长度
校核第二段套管抗拉强度
第三段套管下入井深，校核该段套管顶部截面（井口）的抗拉强度
表
2．注入水泥浆设计（中间套管）
设计数据：
设计井深，水泥塞高度，套管下入长度，水泥返至地面，水泥浆附加量30%，钻井液压缩系数，计算井径按钻头直径，钻井液性能，，。

水泥浆，，。

水泥用
量其中：
附加30%，
水泥浆密度，每袋水泥配水泥浆，
则用水量（水化比）
替钻井液量
六、钻柱设计
钻柱组合
第一次开钻（0~1350m）
（注：3A——代表三牙轮钻头，DC——钻铤，DP——钻杆，Kl——方钻杆）。

第二次开钻（1350~3615m）
第三次开钻（3615~4485m）
第四次开钻（4485~4800m）
各次开钻，由预估（设计）钻头最大钻压计算钻铤长度。

，；
，；
，；
，。

组合钻铤长度计算时，先按组合中最大直径钻铤由设计最大钻压确定长度，然后再根据大尺寸钻铤库存及钻井工艺要求确定不同直径钻铤的长度。

下部钻具组合后面再设计。

零轴向应力截面的位置由下式计算：
一开，由零轴向应力截面确定。

二开：。

三开：
四开：
钻柱强度设计：
第一次开钻（略）
第二次开钻：
井深，，，，，拉力余量，设计系数1.30,。

选，钢级95，
所以
当拉力余量为时
，按设计
，而实际下入最大长度。

第三次开钻
井深，，，，，拉力余量，设计系数1.30,。

选，钢级95，，由第二次开钻钻柱设计可知，，因此可计算ft允可下长度，对于这种情况采用的复合钻柱，即将95 级钻杆下部加一段钻杆。

第四次开钻
井深，，，，，拉力余量，设计系数1.30,。

选用钢级95 钻杆，
当拉力余量为时
，按设计
，而实际下入最大长
度
表A-7
七、机械破碎参数设计
钻头选型
由上表提供的地层可钻性级值,参照周开吉、郝俊芳编写的《钻井工
程设计》表8-8~8-10 钻头类型与地层的对应关系，选ft该井钻头。

第一次开钻
（0~1350m）第二
（1350~3615m）
第三次开钻
（3615~4485m）
第四次开钻
（4485~4800m）
钻压W，转速n
的确定
由评选ft的钻头类型及所钻地层岩性，从周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》表8-14~8-17 查ft对应钻头的W、n 的值，再由转盘转速确定W、n，设计
结果如下：
八、钻井液设计
中间套管钻井液性能设计
九、水力参数设计
第一次开钻
（0~1350m）设
计数据：
井深，，，，
1．
确定
流量
因此：
由ZPN-800B钻井泵水功率特性表查得缸套，，，选用两台ZPN-800B，Q=。

钻井液流变参数
2．计算
循环压耗
由
得
则
：
钻杆内流速
钻杆外
环空流
速钻铤
内流速
钻铤外环空流
速又由
管内：
环空：
可计算ft：
又由
则
又
则
循环压耗由环空压耗和管内压耗组
成即=+
其中：管内压
耗环空压耗
因此[
++]
3．计算钻头压降
4．计算喷嘴当量直
径取流量系数
则
5．计算喷嘴组合
采用三不等径组合，从周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》表10-2 中选取。

在表10-2 中选取接近且大于上式中的
值，查表10-2 得。

计算功能参数：
第二次
开钻
（1350~
3615m）
钻头序
号：，，
设计数据：，，，，。

设计方法和步骤同前，设计结果见下表所示：
表
A
-
2
十、油气井压力控制
1．防喷器
级别选择和
组合型式第
二次开钻
井深，地层压力，钻井液密度。

则选择防喷器装置压力为：由周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》表12-1，选用
KPY35-210 防喷器，组合采用双密封组合：一个单闸板和一
个环形防喷器。

第三次开钻
井深，地层压力，钻井液密度。

则选择防喷器装置压力为：由周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》表12-1，选用
KPY23-350 防喷器，组合采用双密封组合：一个双闸板和一
个环形防喷器。

第四次开钻
井深，地层压力，钻井液密度。

则选择防喷器装置压力为：
由周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》表12-1，选用KPY18-350 防喷器，组合采用双密封组合：一个双闸板和一个环形防喷器。

2．油气井防喷主要措施
（1）钻井液加重设备安装齐全，灵活好用。

（2）钻开油气层前，井队认真贯彻执行《井控技术规定》，做到思想重视，措施落实。

（3）井场储备足够的加重材料。

（4）储备一定量的钻井液。

（5）钻开油气层前，钻井公司组织防喷，防火等有关人员对井队防喷，
防火设施及措施，进行检查验收，不合格者，整改完成后方可钻开油气层。

（6）井队技术员做好地层压力监测，切忌负压钻进。

（7）起钻要连续灌钻井液，起钻完井内灌满钻井液。

（8）经常禁止吸烟，如果使用电气焊，应有保护措施。

（9）按照井控管理规定严格执行。

十一、地层压力监测要求
1．井队技术员利用指数法进行随钻压力监测，根据地层压力及时调整钻
井液密度，做到近平衡压力钻井。

2．随时跟踪地层压力与钻井液密度实际偏差，搞好井漏，溢流预防工作。

十二、油气层保护
1．接近平衡压力钻井设计钻井液密度。

2．油气层井段限制高环空流速。

3．限制下钻速度，防止过大的压力激动，损害油气层。

4．钻井液体系与油气层物化特性协调。

5．ft现溢流或井喷，严格压井参数设计，按平衡压力压井。

6．优化管理程序和钻井参数，快速钻完油气层段，减少浸泡时间。

十三、环境保护
按“钻井前期”，“施工作业中”，“完井后的场地管理”环保要求执行。

十四、完井井口装置
1．套管头规范：套管头，要求套管接箍上沿与地面平。

技术员监督焊接并焊记号。

2．完井套管内掏空10~20m，戴好井口帽子。

主要参考文献
周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》。