钻井与完井工程课程设计--冯倩
《钻井工程》课程设计
《钻井工程》课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握钻井工程的基本概念，如钻井流程、钻头类型及钻井液性质；2. 使学生了解钻井工程中涉及到的地质知识和地层评价方法；3. 引导学生掌握钻井工程设计的基本原则和步骤。
技能目标：1. 培养学生运用钻井参数进行工程计算的能力；2. 提高学生分析钻井过程中遇到的问题，并提出合理解决方案的能力；3. 培养学生利用现代技术手段，如计算机软件进行钻井工程设计的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对钻井工程的兴趣，激发他们探索石油工程领域的热情；2. 培养学生具备良好的团队合作精神，增强他们在钻井工程实践中的沟通与协作能力；3. 引导学生认识到钻井工程在能源开发中的重要性，树立安全、环保的意识。
本课程针对高中年级学生，结合钻井工程学科特点，注重理论知识与实践技能的结合。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养他们的创新意识和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够具备钻井工程基本知识和技能，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 钻井工程基本概念：包括钻井的目的、钻井流程、钻头类型及钻井液性质等，对应教材第一章内容。
2. 地质知识与地层评价：涉及地层分类、岩石性质、地质构造及地层评价方法，对应教材第二章内容。
3. 钻井工程设计原则与步骤：介绍钻井工程设计的基本原则、步骤及注意事项，对应教材第三章内容。
4. 钻井参数计算：讲解钻具组合、钻头选择、钻井液配制等参数计算方法，对应教材第四章内容。
5. 钻井过程中问题分析及解决方案：分析钻井过程中可能遇到的问题，如卡钻、井壁塌陷等，并提出相应解决方案，对应教材第五章内容。
6. 钻井工程设计实践：结合计算机软件，让学生动手设计钻井工程方案，对应教材第六章内容。
本教学内容按照钻井工程的基本知识和技能要求进行组织，注重理论与实践相结合，使学生在掌握基本概念的基础上，能够运用所学知识解决实际问题。
课程设计钻井工程
课程设计 钻井工程一、课程目标知识目标：1. 让学生理解钻井工程的基本概念，掌握钻井流程中的关键环节和操作要点。
2. 使学生了解钻井工程的各类设备及其功能，掌握设备的使用方法和安全操作规程。
3. 引导学生掌握钻井工程中常见问题及解决方法，提高学生的实际操作能力。
技能目标：1. 培养学生运用钻井设备进行实际操作的能力，提高动手实践技能。
2. 培养学生分析钻井过程中出现的问题，并提出合理解决方案的能力。
3. 培养学生具备钻井现场安全防护和环境保护的意识。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对钻井工程的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 培养学生具备良好的团队合作精神，增强沟通协调能力。
3. 引导学生树立安全生产观念，关注环境保护，提高社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过理论教学与实践操作相结合，使学生在掌握钻井工程基本知识的基础上，提高实际操作能力。
学生特点：高中生具备一定的理论基础，好奇心强，善于探究，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作环节，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，注重培养学生的安全意识、环保意识和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到课程目标，为今后从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容依据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 钻井工程基本概念：介绍钻井工程定义、分类及发展历程，使学生了解钻井工程的基本情况。
教学大纲：第一章 钻井工程概述2. 钻井设备与工具：讲解钻井工程中常用的设备、工具及其功能，使学生掌握设备的使用方法和安全操作规程。
教学大纲：第二章 钻井设备与工具3. 钻井流程及操作要点：详细讲解钻井流程的各个环节，重点分析操作要点，提高学生的实际操作能力。
教学大纲：第三章 钻井流程及操作要点4. 钻井工程常见问题及解决方法：分析钻井过程中可能出现的问题，指导学生掌握解决问题的方法。
教学大纲：第四章 钻井工程常见问题及解决方法5. 钻井现场安全与环保：强调钻井现场的安全防护措施，培养学生具备安全意识和环保意识。
钻井与完井课程设计共34页文档
钻井与完井课程设计
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
钻井与完井工程教学大纲 课程大纲
钻井与完井工程教学大纲
第一章绪论
第一节钻井与完井工程在石油工业中的地位
第二节钻井与完井工程的主要内容
第三节钻井与完井工程技术的发展
第二章井身结构设计
第一节地层压力理论及预测方法
第二节地层破裂压力预测方法
第三节经验坍塌压力预测方法
第四节井身结构设计
第五节生产套管尺寸设计
第三章钻井液
第一节钻井液的功能、组成和类型
第二节粘土胶体化学基础
第三节钻井液的工艺性能
第四节钻井液常用原材料和处理剂
第五节钻井液体系
第四章钻进工艺
第一节钻进过程的系统分析
第二节地层岩性
第三节钻头
第四节水力参数
第五节机械参数
第六节钻具
第七节钻井技术
第五章钻井过程压力控制
第一节压力控制钻井的几个概念
第二节井内波动压力预测方法
第三节遗留及井喷控制
第四节欠平衡钻井技术
第六章井眼轨迹设计与控制
第一节概述
第二节定向井井眼轨迹设计
第三节井眼轨迹测量计算
第四节井眼轨迹控制
第七章固井
第一节套管柱强度设计
第二节油井水泥
第三节固井设备和施工
第四节固井质量检验和评价
第八章完井
第一节完井方法
第二节完井方法的选择
第三节完井井口装置及完井管柱
第四节投产措施
第九章储层保护
第一节储层损害的室内评价技术
第二节钻井过程中的储层保护技术
第三节完井过程中的储层保护技术第十章环境保护
第一节前期工程环境管理
第二节钻井完井施工中的环境保护。
钻井与完井工程教材第二章井身结构设计
第二章 井身结构设计井身结构设计是钻井工程的基础设计。
它的主要任务是确定套管的下入层次、下入深度、水泥浆返深、水泥环厚度、生产套管尺寸及钻头尺寸。
基础设计的质量是关系到油气井能否安全、优质、高速和经济钻达目的层及保护储层防止损害的重要措施。
由于地区及钻探目的层的不同，钻井工艺技术水平的高低，国内外各油田井身结构设计变化较大。
选择井身结构的客观依据是地层岩性特征、地层压力、地层破裂压力。
主观条件是钻头、钻井工艺技术水平等。
井身结构设计应满足以下主要原则：1．能有效地保护储集层；2．避免产生井漏、井塌、卡钻等井下复杂情况和事故。
为安全、优质、高速和经济钻井创造条件；3．当实际地层压力超过预测值发生溢流时，在一定范围内，具有处理溢流的能力。
本章着重阐明地下各种压力概念及评价方法，井身结构设计原理、方法、步骤及应用。
第一节 地层压力理论及预测方法地层压力理论和评价技术对天然气及石油勘探开发有着重要意义。
钻井工程设计、施工中，地层压力、破裂压力、井眼坍塌压力是合理钻井密度设计；井身结构设计；平衡压力钻井；欠平衡压力钻井及油气井压力控制的基础。
一、几个基本概念1．静液柱压力静液柱压力是由液柱自身重量产生的压力，其大小等于液体的密度乘以重力加速度与液柱垂直深度的乘积，即H P h ρ00981.0= （2-1）式中：P h ——静液柱压力，MPa ；ρ——液柱密度，g/cm 3； H ——液柱垂直高度，m 。
静液柱压力的大小取决于液柱垂直高度H 和液体密度ρ，钻井工程中，井愈深，静液柱压力越大。
2．压力梯度指用单位高度（或深度）的液柱压力来表示液柱压力随高度（或深度）的变化。
ρ00981.0==HP G hh （2-2） 式中：G h ——液柱压力梯度，MPa/m ； P h ——液柱压力，MPa ； H ——液柱垂直高度，m 。
石油工程中压力梯度也常采用当量密度来表示，即HP h00981.0=ρ （2-3）式中：ρ——当量密度梯度，g/cm 3；3．有效密度钻井流体在流动或被激励过程中有效地作用在井内的总压力为有效液柱压力，其等效（或当量）密度定义为有效密度。
《钻井工程课程设计》教学方法改革与实践
《钻井工程课程设计》教学方法改革与实践收稿日期：2018-10-25作者简介：王均（1980-），男（汉族），四川南充人，研究生学历，讲师，从事钻井工程及钻井液技术的教学与科研工作。
一、引言钻井工程是石油与天然气工程领域的主干专业技术课之一。
该课程具有综合性、实践性和灵活性较强的特点，涉及钻完井工程、固井工艺、井控技术、钻井液技术、油田化学和力学等方面的知识[1，2]。
《钻井工程课程设计》是钻井工程的重要实践教学环节之一；通过撰写课程设计来培养学生综合运用专业知识对某油田区块进行钻井工艺设计的基本能力，为后续课程学习、本科毕业设计（论文）和石油工程类的学科竞赛等奠定良好的基础。
二、《钻井工程课程设计》教学过程中存在的主要问题近年来，随着石油行业形势的变化，就业前景不如往年好，石油工程毕业生逐渐进入其他行业，部分学生对专业课尤其是设计类课程的学习兴趣变淡。
通过调研石油高等院校课程设计开展情况，结合我校石油工程专业钻井工程课程设计教学效果，学生在完成课程设计中普遍存在以下问题。
（一）重视程度不够，学生重“理论”、轻“设计”高校教学过程主要包括理论教学和实践教学。
大学学习期间，多数学生存在认识误区，认为能学好理论课程足矣，不重视实践类课程的学习，尤其是设计类课程，在设计过程中敷衍了事，不善于甚至不喜欢查阅文献，仅仅参照教材做一些简单运算，设计结果与实际应用偏差很大。
（二）课程设计任务书相似，抄袭现象严重钻井工程课程设计内容通常为一口井的全部综合设计，学生根据钻井工程设计任务书完成相应内容，虽然任务不同，但设计题目比较单一且设计模式及内容相似，工程实际性不强，限制了学生个人特长的发挥。
同时，由于设计任务的高度相似性，学生的计算数据和设计结果相近，部分学生存在抄袭现象，无法激活学生的独立思考能力和理解力，不能更好地培养学生综合运用知识解决实际问题的能力。
（三）设计安排在集中周进行，教学资源利用率不高目前，我校学生是在集中周期间完成钻井工程课程设计内容，部分学生不能很好地利用实验室、实验机房和馆藏图书等资源，影响课程设计效果。
《钻井与完井工程》课程教学方法及教学效果探讨
（ １ ）研究 对 象
２ 、课程教学方法
（ １ ）理论 教学 与 实践教 学相 结合
该课程教学由理论教学和实践教学两部分组成。 理 论教 学共５ ８ 个学时 ，具体 教学内容及学时分配 为 ：第 １ 章绪论 （ ２ 学时 ）、第２ 章井身结构设计 （ ６ ＠ 时 ）、第３ － 章钻井液 （ ８ 学时 ）、 第４ 章钻井 工艺 （ 重点 ） （ １ ０ 学时 ） 、 第５ 章钻井过程压 力控 制 （ 重 点 ）（ ６ 学 时 ）、第６ 章井眼轨迹设计与控制 （ １ ０ 学 时 ）、第７ 章 固井 （ ８ 学时 ）、第８ 章完井 （ ４ 学时 ）、第９ 章储层保护 （ ４ 学时 ） 。理论教 学在１ — ８ Ｎ内进行 ，每周 时。 实验教 学共６ 个学时 ，学生 可参 与水基钻井液配制及 常规 性能测
十 、 结 束 语
白，只有行为转变 表现 出色才会 得到教师 、同学 的关 注 、认 同和赞 赏。例如 ，上课老师提问或者讨论时 ，只有 一位 同学愿意举手发言 ， 教师就应当这样表扬他 ： “ 张刚同学举手发 言了，我非常欣赏他的大 胆和勇敢 ！”但是不能这样说 ： “ 怎么全班 同学都不举手 ，只剩张刚 个人举手？”这样就会大大挫伤大多数学生的积极性 。
教 育 教 学
《 钻井与完井工程 》课程教学方法及教学效果探讨
刘厚彬
（ 西南 石油 大学 石 油工 程学 院 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ５ ０ ０）
摘
要： 《 钻 井 与完 井工 程 》是 为石 油工 程专 业本 科 生讲 授 的一 门专 业 课程 ，是一 门 践 性非 常 强的课 程 ，也 是 本科 石 油工 程专 业 学生 必修 的一
验。
钻井与完井工程课程设计--冯倩
目录一、地质设计摘要二、井身结构设计三、钻具设计四、钻井液设计五、钻井水力参数设计六、套管柱设计及强度校核七、注水泥设计八、设计结果一、地质概况二、井身结构设计钻探目的层为J Q灰岩地层，确定完井方法为先期裸眼完井。
油气套管下入QJ 层3－5m。
根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐岩，高压水层等复杂地层影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图A－1）进行。
图A-1 地层压力和破裂压力设计系数见表A-2。
表A-2 井深结构设计有关系数表A-3 各层段地层可钻级值表A-4 水力参数设计数据1 泥浆泵型号与性能3NB1000钻井泥浆泵（两台，可仅用一台）2 钻井液性能其它参数地面泵压不超过20MpaKg=1.07*103-Mpa S8.1L8.1环空返速不低于0.7m/s，不高于1.2m/s钻井液塑性粘度0.0047pa.S三、钻具设计1、钻铤的设计根据五兹和鲁宾斯基理论得出，允许最小钻铤的最小外径为：允许最小钻铤外径=2倍套管接箍外径-钻头直径。
钻铤长度取决于选定的钻铤尺寸与所需钻铤重量。
2、所需钻铤重量的计算公式m=b fm K SW⨯（3-1）m ——所需钻铤的重量，kN ;Wm——所需钻压；Sf ——安全系数, 此取Sf=1.2 ；Kb——浮力系数；L c —— 所需钻铤的长度, m ； L dp —— 所需钻杆的长度，m ；q c —— 每次开钻所需钻铤单位长度重量； N —— 每次开钻所需钻铤的根数 ； 每根钻铤的长度 9.1 m 。
3、计算钻柱所受拉力的公式1．钻柱所受拉力P=[（L dp ⨯ q dp + L c ⨯ q dp ）] K b （3-2）P —— 钻柱所受拉力，kN ；P 外挤 =d ρg L （3-3）P 外挤—— 钻杆所受外挤压力,MPa 。
4、一次开钻钻具组合 1 .钻铤长度的确定选钻铤外径203.2mm ，内径71.4mm ，q c =2190N/m 。
《钻井工程》教学模式整体设计
《钻井工程》教学模式整体设计一、更新教学内容以钻井地质为基础，钻井工程各个环节为重点，了解钻井工艺发展历程，突出钻井基本原理和新技术。
新增了岩石力学、复杂结构井、欠平衡钻井、气体钻井（雾、泡沫）、套管钻井、膨胀管钻井技术、地质导向钻井、海洋钻井等新内容。
二、课堂问题讨论在井身结构设计、钻井工具、井控、直井防斜、定向井、钻井新技术等几个章节，都设置实际工程案例，引导学生分析讨论。
三、文献调研和讨论设计了以下6个专题，要求学生陆续完成，提交报告，并进行课堂汇报、讨论。
1、根据测井资料，分析岩石可钻性，优选钻头要求：第4周完成。
2、钻柱在井内的变形以及工程应对措施（单学号同学做）要求：第6周完成。
3、牙轮钻头与PDC钻头水力参数的区别（双学号同学做）要求：第6周完成。
4、防斜打直钻井技术的最新进展（单学号同学做）要求：第8周完成。
5、定向井技术最新进展（双学号同学做）要求：第8周完成。
6、压井时遇到上层井漏的解决方案要求：第11周完成。
☆具体成果：项目研究报告、研讨课教案、学生论文集☆学生点评：被2008、2009级创新班学生评为“教学效果最好的教师”。
☆学生评语：虽然声音不洪亮，但是讲课内容很吸引人；条理清晰；非常实用恳切；教学结合实际，联系当今先进技术；真实上课较轻松，经常讲些现代技术。
项目研究主报告一、项目研究与改革的背景、思路和方法1、项目背景《钻井工程》课程是石油工程专业本科生的专业必修课程，共48学时，课程自1953年设立专业就有开设本课程。
课程内容涵盖钻井过程中的基本工艺及理论基础，注重理论与工程应用相结合。
近年来钻井工程技术、装备、管理的发展较快，尤其钻井理念发生了质的变化，课程知识体系已不能适应钻井工程的发展需要。
同时学校创立创新班，要求对创新班的教学内容要新、教学方法要变，重点培养学生的创新能力。
为此，对教学教法进行改革与完善。
2、项目研究思路教学内容：以钻井地质为基础，钻井工程各个环节为重点，了解钻井工艺发展历程，突出钻井基本原理和新技术。
完井工程课程设计
完井工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解完井工程的基本概念、工艺流程及重要性；2. 掌握完井工程中井筒、井身结构及井口装置的设计原理；3. 了解完井工程涉及的钻井液、固井、射孔等关键技术及其作用；4. 掌握完井工程中常见问题及解决方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识分析完井工程中的实际问题，提出合理的解决方案；2. 能够独立完成井筒、井身结构及井口装置的设计；3. 能够运用钻井液、固井、射孔等技术进行完井施工；4. 能够通过查阅资料、实地考察等方式，了解完井工程领域的新技术、新方法。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对完井工程领域的兴趣，激发学生探索精神；2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通、协作能力；3. 培养学生严谨、负责的工作态度，提高学生的工程素养；4. 增强学生对我国石油工业的认识，激发学生的爱国情怀。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在帮助学生掌握完井工程的基本理论、方法和技术，培养学生解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的石油工程基础知识，对完井工程有一定了解，但缺乏系统学习和实践经验。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为我国石油工业培养高素质的技术人才。
二、教学内容1. 完井工程概述：介绍完井工程的基本概念、发展历程、重要作用及未来发展趋势。
教材章节：第一章 完井工程概述内容：完井工程定义、历史与发展、完井工程在石油开发中的地位与作用。
2. 井筒与井身结构设计：讲解井筒、井身结构的设计原理及方法。
教材章节：第二章 井筒与井身结构设计内容：井筒结构、井身结构设计原理、设计方法、常见问题及解决措施。
3. 井口装置及其设计：介绍井口装置的组成、工作原理及设计方法。
教材章节：第三章 井口装置及其设计内容：井口装置的组成、工作原理、设计原则及方法。
4. 钻井液与固井技术：讲解钻井液、固井技术及其在完井工程中的应用。
钻井工程课程设计
钻井工程课程设计课程设计背景钻井工程是石油工业的核心和基础，是探明油气资源、开采油气的重要环节。
钻井工程需要综合运用地质学、地球物理学、化学、力学、机械等理论和技术，具有复杂性和技术性强的特点。
因此，本课程设计的目的是通过对钻井工程的全面了解和学习，掌握钻井工程的基本原理和过程，并为学生今后从事石油工业提供必要的技术和理论支持。
课程设计任务任务一题目：分析钻井工程流程，并确定钻井液的配方和性能要求。
任务描述：1.了解钻井工程中各个环节的工作流程；2.研究钻井液配方的基本原理和选择方法；3.根据井深、井壁情况等因素，确定钻井液的配方和性能要求。
任务二题目：设计钻头的选择标准。
任务描述：1.了解不同类型的钻头，并分析其适用范围和性能差异；2.掌握不同类型钻头的选择方法；3.根据钻井深度、地质情况等因素，选择适合的钻头。
任务三题目：分析防漏技术在钻井中的应用。
任务描述：1.了解防漏技术的基本原理和分类；2.分析防漏技术在钻井工程中的应用；3.设计防漏方案，并进行评估和改进。
课程设计过程阶段一完成任务一，从理论和实践两个方面进行综合分析，确定钻井液的配方和性能要求。
首先，分析钻井工程中各个环节的工作流程，然后根据井深、井壁情况等因素，确定钻井液的配方和性能要求。
最后，按照配方要求，进行钻井液的试制和性能测试。
阶段二完成任务二，针对钻头选择问题，进行综合分析和设计。
首先，了解不同类型的钻头，并分析其适用范围和性能差异。
然后，掌握不同类型钻头的选择方法，根据钻井深度、地质情况等因素，选择适合的钻头。
最后，进行钻头的试验性钻井。
阶段三完成任务三，针对防漏技术在钻井中的应用问题进行分析和设计。
首先，了解防漏技术的基本原理和分类。
然后，分析防漏技术在钻井工程中的应用，并设计防漏方案。
最后，进行防漏方案的评估和改进。
课程设计总结本课程设计的主要目的是通过对钻井工程的全面了解和学习，使学生掌握钻井工程的基本原理和过程。
《钻井与完井工程》工程设计教学大纲
《钻井工程设计》教学大纲《钻井与完井工程》课建小组一、课程性质及任务说明《钻井与完井工程》工程设计是石油工程专业学生的专业课程设计——“石油工程设计”的重要组成部分之一。
本课程设计的任务是：教授及指导学生进行并完成一口直井的钻井工程施工设计。
本课程总学时为2周学时。
教材为周开吉、郝俊芳教授编写的《钻井工程设计》。
二、课程目的与基本要求本课程设计的主要目的是：使学生明白钻井工程设计所包含的基本内容、设计的整体过程及各部分设计之间的相互关系；使学生加深对《钻井与完井工程》课程内容的理解和掌握、进一步了解石油工程相关课程的内在联系；培养学生的设计、计算和绘图的能力；培养学生编制设计文本的能力；进一步培养学生的工程意识及利用已获取知识分析、解决实际工程问题的能力；进一步培养学生通过自学获取知识的能力；培养学生综合利用已学知识的能力。
本课程设计的基本要求是：学生在教师的指导下完成一口直井的钻井工程施工设计，掌握“教学内容”中所规定的各部分设计的基本原理、方法，会进行相关的设计计算；掌握有关工程手册的查阅方法。
所完成的设计应包含教学内容中所规定的全部内容。
学生最终应提交所设计井“钻井设计”（注：指设计结果）及相应的“钻井工程设计说明”（注：指具体的设计计算过程）的合订文本。
三、教学内容1、指导教师给每个学生下达一份一口直井的工程设计任务书。
2、学生在指导教师的指导下进行并完成下述设计：（1）井身结构设计（2）固井工程设计可以只进行一层套管的套管强度设计，但该层套管必须是技术套管或油层套管（以后将称为“所选定套管层次”，相应的钻进井段称为“所选定井段”）。
同时进行该层套管的水泥及注水泥设计（可以不进行泵压计算）。
水泥及注水泥设计至少针对该层套管进行。
（3）钻柱设计:至少针对所选定井段进行设计。
（4）钻机选择（5）钻井液设计:至少针对所选定井段进行设计（可以不设计钻井液的具体配方）。
（6）钻头、水力参数和钻井参数设计:至少针对进行了机械破碎参数设计的二只钻头进行设计。
钻井工程设计课程设计
钻井工程设计课程设计钻井工程设计课程设计一、课程目标本课程旨在通过系统掌握钻探工程的设计方法，使学生具备以下知识与技能：1. 熟练掌握基础的岩土物理力学和岩土工程学知识；2. 理解岩石物理力学、勘探地球物理学及储层物性等基础知识；3. 熟悉钻孔勘探常用钻具和测量工具；4. 掌握钻井工程设计理论及方法，熟悉钻探过程和相关技术；5. 能够独立设计简单的钻井方案，考虑并解决钻井过程中出现的问题。
二、课程内容1. 钻地层勘探技术2. 钻探装备3. 钻井液与封隔4. 钻头与钻杆5. 钻井方案设计6. 钻井现场管理7. 突发事件处理三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授、案例分析、实验实践和现场教学。
1. 讲授：通过教师讲解基本理论和解决问题的方法，帮助学生快速掌握钻井工程设计的基础知识。
2. 案例分析：通过针对各种不同情况的案例分析，加深学生对理论知识的理解和运用能力。
3. 实验实践：通过实验室实践，学生将系统掌握和应用钻井工程设计的基础知识。
4. 现场教学：通过参观和指导，学生能够了解钻井工程生产现场，并能够对工作内容有实际的认识。
四、考核方法1. 课堂参与度及期中考试2. 作业及课程设计3. 实验报告及实验表现4. 课程终结报告五、参考教材1. 钻井工程原理与设计（第三版）作者：郭钟灵2. 钻探技术手册（第二版）作者：陈安芳3. 钻井液与钻井技术（第二版）作者：穆庆民4. 岩石力学与钻井工程设计（第二版）作者：李夏强六、实践教学本课程设置实践环节，使学生能够真正体验和应用所学知识。
实践教学主要包括以下内容：1. 实验室模拟：通过实验室模拟钻井、土样采样、岩心分析等测量过程，学生能够熟悉并掌握基本测量技术。
2. 现场实践：安排学生到钻井现场进行实践，参与各种工作，了解工作流程和操作规范。
3. 实践报告：根据实践情况及所学知识进行分析与总结，撰写实践报告。
七、总结通过本课程的学习，学生将系统性地掌握岩石物理力学、勘探地球物理学及储层物性等基础知识，熟悉钻孔勘探常用钻具和测量工具，掌握钻井工程设计理论及方法，并能够独立设计简单的钻井方案，考虑并解决钻井过程中出现的问题。
《钻井与完井工程》教学大纲new
《钻井与完井工程》教学大纲《钻井与完井工程》课建小组1. 课程性质、目的和任务《钻井与完井工程》是为石油工程专业本科生讲授的一门专业课程，是一门实践性非常强的学科，也是本科石油工程专业学生必修的一门重要专业课程。
《钻井与完井工程》课程教学的目的就是为了培养高素质的从事石油钻井与完井工作，并具有丰富专业技能的石油工程技术人员或科研人员，造就一批合格的从事石油勘探和开发工作的从业者。
本课程总学时为70学时，其中教学64学时，实验6学时。
2．教学内容与要求第一章绪论一、本章教学要求1）通过了解钻井与完井工程的定义及其在石油工业中的地位，明确学习本门功课的重要性；2）过了解钻井与完井工程的主要内容及其衔接关系，建立钻井与完井工程的整体与系统的概念以及各个环节相互之间的关联关系（重点）；3）解钻井与完井工程技术的发展过程。
二、教学内容第一节、钻井与完井工程及其在石油工业中的地位（一）、石油、天然气在国民经济中的地位（二）、石油天然气勘探、开发、生产的主要环节（三）、钻井与完井工程在石油工业中的作用和地位（勘探、开发、提高采收率）第二节、钻井与完井工程的内容（一）、一口井的钻井流程：钻前工程、钻井工程、完井工程（二）、钻井工程设计：地质设计、工程设计（三）、钻井工程设计所包含的内容：井身结构设计、钻机性能、钻井液设计、钻头设计、水力参数和钻井参数设计、钻具组合设计、固井完井设计（四）、钻井过程：旋转钻井系统简介、固井过程、完井方法简介（五）、井史整理第三节、钻井与完井工程技术的发展（一）、深井复杂井钻井技术（二）、特殊工艺井钻井技术（定向井、丛式井、水平井、大位移井、分枝井）（三）、欠平衡钻井技术（四）、连续油管钻井技术（五）、保护油气层的钻井完井技术（六）、小井眼钻井技术三、重点、难点钻井新技术。
第二章井身结构设计一、本章基本要求要求掌握地层压力预测的基本原理、方法和井身结构设计的主要内容（设计步骤及相关计算方法）。
石油特色独立学院钻井液与完井液课程教学改革
担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，为培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量石油工程技术人才，在教学实践中有意识地加强对学生创新意识、创新能力和工程实践能力的培养。
钻井液与完井液课程教学水平的高低，对石油工程学生业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。
通过对过去几年钻井液课程的教学内容、教学方法和模式等进行总结与分析，研究在教学过程中存在的问题，结合现场实际，及时更新教学内容，寻求一套行之有效的教学方法，进一步培养和训练学生的工程实践能力。
1.2.2 钻井液与完井液课程教改的预期目标(1)形成新的教学目标体系：更好、更快、更全面地培养和训练学生工程实践能力，达到我院培养“一线工程师”的人才培养目标。
(2)形成新的教学内容体系：在充分了解学生特点和现场需求的基础上，提炼课本理论内容，浓缩精华，因材施教；补充现场内容，理论联系实际，确实提高学生理论应用于实际的能力。
(3)形成配套的教学方法体系：完善教学方法，形成一套执行有效、效果明显的钻井液与完井液课程教学方法。
2 石油特色独立学院钻井液与完井液课程教学改革2.1 特色独立学院的教学现状2.1.1 课堂教学存在的问题目前，独立学院的发展，都是围绕培养应用型人才为目标。
独立学院招收的学生，他们不乏创新的理念与创业的热情。
钻井液与完井液课程综合性强，涉及学科又比较多。
学生们在学习钻井液与完井液这门课程时，倍感吃力，他们不愿意深入理解相关的专业知识，缺乏感悟力，只能考前一味地死记硬背。
1 概述1.1 研究背景及研究现状1.1.1 研究背景钻井液与完井液课程是一门多学科交叉的综合课程，为我国高校石油工程专业学生的专业选修课程，这门课程的内容涉及岩土力学、钻井工程、油田化学和物理学等方面的专业知识。
全国很多高校都对此展开了深入的教学改革。
1.1.2 同类学校研究现状西南石油大学为加快双一流学科建设，针对这门课程，专门做了教学改革，通过加强师资队伍建设、调整教学内容、运用多种教学方法等提高教学质量。
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目录一、地质设计摘要二、井身结构设计三、钻具设计四、钻井液设计五、钻井水力参数设计六、套管柱设计及强度校核七、注水泥设计八、设计结果一、地质概况二、井身结构设计钻探目的层为J Q灰岩地层，确定完井方法为先期裸眼完井。
油气套管下入QJ 层3－5m。
根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐岩，高压水层等复杂地层影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图A－1）进行。
图A-1 地层压力和破裂压力设计系数见表A-2。
表A-2 井深结构设计有关系数表A-3 各层段地层可钻级值表A-4 水力参数设计数据1 泥浆泵型号与性能3NB1000钻井泥浆泵（两台，可仅用一台）2 钻井液性能其它参数地面泵压不超过20MpaKg=1.07*103-Mpa S8.1L8.1环空返速不低于0.7m/s，不高于1.2m/s钻井液塑性粘度0.0047pa.S三、钻具设计1、钻铤的设计根据五兹和鲁宾斯基理论得出，允许最小钻铤的最小外径为：允许最小钻铤外径=2倍套管接箍外径-钻头直径。
钻铤长度取决于选定的钻铤尺寸与所需钻铤重量。
2、所需钻铤重量的计算公式m=b fm K SW⨯（3-1）m ——所需钻铤的重量，kN ;Wm——所需钻压；Sf ——安全系数, 此取Sf=1.2 ；Kb——浮力系数；L c —— 所需钻铤的长度, m ； L dp —— 所需钻杆的长度，m ；q c —— 每次开钻所需钻铤单位长度重量； N —— 每次开钻所需钻铤的根数 ； 每根钻铤的长度 9.1 m 。
3、计算钻柱所受拉力的公式1．钻柱所受拉力P=[（L dp ⨯ q dp + L c ⨯ q dp ）] K b （3-2）P —— 钻柱所受拉力，kN ；P 外挤 =d ρg L （3-3）P 外挤—— 钻杆所受外挤压力,MPa 。
4、一次开钻钻具组合 1 .钻铤长度的确定选钻铤外径203.2mm ，内径71.4mm ，q c =2190N/m 。
此时b K =0.858，W=40KN L c =N c b S W q k ⋅⋅=858.019.2402.1⨯⨯=25.54m 从而实际用3根，实际长度3⨯9.1=27.3（m ） 2.钻杆长度计算及安全校核钻杆外径139.7mm ，内径121.4mm ，q=319.71N/m ，钢级E 级y F =1945.06KN ，t S =1.3（1）安全系数校核：1Fa =0.9y F /t S =0.9⨯1945.06/1.3=1346.58KN (2) 卡瓦挤毁校核2Fa =0.9y F /(y σ/x σ)=0.9⨯1945.06/1.42=1232.78KN（3）动载校核：3Fa =0.9y F -MOP=0.9⨯1945.06-400=1350.5KN较三种安全校核知卡瓦挤毁校核计算的最小则钻杆 Lp=（2Fa - q c ⨯L c ⨯ b K ）/（q ⨯b K ）=4307.08m>80m 从而实际用钻杆：80-27.3=52.7m校核抗挤度：P 外挤=gh ρ=1.1⨯1000⨯9.8⨯（80-27.3） 0.568MPa <D σ=58.21MPa 故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。
5、 三次开钻钻具组合 1 .钻铤长度的确定选钻铤外径152.4mm 。
q c =1212N/m 。
此时b K =0.839，W=180KN L c =N c b S W q k ⋅⋅=839.0212.11802.1⨯⨯=212.41m 从而实际用24根，实际长度24 ⨯9.1=218.4（m ） 2.钻杆长度计算及安全校核钻杆外径127mm ，内径112mm ，q=237.73N/m ，钢级E 级y F =1760.31KN ，t S =1.3 （1）安全系数校核：1Fa =0.9y F /t S =0.9⨯1760.31/1.3=1218.676KN (2) 卡瓦挤毁校核2Fa =0.9y F /(y σ/x σ)=0.9⨯1760.31/1.42=1115.68KN（3）动载校核：3Fa =0.9y F -MOP=0.9⨯1760.31-400=1184.279KN 较三种安全校核知卡瓦挤毁校核计算的最小则钻杆 Lp=（2Fa - q c ⨯L c ⨯ b K ）/（q ⨯b K ）=4480.17m>2000m 从而实际用钻杆：2000-218.4=1781.6m 。
校核抗挤度：P 外挤=gh ρ=1.25⨯1000⨯9.8⨯（2000-218.4） =21.825MPa<D σ=68.96 MPa综上安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。
钻具选择表四、钻井液设计1、井筒内钻井液体积V bi =4π2bi D i L (4-1) V bi ——第i 次开钻时井筒内钻井液的体积，m 3； D bi ——第i 次开钻时钻头的直径，m ；L i ——第i 层套管的下入深度，m ；加ρ——所加入的重晶石的密度，取4200 3kg/m ；重ρ——加入重晶石粉后钻井液的密度，3kg/m ； 原ρ——加入重晶石之前的钻井液的密度，3kg/m 。
2、需要加入粘土的量W 土=水土水泥泥土）（ρρρρρ--V （4-2）式中 土ρ——所加入粘土的密度，取 2000 3kg/m ； 水ρ ——水的密度，取1000 3kg/m ； 原ρ——加入粘土前钻井液的密度，3kg/m 。
V 原——所配钻井液的最大体积，m 3。
3、需要加入清水的量Q 水=V 原-水ρ土W （4-3）式中 W 土——所加入的粘土的量，t ； 水ρ ——水的密度，取10003/m kg 。
W 加=V ρρρρρ--重加原原重加（） （4-4）式中 加ρ——所加入的重晶石的密度，取4200 3kg/m ；重ρ——加入重晶石粉后钻井液的密度，3kg/m ； 原ρ——加入粘土前钻井液的密度，3kg/m 。
参考临井资料，一开和时钻井液的密度为1.15 3g/cm ，二开和三开时钻井液密度同为1.156 3g/cm ，无须改变钻井液的密度。
4、钻井液体最大积的计算 1） 一次开钻井筒内钻井液体积由公式4-1 V 1b =2(0.4445)4π⨯80V 1b =12.41(m 3)2） 二次开钻井筒内钻井液体积由公式4-1 V 2b =2)2159.0(4π⨯310V 2b =11.34(m 3)3）三次开钻井筒内钻井液体积由公式4-1 V 3b =2)2159.0(4π⨯2000V 3b =73.18(m 3)一般泥浆池内要存储备用50m 3钻井液，取循环浪费20 m 3钻井液，所以 V 原>50+20+73.18,所以V 原>143.18 m 3,V 原=160m 3 。
五、钻井水力参数设计1、一开时泵的排量计算D H =444.5 mm , D P =139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,ρ=1.1g/cm 31.2a m s υ=c a sl υυυ=- (5-11))(2313130.00707s s d sl d e d ρρυρμ-=(5-12)121123nnh p e a d d n K n μυ-⎛-⎫⎛+⎫= ⎪⎪ ⎭⎝⎭⎝(5-13)由公式(5-11) (5-12) (5-13)得携岩最低返速sl υ=0.6(m/s) 由公式5-2Q 1max =4π(D )2P2H D -⨯a υ=4π(20.444527.139.0-)⨯1.2 Q 1max =167.73(l/s) 由公式5-3Q 1min =4π(D )D 22PH -⨯sl υ=4π(0.4445)1397.022-⨯0.6 Q 1min =83.868(l/s)2、二开时泵的排量计算DH =215.9 mm , DP=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,ρ=1.1g/cm31.2am sυ=c a slυυυ=- (5-11))(2313130.00707s s dsld edρρυρμ-= (5-12)121123n nh pead d nKnμυ-⎛-⎫⎛+⎫= ⎪⎪⎭⎝⎭⎝(5-13) 由公式(5-11) (5-12) (5-13)得携岩最低返速slυ=0.6(m/s)由公式5-2Q1max=4π(D)2P2HD-⨯aυ=4π(22159.027.139.0-)⨯1.2Q1max=25.53(l/s)由公式5-3Q1min=4π(D)D22PH-⨯slυ=4π(0.2159)1397.022-⨯0.6Q1min=12.76(l/s)3、三开时泵的排量计算DH =215.9 mm ,DP=127 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,ρ=1.25g/cm3。
由公式5-2Q3m ax =4π(D)22PHD-⨯aυ=4π(0.2159)127.022- 1.2⨯Q3m ax=28.72(l/s) 由公式5-3Qm in3=4π(D)22PHD-⨯slυ=4π(0.2159)127.022-⨯0.6Qm in3=14.36(l/s)表5-1泵的参数表4、三开时第一临界井深的确定当三开时，dpi=112mm,dp=127mm,dci=71.4mm,dc=152.4mm, d h=0.2m ,d ρ=1.156 g/cm 3,pv μ=0.023Pa ·s,d1=d2=d3=d4=0.120m,L 1=50m,L 2=30m,L 3=20m,L 4=16m 。
由公式5-7K g =0.12975(1.156⨯103)8.0⨯0.0232.0( 4.8500.120+ 4.8300.12+ 4.8200.12+ 4.8160.12) K g =5.346410-⨯ 由公式5-6)())((0.830.2 4.83 1.80.129750.144441.256100.023[]0.111960.220.1270.220.127p pK m L ==⨯⨯+-+=3.22610-⨯由公式5-10K c =(0.001156)8.0⨯0.0232.0⨯366[ 4.80.129750.0714+3 1.80.14444(0.20.1524)(0.20.1524)-+]K c =41098.1-⨯ 由公式5-5n=5.346⨯⨯-⨯+⨯---6441022.31098.110218.4 n=51094.2-⨯ 由公式5-4Dcr 1= 1.8r 0.357a Pr mQ m -=8.1672.281022.372.285.7350375.0⨯⨯⨯--651022.31094.2--⨯⨯ Dcr 1=3785.36（m ）5、喷嘴 射流速度及射流冲击力的设计因为喷嘴的当量直径：d e =422081.0bd P C Q ∆ρ又 D<D pc 所以b p ∆=P r -（n+mD ）Q r8.1=27.99-(2.94510-⨯+3.22610-⨯)2000⨯⨯28.728.1=27.32cm当量直径de=422081.0brd P C Q ∆ρ=2.12cm若采用三个等直径的喷嘴时：d1=d2=d3=3e d =1.23cm射流速度Vj=10241d Q r π=223.114.34172.2810⨯⨯⨯=165.622sm射流冲击力 Fj=2241100d Q d πρ⨯=5.499KN射流水功率：Pj=223)41(05.0d Q d πρ=12.54MPa六、套管柱设计及强度校核1、油层套管柱设计 1.某井段的最大外挤压力p c =d ρgD ⨯103- (6-1)d ρ—— 该井段所用泥浆的最大密度，g/cm 3 ； D —— 某段钢级的下入深度，m ； 2.某段钢级套管的最大下入深度 D n =310-⨯D d DgS ρσ (6-2)D σ——某段钢级套管抗外挤强度，MPa ； S D ——最小抗外挤安全系数，取1.125 ； 3.套管浮力系数1dB sp K p =-（6-3） s ρ—— 某段所用钢材的密度，取7.8 g/cm 3； 4.安全系数抗内压安全系数S i 取1.12，抗拉安全系数S t 取1.8 。