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学号班级序号18指导教师张俊1 井身结构井身结构示意图井下复杂情况提示井身结构设计数据表井身结构设计说明钻机选型及钻井主要设备2.钻具组合设计一开钻具组合设计本井一开钻井液密度为ρd=cm3，最大钻压Wmax=100KN，钻井深度D1=500m，井斜角为0°，钢材密度取cm3，安全系数取S N=。

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

钻铤长度设计（1）计算浮力系数K b=1-（ρd/ρs）=1-（）=（2）计算第一段钻铤长度本井选用NC61-90线密度q c=m，单根长度为的钻铤，根据中心点原则该钻铤需用长度为：L c=S N Wmax/(q c K b）=（×100）/（××1）=n==根据库存和防斜要求NC61-90钻铤实取6根，上接直径为的钻铤9根，直径为的钻铤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）×=钻铤总浮重为：F mc=K b cosα（L c1q c1+ L c21q c2+ L c31q c3）=×1×（6×+9×+12×）×=本井钻杆选用外径127mm，壁厚为，D级新钻杆，其线密度=m，最小抗拉挤力F y=，最小抗挤力为p c=。

（1）计算最大安全静拉力本井抗拉安全系数取S t=F a=SS t=×=（2）计算最大许用井深L p=F a/（q p K b）-F mc/（q p K b）=（×）=则：L p+L c=+=≥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=ρd (D1-L c)=××（）=抗外挤系数S c=，则所需抗挤强度为：P= P cmax S c=×= Mpa<p c则该钻杆满足抗挤要求。

综上所述，本井一开钻具组合采用如下：Φ钻头，Φ钻铤3根，Φ钻铤6根，Φ钻铤12根,Φ127mm钻杆。

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

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

钻铤长度设计（1）计算浮力系数=1-（ρd/ρs）=1-（）=（2）计算第一段钻铤长度本井选用NC-62（4IF），其线密度= kN/m，单根长度为，根据中心点原则该钻铤需用长度为：L c = S N Wmax/(q c K b）=（×160）/（×）=n==根据库存和防斜要求NC-62（4IF）钻铤实取21根上接直径为的随钻震击器，直径为的钻铤3根。

（3）钻铤参数计算钻铤总长度为：Lc= L c1+ L c2+=（21+3）×=钻铤总浮重为：F mc=K b cosα（L c1q c1+ L c21q c2）=×1××=本井钻杆选用外径127mm，壁厚为，D级新钻杆，其线密度=m，最小抗拉挤力F y=，最小抗挤力为p c=。

（2）计算最大安全静拉力本井抗拉安全系数取St=F a=SS t=×=（2）计算最大许用井深L p=F a/（q p K b）-F mc/（q p K b）=（×）=则：L p+L c=+=≥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=ρd (D1-L c)=××（）=抗外挤系数S c=，则所需抗挤强度为：P= P cmax S c=×=<p c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（）=×10-5○2计算水力半径r=1/2（d h -d c）{-井径 dc-内径}=1/2（）=○3计算A,B,CA=π2q m sinα=π2×××sin5°=B==×160×=C=π2EJr{E=}=×π2×××10-5×=○4计算稳定器钻头距离Lz=√((√(B2+4AC)-B)/2A)=((( +4××=第二稳定器位置计算○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（）=×10-5○2计算水力半径C=1/2（d h -d c）{-井径 dc-内径}=○3第二稳定器距离钻头最优长度Lp=(16C×E/q m/sinα)=（16××sin5°）=综上所述，在二开井深常规钻具组合如下：Φ钻头，Φ钻铤21根，Φ随钻震击器，Φ钻铤3根，Φ127mm钻杆易斜井段采用双钟摆钻具组合Φ钻头，Φ钻铤2根，Φ215mm稳定器，Φ钻铤1根Φ215mm稳定器，Φ钻铤18根，Φ随钻震击器，Φ钻铤3根，Φ127mm钻杆。

3钻井液设计钻井液完井液设计备注：低荧光润滑剂荧光级别小于5级钻井液材料用量设计4水力参数设计 钻头设计备注：本井设计取心10m ，设计胎体三角聚晶金刚石取心钻头1只。

钻井参数设计本井一开使用钻井液密度ρd= g/cm3，粘度μpv= .井深D= m ，井眼直径Dh= cm ，钻铤直径dc= cm ， 钻铤内径du= cm ，钻杆直径dp= cm ，钻杆内径dpi= cm ，钻铤长度Lc= m 。

钻杆接头采用的平式，B= （1）确定最小排量 ①计算最低环空返速dd 18.24a ⨯=ρV = 本井要求环控返速为 ，所以Va 取 m/s 。

②计算携岩最小排量Qa=（2）计算偏环系统压耗系数①)9.1⨯-=LPaKμ.1sg-)8.1(^07.(^10(^)3②计算Kc5套管强度设计6固井设计各层次套管串结构数据表套管扶正器安放要求各层次套管固井主要附件水泥浆配方及性能注：现场施工前必须根据实际情况做复核试验。

水泥用量前置液用量设计固井主要材料消耗7钻井施工要求开钻前要求（1）严格按要求安装设备，达到平、稳、正、全、牢。

天车、转盘、井口中心在同一铅垂线上，偏差小于10mm。

经动负荷试运转2h正常并对高压管汇进行的25MPa流动试压，且经验收合格后方可开钻。

（2）开钻前要求进行地质、工程、钻井液、固井技术交底，贯彻重点技术措施和施工要求，按设计要求做好开钻准备工作，切实做到准备充分、思想明确、措施落实。

（3）振动筛罐区安装位置不得影响节流管汇的安装，井口距泥浆罐中心线7-18cm。

各次开钻前要进行设备、井控、钻井液净化设备等工作的整改。

（4）圆井防塌挡管不得高于地面。

（5）导管埋深6~8m，导管外用鹅卵石填埋，用水泥浆灌缝，要求导管必须找中。

一开钻进要求（1）为保证井身质量，刚开钻时钻压10~20KN,以后逐渐增加钻压，其原则为不超过钻铤浮重的80%。

每钻完一根单根洗井2~3min，上下划眼2次修好井壁再接单根，提钻时抓好灌泥浆工作，确保井内压力平衡。

（2）导管鞋附近钻进是采用低钻速、低钻压、小排量，以防导管鞋处发生垮塌、漏失。

一开期间严禁在导管鞋处划眼或洗井。

（3）做到早开泵、晚停泵，接单根要迅速，防止堵水眼憋泵。

钻进中必须开动振动筛、除砂器，控制固相含量，防止坍塌和沉砂。

二开钻进要求（1）钻套管附件时，钻压20~40KN，转速60r/min，以防止部套管脱落；用好振动筛，防止钻套管附件产生的碎屑堵塞钻头水眼。

（2）二开第一只钻头开始50m要求用小于50~80KN钻压钻进，待新井眼形成后再用设计钻具加至设计钻压钻进，以防套管鞋处井眼曲率过大。

（3）二开段上部泥岩地层易水化膨胀而发生缩径和垮塌，必须调整好钻井液防塌抑制性能，保持井壁稳定，预防卡钻事故发生。

（4）优选钻头类型，强化钻井参数，提高钻井速度。

（5）施工井队要落实好钻井液液面坐岗制度，及时发现、处理井漏；钻速较快时，合理安排单根循环洗井时间，防止环空沉砂过多而开泵憋漏地层。

漏失井段采用堵漏泥浆钻进，钻过漏层后做承压试验，承压能力满足要求后方可筛出堵漏材料，再继续钻进。

（6）要求严格控制提下钻速度。

在使用钻井液密度下限时，在油气层井段和井底，注意控制提钻限时大于30s/单根，防止抽汲压力造成井涌、井喷；在易漏井段和井底，注意控制下钻限时大于30s/单根，防止激动压力造成井漏；在表套鞋以下附近井段发生过漏失的井，自井口至表鞋套以下250m井段控制下钻限时大于30s/单根。

井漏严重的井段控制下钻限时大于60s/单根。

气油比较高的井段控制提钻限时大于60s/单根。

提钻按规定灌好钻井液，下钻时注意观察井口返出钻井液情况。

（7）对于钻开油气层（目的层）后每次起钻、溢流压井后起钻、钻开油气层（目的层）后发生井漏且尚未完全堵住起钻、钻进中发生严重气浸起钻、需长时间停止循环进行其他作业起钻等情况，要求必须进行短程起下钻，并测油气上窜速度。

如果油气上窜速度大于50m/h 则不得进行起钻作业，而必须压稳油气层后方可起钻。

本区部分井气油比较高，施工队在起钻等相关作业时必须予以重视。

（8）钻井中发现地层压力有异常应及时调整钻井液密度，保证井下安全，并及时向开发公司汇报。

（9）钻进时接单根前应留有一定的返屑时间，避免井下岩屑沉积过多，接好单根后应以小排量柔和开泵，待正常后再使用钻进排量；钻井排量在保证足够的环空返速前提下应采用较小排量。

从多方面尽量减小激动压力，减轻对油层污染。

（10）全井坚持短程提下钻制度，每钻进200~250m必须短程起下钻一次，保证起下钻畅通。

起钻过程中如果遇阻要反复修井壁或划眼，直到畅通无阻再下到井底继续钻进。

没钻完一根单根先上提划眼一次再接单根。

（11）钻具在井内的静止时间不得超过3min，钻具活动范围3~5m。

如遇特殊情况钻具必须静止或停泵、停钻时间较长时，应将钻具提到安全井段，尽可能进行不停转盘洗井，防止井下事故或其它井下复杂情况发生。

（12）钻进中加强防斜措施，钻地层软硬交界面时要注意调整钻井参数，灵活采用吊打、均匀送钻等措施。

每钻进150~250m应用单点照相测斜仪测井斜一次，随时掌握井身质量变化动态。