钻井工程设计(钻具组合部分已完成) 直井

《钻井工程》课程设计

乌39井

姓名

专业班级油工61302

学号201360043

班级序号18

指导教师张俊

1 井身结构

1.1井身结构示意图

1.2井下复杂情况提示

1.3井身结构设计数据表

1.4井身结构设计说明

1.5 钻机选型及钻井主要设备

2.钻具组合设计

2.1一开钻具组合设计

本井一开钻井液密度为ρd=1.15g/cm3，最大钻压Wmax=100KN，钻井深度D1=500m，井斜角为0°，钢材密度取7.85g/cm³，安全系数取S N=1.2。

2.1.1选择尺寸配合

一开井眼直径381mm，钻头尺寸选用直径381.0mm，根据钻头与钻柱尺寸配合关系，钻铤选用直径为228.6mm的钻铤，钻杆选用直径为127mm的钻杆。

2.1.2钻铤长度设计

（1）计算浮力系数K b=1-（ρd/ρs）=1-（1.15/7.85）=0.854

（2）计算第一段钻铤长度

本井选用NC61-90线密度q c=2.847kN/m，单根长度为9.1m的钻铤，根据中心点原则该钻铤需用长度为：

L c=S N Wmax/(q c K b）=（1.2×100）/（2.847×0.854×1）=49.356m

n=49.356/9.1=5.4

根据库存和防斜要求NC61-90钻铤实取6根，上接直径为203.2mm的钻铤9根，直径为177.8的钻铤12根，组成塔式钻具组合。

（3）钻铤参数计算

钻铤总长度为：Lc= L c1+ L c2+ L c3=（6+9+12）×9.1=245.7m

钻铤总浮重为：

F mc=K b cosα（L c1q c1+ L c21q c2+ L c31q c3）

=0.854×1×（6×2.847+9×2.19+12×1.606）×9.1=435.7kN

2.1.3钻杆强度设计

本井钻杆选用外径127mm，壁厚为9.195mm，D级新钻杆，其线密度=0.284kN/m，最小抗拉挤力F y=1290.86kN，最小抗挤力为p c=50.96Mpa。

（1）计算最大安全静拉力

本井抗拉安全系数取S t=1.3

F a=0.9F y/SS t=0.9×1290.86/1.3=893.67kN

（2）计算最大许用井深

L p=F a/（q p K b）-F mc/（q p K b）

=(893.67-435.7)/（0.284×0.854）=1888.26m

则：L p+L c=1888.26+245.7=2133.96≥D1该钻杆满足本井强度要求。

（3）抗外挤强度校核

计算最大外挤力

P cmax=0.00981ρd (D1-L c)=0.00981×1.15×（500-245.7）=2.869MPa

抗外挤系数S c=1.1，则所需抗挤强度为：P= P cmax S c=2.869×1.1=3.156 Mpa

则该钻杆满足抗挤要求。

2.1.4一开钻具组合

综上所述，本井一开钻具组合采用如下：Φ381.0mm钻头，Φ228.6mm钻铤3根，Φ203.2mm钻铤6根，Φ177.8mmmm钻铤12根,Φ127mm钻杆。

2.2二开钻具组合设计

本井二开钻具组合，井液密度为ρd=1.15 g/cm3，最大钻压Wmax=160kN，钻井深度D2=2450m，井斜角为0°，钢材密度取7.85g/cm³，安全系数取S N=1.3。

2.2.1选择尺寸配合

二开井眼直径215.9mm，钻头尺寸选用215.9mm钻头，根据钻头与钻柱尺寸配合关系，钻铤选用158.8mm钻铤，钻杆选用127mm钻杆。

2.2.2钻铤长度设计

（1）计算浮力系数=1-（ρd/ρs）=1-（1.15/7.85）=0.854

（2）计算第一段钻铤长度

本井选用NC-62（4IF），其线密度=1.212 kN/m，单根长度为9.1m，根据中心点原则该钻铤需用长度为：

L c = S N Wmax/(q c K b）=（1.2×160）/（1.212×0.854x1）=185.5mm

n=185.5/9.1=20.38

根据库存和防斜要求NC-62（4IF）钻铤实取21根上接直径为158.8mm的随钻震击器，直径为158.8mm的钻铤3根。

（3）钻铤参数计算

钻铤总长度为：Lc= L c1+ L c2+=（21+3）×9.1=218.4m

钻铤总浮重为：

F mc=K b cosα（L c1q c1+ L c21q c2）

=0.854×1×218.4×1.212=226.05kN

2.2.3钻杆强度设计

本井钻杆选用外径127mm，壁厚为9.195mm，D级新钻杆，其线密度=0.284kN/m，最小抗拉挤力F y=1290.86kN，最小抗挤力为p c=50.96Mpa。

（2）计算最大安全静拉力

本井抗拉安全系数取St=1.3

F a=0.9F y/SS t=0.9×1290.86/1.3=893.67kN

（2）计算最大许用井深

L p=F a/（q p K b）-F mc/（q p K b）

=(893.67-218.4)/（0.284×0.854）=2784.21m

则：L p+L c=2784.21+218.4=3002.6m≥D2该钻杆满足本井强度要求。

（3）抗外挤强度校核

计算最大外挤力

P cmax=0.00981ρd (D1-L c)=0.00981×1.15×（2450-218.4）=25.18MPa

抗外挤系数S c=1.1，则所需抗挤强度为：P= P cmax S c=25.18×1.1=27.69Mpa

则该钻杆满足抗挤要求。

（4）钟摆钻具组合设计

在二开井段出现易斜地层，需进行防斜钻具组合设计，本井采用钟摆钻具组合进行防斜，根据井眼直径选用215mm稳定器，并计算其到钻头距离，如下：

○1计算钻铤截面轴惯性矩

J=π/64（d c4 - d ci4）{dc-外径 d-内径}

=π/64（0.15884-0.07144）