【建筑工程设计】钻井工程设计课程设计

【建筑工程设计】钻井工程设计课程设计

东北石油大学华瑞学院

课程设计

年月日

东北石油大学课程设计任务书

课程

题目

专业姓名学号

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

1、设计主要内容：

根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成一口井的钻井工程相关参数的计算，最终确定出钻井、完井技术措施。主要包括井身结构、钻具组合、钻井液、钻井参数设计和完井设计。

2、设计要求：

要求学生选择一口井的基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成专题设计，设计报告的具体内容如下：

（1）井身结构设计；（2）套管强度设计；（3）钻柱设计；（4）钻井液设计；（5）钻井水力参数设计；（6）注水泥设计；（7）设计结果；（8）参考文献；

设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规范、论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。

3、主要参考资料：

王常斌等，《石油工程设计》，东北石油大学校内自编教材

陈涛平等，《石油工程》，石油工业出版社，2000

《钻井手册（甲方）》编写组，《钻井手册》，石油工程出版社，1990

完成期限

指导教师

专业负责人

年月日

前言

钻井工程设计是石油工程的一个重要部分，是确保油气钻井工程顺利实施和质量控制的重要保证，是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。

设计应在充分分析有关地质和工程资料的基础上，遵循国家及当地政府有关法律、法规和要求，按照安全、快速、优质和高效的原则进行，并且必须以保证实施地质任务为前提。主要目的层段的设计必须体现有利于发现与保护油气层，非目的层段的设计主要考虑满足钻井工程施工作业和降低成本的需要。

本设计的主要内容包括：1、井身结构设计及井身质量要求：原则是能有效地保护油气层，使不同地层压力梯度的油气层不受钻井液污染损坏；应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短；钻下部高压地层时所用的较高密度钻井液产生的液柱压力，不致压裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层；下套管过程中，井内钻井液柱压力之间的压差不致产生压差卡套管等严重事故以及强度的校核。2、套管强度设计；3、钻柱设计：给钻头加压时下部钻柱是否会压弯，选用足够的钻铤以防钻杆受压变形；4、钻井液体系；

5、水力参数设计；6，注水泥设计，钻井施工进度计划等几个方面的基本设计内容。

目录

第1章设计资料的收集 (1)

1.1预设计井基本参数 (1)

1.2邻井基本参数 (1)

第2章井身结构设计 (4)

2.1钻井液压力体系 (4)

2.2井身结构的设计 (5)

2.3井身结构设计结果 (6)

第3章套管柱强度设计 (7)

3.1油层套管柱设计 (7)

3.2表层套管柱设计 (9)

3.3套管柱设计结果 (10)

第4章钻柱设计 (11)

4.1钻铤的设计 (11)

4.2钻铤及钻杆长度的计算 (11)

4.3钻柱设计结果 (17)

第5章钻井液设计 (18)

5.1钻井液的计算公式 (18)

5.3开钻需要加入重晶石量 (19)

5.4钻井液设计 (20)

5.5钻井液设计结果 (21)

第6章钻井水力参数的设计 (22)

6.1泵的选择 (22)

6.2泵的各种参数计算 (23)

6.3泵的设计结果 (31)

第7章注水泥设计 (31)

7.1水泥浆的用量 (31)

7.2设计结果 (34)

第8章设计结果 (35)

参考文献 (37)

东北石油大学本科生课程设计

第1章设计资料的收集1.1预设计井基本参数

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2章井身结构设计2.1钻井液压力体系

2.1.1最大泥浆密度

（2-1）

式中：为某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，；为该井段中所用地层孔隙压力梯度等效密度，；为抽吸压力允许值的当量密度，取0.036。

发生井涌情况时

（2-2）

式中：为第n层套管以下井段发生井涌时，在井内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，；为第n层套管下入深度初选点，m；为压井时井内压力增高值的等效密度，取0.06；为地层压裂安全增

值，取0.03。

2.1.2校核各层套管下到初选点深度时是否会发生压差卡套

（2-3）

式中：为第n层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，MPa；为该井段内最小地层孔隙压力梯度等效密度，；为该井段内最小地层孔隙压

力梯度的最大深度，m；为避免发生压差卡套的许用压差，取12 MPa。

2.2井身结构的设计

2.2.1套管层次与深度的确定

根据邻井数据绘制地层压力与破裂压力剖面图，如下图2-1所示。

图2-1 地层压力与地层破裂压力剖面图

1.确定表层套管下入深度初选点

试取，参考邻井基本参数得：由公式（2-2）将各值代入得

，根据邻井数据可知420m的破裂压力梯度为，因为且相近所以确定表层套管下入深度初选点为。

2校核表层套管下入到初选点420m过程中是否会发生压差卡套管参考邻井基本参数得：在此井段，，，由公式（2-3）得：

因为，所以不会发生压差卡套管，故表层套管的下入深度为420m。

3确定表层套管下入深度初选点

试取，参考邻井参数得：由公式（2-2），将各值代入得：

，根据邻井数据可知2100m的破裂压力梯度为，因为且相近，所以确定油层套管下入深度初选点为H=2100m。

4校核油层套管下入到2100m过程中是否发生压差卡套管

参考邻井基本参数得：在此井段，，

H，由公式（2-3）式得：

，因为，所以不会发生压差卡套管，故油层套管的下入深度为2100m。

2.3井身结构设计结果

井身结构设计表