钻井工程课程设计

表A-1 钻井工程课程设计任务书一、地质概况29：

井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层：

当量密度为：g/cm3

表A-2设计系数

石工专业石工（卓越班）1201班学生：木合来提.木哈西

图A-1 地层压力和破裂压力

一．井身结构设计

1.由于该井位为探井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。

由图A-1得，钻遇最大地层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm³，则设计地层破裂压力当量密度为：ρfD=1.23+0.+3245/H1×0.+0.026.

试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.+2.16×0.+0.026=1.33 g/cm³,

ρf1400=1.36 g/cm³> ρfD 且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为H1=1500m。验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。

从图A-1知在井深1400m处地层压力梯度为1.12 g/cm³以及320m属正常地层压力，该井段最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm³。

ΔP N=0.00981×(1.10+0.-1.0)×320=0.389<11MPa

所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。

水泥返至井深500m。

2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。

校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。

从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23 g/cm³，该井段的最小地层压力梯度为1.12g/cm³，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。

Δp a=0.00981×（1.23+0.-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa

所以油层套管下至井深3265m 无卡套管危险。 水泥返至井深2265m 。 3.表层套管下入深度。

中间套管下入井深1500处，地层压力梯度当量密度为1.12 g/cm ³，给定溢流数值S k =0. g/cm ³。由公式ρfD=1.12+0.+1500/D 1×0.+0.026 试取700m 得ρfD =1.22 g/cm ³ 由图A-1得ρf 700 =1.23 g/cm ³

ρf 700 –ρfD =1.23-1.22=0.01<(0.~0.) g/cm ³ 满足要求，即表层套管下深700m 。 表层套管水泥返至地面。

4.本井采用in 78

598313⨯⨯井身结构。

表层套管用444.5mm(in 2117）钻头，钻至井深705m ，339.7mm(in 8331)套管下至

井深704m,水泥返至地面。

中间套管用311.1mm （in 4112）钻头，钻至井深1505m ，244.5mm(859in)套管下至井深1502m,水泥返至井深500m 。

油层套管用215.9mm （in 218）钻头，钻至井深3265m ，.7（215in ）mm 套管下至井深3265m,水泥返至井深2265m 。

将井身结构设计数据填入表A-3。

表A-3井身结构设计结果

二、固井工程设计

1.套管强度设计

（1）表层套管下深704m，选用K-55，壁厚9.65mm套管，不必进行强度设计。（2）中间套管设计（244.5mm）

设计数据:

下入深度1502m

钻井液密度ρm=1.12+0.=1.144g/cm³，抗外挤安全系数Sc=1.05, 抗拉安全系数St=1.80, 抗压安全系数Si=1.10

设计方法:采用等安全系数法 计算井口最大压力P si

H

G P ρ-410-1.115bi si e

P ⨯=

MPa P bi 53.16150512.100981.0=⨯⨯=

07.1553.161505

55.010115.14==⨯⨯⨯--e

P si Mpa

设计压力

MPa S P P i si iD 577.1610.107.15=⨯==

因此，抗压强度小于16.577Mpa 的套管均不能选用。 确定下部第一套管，设计挤压强度为

MPa P C 70.1705.11502144.100981.01=⨯⨯⨯=

由表查得J-55,壁厚10.03mm 套管： Pc=17.72Mpa , Pi=27.23Mpa PT=2313.1kN , q=583.8N/m di=224.4mm ， 长圆螺纹。

051.11502

144.100981.072.1711

=⨯⨯==o C c P P S >1.05

81.107

.1524

.271==

i S >1.10

第二段选用J-55，壁厚8.94mm 套管。 P c =13.93Mpa , P i =24.27Mpa P T =2015kN , q=525.4N/m di=226.6mm ， 长圆螺纹。 许可下入深度:

m H 118205

.1144.100981.093

.131=⨯⨯=

第一段套管下入长度 L 1=1502-1182=320m 校核第一段套管抗拉强度

KN T Z 59.159)85

.7144

.11(8

.5833201=-⨯= 50.1459

.1591

.23131==

T S >1.8

第二段套管下入长度

L 2=1502-320=1182m

由于第二段套管穿过了水泥封固面，故应进行双轴应力校核。先计算在水泥面处套管在双轴应力作用下的实际抗挤强度。 所受拉力载荷：

KN

T Z 70.46510)85

.7144

.11()5001182(4.52559.15932

=⨯-⨯-⨯+=-186.08

.250870

.46512==S Z T T 则查表

894.0'

=K

实际抗挤强度

MPa P CC 45.1293.13894.02=⨯=

抗挤安全系数 05.122.2500

144.100981.045

.122>=⨯⨯=

C S

水泥面处实际抗挤强度满足要求。对第二段套管底端进行双轴应力校核。

kN

T Z 17.30310854.03204.52559.1593'2=⨯⨯⨯+=-121.08

.250817

.30322'==S Z T T 查表得K ’=0.934

'2CC P =0.934×13.93=13.01MPa

981.01182

144.100981.001

.132'=⨯⨯=

C S