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

Q

J 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20Mpa

Kg=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 f

m K S

W⨯

（3-1）m ——所需钻铤的重量，kN ;

W

m

——所需钻压；

S

f ——安全系数, 此取S

f

=1.2 ；

K

b

——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

.019.240

2.1⨯⨯=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

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

.0212.1180

2.1⨯⨯=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

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 =

4

π2

bi 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。