钻井工程与采油工程课程设计报告书

第一章设计资料收集1.1 设计井基本资料

1．2 邻井基本参数

1.井身结构

2.地层压力

3.钻具组合

4.钻井液性能

5.水力参数

6.钻井参数

7.套管柱设计参数

8.注水泥设计参数

第二章 井身结构设计

2.1 钻井液的压力体系

2.1.1 最大钻井液密度

b pma max S x +=ρρ (2-1)

式中 max ρ—— 某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，3g/cm ；

pm ax ρ—— 该井段中所用地层孔隙压力梯度等效密度，3g/cm ；

b S —— 抽吸压力允许值的当量密度，取0.036 3g/cm 。

发生井涌情况

fnk ρ=pm ax ρ+b S +S f +

ni

H S H k

pmax ⨯ (2-2)

fnk ρ—— 第n 层套管以下井段发生井涌时，在井最大压力梯度作用下，上部地层不被压裂所应有的地层破裂压力梯度，3g/cm ；

ni H —— 第n 层套管下入深度初选点，m ；

k S —— 压井时井压力增高值的等效密度, 取0.06 3g/cm ； s f —— 地层压裂安全增值，取0.03 3g/cm 。

2.1.2 校核各层套管下到初选点时是否会发生压差卡套

3pmin b pmax mm 210)(81.9-⨯-+⨯=∆ρρS H P r (2-3)

rn p ∆—— 第n 层套管钻进井段实际的井最大静止压差，MPa ；

min p ρ—— 该井段最小地层孔隙压力梯度等效密度，3g/cm ； ∆P —— 避免发生压差卡套的许用压差，取12 MPa ；

mm H —— 该井段最小地层孔隙压力梯度的最大深度，m 。

2.2井身结构的设计

2.2.1套管层次的确定

1.确定油层套管下入深度H 1

因为井深H=2000m,所以油层套管下入深度H 1=2000m 。 2.确定第技术套管下入深度H 2 (1) 初选点H i 2

试取 H i 2=310 m 参考临井基本参数, 310f ρ=1.60g/cm 3,pm ax ρ=1.12 g/cm 3

由公式2-2

f2k ρ=1.12+0.036+0.03+310

060

.02000⨯

f2k ρ=1.573(g/cm 3)

因为f2k ρ< 950f ρ且相近，则初选点下入深度H 2i =310 m 。 (2) 校核H 2i =310 m

在此井段 , pm ax ρ=1.12 g/cm 3,ρpmin

=0.85g/cm 3 , H m m =163 m 。

由公式 2-3

∆P 2r =9.81⨯163×(1.12+0.036-0.85)⨯103- ∆P 2r =0.17126(MPa)

因为∆P 2r < ∆P,所以不会产生压差卡套, 则确定此级套管的下入深度 310m 。

3.确定第表层套管下入深度H 3 (1) 试取H i 3=80 m

参考临井基本参数，pm ax ρ=0.85 g/cm 3,80f ρ=1.50g/cm 3。

参考邻井资料的钻井液性能指标的数据：在0-163m 的井段上钻井液的密度围为1.1-1.2g/cm 3,在这里我们试取钻井液密度为1.15g/cm 3

由公式 2-2和2-1

f3k ρ=1.15+0.03+

80

160

310⨯ f3k ρ=1.4125(g/cm 3) 因为ρ

f3k

<200f ρ且相近，则初选点下入深度H i 3=40m 。

(2) 校核H 3i =80m

在此井段 ,pm ax ρ =0.85 g/cm 3,pm in ρ=0.85 g/cm 3,H m m =80 m 。 由公式 2-3

r3P ∆=9.81⨯80⨯(1.2-0.85)⨯103- r3P ∆=0.27468(MPa)

因为r3P ∆ <∆P,所以不会产生压差卡套, 则确定此级套管下入深度为 80 m 。

2.2.2 套管尺寸与井眼尺寸的选择与配合

1 .查《钻井手册(甲方)》，选择以下钻头与套管如下：

表2-1 钻头与套管的选择

第三章钻具设计

3.1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。

3.1.1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 。

3.1.2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）