石油工程鉆井工程設(shè)計(jì)油工畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 石油工程課程設(shè)計(jì) 題 目 鉆井工程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 石油工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 油工090班 學(xué)生姓名 王小二 學(xué)生學(xué)號(hào) 121212341234 指導(dǎo)教師 大小春 杜三平 2011年 7 月 15 日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程 石油工程課程設(shè)計(jì)題目 鉆井工程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè) 石油工程 姓名 王小二 學(xué)號(hào) 1212121212121 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：1、設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：根據(jù)已有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，完成一口井的鉆井工程相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，最終確定出鉆井、完井技術(shù)措施。主要包括井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、鉆井液、鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)和完井設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)要求

2、：要求學(xué)生選擇一口井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，最終以設(shè)計(jì)報(bào)告的形式完成專(zhuān)題設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)報(bào)告的具體內(nèi)容如下：（1） 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（2）套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)；（3）鉆柱設(shè)計(jì)；（4）鉆井液設(shè)計(jì)；（5） 鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)；（6）注水泥設(shè)計(jì)；（7）設(shè)計(jì)結(jié)果；（8）參考文獻(xiàn)；設(shè)計(jì)報(bào)告采用統(tǒng)一格式打印，要求圖表清晰、語(yǔ)言流暢、書(shū)寫(xiě)規(guī)范、論據(jù)充分、說(shuō)服力強(qiáng)，達(dá)到工程設(shè)計(jì)的基本要求。3、主要參考資料：王常斌等，石油工程設(shè)計(jì)，東北石油大學(xué)校內(nèi)自編教材陳濤平等，石油工程，石油工業(yè)出版社，2000鉆井手冊(cè)（甲方）編寫(xiě)組，鉆井手冊(cè)，石油工程出版社，1990完成期限2011年6月27日-2011年7月15日指

3、導(dǎo)教師 是不是 馮毒平 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人 王曉三 2011 年 7 月 15 日前 言鉆井工程設(shè)計(jì)是石油工程的一個(gè)重要部分，是確保油氣鉆井工程順利實(shí)施和質(zhì)量控制的重要保證，是鉆井施工作業(yè)必須遵循的原則，是組織鉆井生產(chǎn)和技術(shù)協(xié)作的基礎(chǔ)，是搞好單井預(yù)算和決算的唯一依據(jù)。鉆井設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性關(guān)系到一口井作業(yè)的成敗和效益。科學(xué)鉆井水平的提高，在一定程度上依靠鉆井設(shè)計(jì)水平的提高。 設(shè)計(jì)應(yīng)在充分分析有關(guān)地質(zhì)和工程資料的基礎(chǔ)上，遵循國(guó)家及當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)法律、法規(guī)和要求，按照安全、快速、優(yōu)質(zhì)和高效的原則進(jìn)行。并且必須以保證實(shí)施地質(zhì)任務(wù)為前提。主要目的層段的設(shè)計(jì)必須體現(xiàn)有利于發(fā)現(xiàn)與保護(hù)油氣層，非目的層段的設(shè)計(jì)主要考

4、慮滿(mǎn)足鉆井工程施工作業(yè)和降低成本的需要。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及井身質(zhì)量要求：原則是能有效地保護(hù)油氣層，使不同地層壓力梯度的油氣層不受鉆井液污染損壞；應(yīng)避免漏、噴、塌、卡等復(fù)雜情況發(fā)生，為全井順利鉆進(jìn)創(chuàng)造條件，是鉆井周期最短；鉆下部高雅地層時(shí)所用的較高密度鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力，不致壓裂上一層管鞋處薄弱的裸露地層；下套管過(guò)程中，井內(nèi)鉆井液柱壓力之間的壓差不致產(chǎn)生壓差卡套管等嚴(yán)重事故；以及強(qiáng)度的校核。2、套管柱設(shè)計(jì)：選擇不同型號(hào)的套管，滿(mǎn)足鉆井中固井、完井要求；3、鉆具組合設(shè)計(jì)：給鉆頭加壓時(shí)下部鉆柱是否會(huì)壓彎，選用足夠的鉆鋌以防鉆桿受壓變形；4、鉆井液體系；5、水力參數(shù)設(shè)計(jì)；6、注

5、水泥設(shè)計(jì)，鉆井施工進(jìn)度計(jì)劃等幾個(gè)方面的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容；目 錄第1章預(yù)設(shè)井、鄰井基本參數(shù)11.1設(shè)計(jì)資料收集11.2井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1最大鉆井液密度和壓差計(jì)算公式42.2井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5第3章 套管柱設(shè)計(jì)73.1資料的查取匯總73.2油層套管柱的設(shè)計(jì)73.3表層套管柱的設(shè)計(jì)9第4章 鉆柱設(shè)計(jì)114.1鉆鋌的設(shè)計(jì)114.2鉆具組合114.3結(jié)論統(tǒng)計(jì)14第5章 鉆井液設(shè)計(jì)155.1所需鉆井液體積及相關(guān)公式155.2井筒內(nèi)鉆井液體積計(jì)算155.3鉆井液密度轉(zhuǎn)換165.4結(jié)論統(tǒng)計(jì)17第6章 鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)186.1水力參數(shù)相關(guān)公式186.2泵的選擇216.3相關(guān)參數(shù)計(jì)算22第7章

6、 注水泥設(shè)計(jì)267.1水泥漿的用量267.2所需干水泥的用量277.3所需清水的體積的計(jì)算287.4頂替排量的計(jì)算287.5頂替容積的計(jì)算297.6防凝時(shí)間的計(jì)算29第8章 設(shè)計(jì)結(jié)果31參考文獻(xiàn)33第1章 預(yù)設(shè)井、鄰井基本參數(shù)1.1設(shè)計(jì)資料收集1.1.1預(yù)設(shè)計(jì)井基本參數(shù)井號(hào) sj0065 井別 預(yù)探井 坐標(biāo) 21603563,5023464 設(shè)計(jì)井深 1600 井口海拔 128 目的層位 p 完井層位 青23段 地理位置 升南、宋芳屯 構(gòu)造位置 松遼盆地中央坳陷區(qū)三肇凹陷永樂(lè)向斜 設(shè)計(jì)依據(jù) 1. 設(shè)計(jì)依據(jù) （1）1997年勘探方案審定紀(jì)要 （2）本地區(qū)地震t1，t2構(gòu)造圖。 2. 鉆井目的 （

7、1）證實(shí)該目的層是否為構(gòu)造類(lèi)型油氣藏，以及巖性因素對(duì)油氣藏影響程度。 （2）查明該區(qū)的油氣情況。 （3）查明該區(qū)的儲(chǔ)層特性。 1.1.2鄰井基本參數(shù)(1)井身結(jié)構(gòu)井號(hào) 項(xiàng)目 鉆頭尺寸(mm) 下深(m) 套管尺寸(mm) 泥漿密度(g/cm3) 井深 永樂(lè)區(qū)塊 導(dǎo)管 444.520 339 1.051.15 25永樂(lè)區(qū)塊 油層 215.9 1620 139 1.21.25 1625(2)地層壓力井號(hào) 井段 地層壓力(g/cm3) 破裂壓力(g/cm3) 永樂(lè)區(qū)塊 0170 .95 1.3永樂(lè)區(qū)塊 170400 .96 1.35永樂(lè)區(qū)塊 400600 .95 1.4永樂(lè)區(qū)塊 600800 1.0

8、2 1.45永樂(lè)區(qū)塊 8001000 1.08 1.49永樂(lè)區(qū)塊 10001200 1.13 1.52永樂(lè)區(qū)塊 12001500 1.2 1.57永樂(lè)區(qū)塊 15001620 1.25 1.6(3)鉆具組合井號(hào) 井段 鉆頭外徑(mm) 密度(g/cm3) 鉆具組合 永樂(lè)區(qū)塊 -1620 215 1.2-1.25 214穩(wěn)定器178短鉆鋌214穩(wěn)定器178×9214穩(wěn)定器178×27214穩(wěn)定器178×90159×26(4)鉆井液性能井號(hào) 地質(zhì)年代 井段(m) 鉆井液類(lèi)型 密度(g/cm3) 漏斗粘度(s) ph值 靜切力(pa) 塑性粘度(mpa.s) 屈

9、服值(pa) n值 k值 失水(api) 永樂(lè)區(qū)塊 嫩3段-第四系 0-1050 兩性復(fù)合離子鉆井液 1.05-1.15 30-40 8.5-9 .5-2 8-18 4-9 .6-.75 .1-.3 1-5永樂(lè)區(qū)塊 青2-3段-嫩2段 1050-1620 兩性復(fù)合離子鉆井液 1.2-1.25 30-45 8.5-9 1-2.5 13-23 6-12 .6-.7 .2-.4 1-4(5)水力參數(shù)井號(hào) 鉆頭尺寸(mm) 井段(m) 泵壓(mpa) 鉆頭壓降(mpa) 環(huán)空壓降(mpa) 沖擊力(kn) 噴射速度(m/s) 鉆頭水功率(%) 比水功率(%) 上返速度(m/s) 功率利用率(%) 永樂(lè)

10、區(qū)塊 215 0-800 17.98 16.24 1.74 7.07 161 592 16 1.62 90.31永樂(lè)區(qū)塊 215 800-1620 12.64 9.97 2.67 5.78 121 363 10 1.62 78.85(6)鉆井參數(shù)井號(hào) 井段(m) 鉆頭尺寸(mm) 鉆頭類(lèi)型 生產(chǎn)廠(chǎng) 噴嘴組合 鉆壓(kn) 轉(zhuǎn)速(rpm) 排量(l/s) 泥漿密度(g/cm3) 永樂(lè)區(qū)塊 0-800 215 3b 大慶 10+10+10 160-180 195-200 35-38 1.05-1.15永樂(lè)區(qū)塊 800-1620 215 fm282d 大港 10+10+10+10 30-50 195

11、-200 35-38 1.15-1.25(7)套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)井號(hào) 套管類(lèi)型 套管層位 井段(m) 外徑(mm) 鋼級(jí) 段重(t) 長(zhǎng)度(m) 壁厚(mm) 累重(t) 抗拉系數(shù) 抗擠系數(shù) 永樂(lè)區(qū)塊 常規(guī) 油層 0-10 139 j-55 7.72 10 .25 34.95 3.2 266.7永樂(lè)區(qū)塊 常規(guī) 油層 10-1360 139 j-55 6.2 1350 28.12 34.7 2.25 1.25永樂(lè)區(qū)塊 常規(guī) 油層 1360-1620 139 j-55 7.72 260 6.58 6.58 17.03 1.71(8)注水泥設(shè)計(jì)參數(shù)井號(hào) 套管層位 固井前密度要求(g/cm3) 上返深度(

12、m) 水泥塞面深度(m) 水泥漿密度(g/cm3) 漏失量(m3) 水泥品種標(biāo)號(hào) 注水泥量(袋) 外加劑品種 外加劑量(kg) 永樂(lè)區(qū)塊 油層 1.25 1310 1.85-1.9 0 g級(jí) 300 01.2井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖地層壓力與地層破裂壓力剖面圖第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1最大鉆井液密度和壓差計(jì)算公式2.1.1考慮是否發(fā)生井涌 （2-1）式中：為發(fā)生井涌時(shí)，在井內(nèi)最大壓力梯度作用下，上部地層不被壓裂所應(yīng)有的地層破裂壓力梯度，；為某井段鉆進(jìn)井段中所用的最大泥漿密度，；為抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度，取0.036；為地層壓裂安全系數(shù)，0.03；為發(fā)生井涌時(shí)的井涌允量，取0.06。2.1.2 壓差計(jì)算

13、公式 = （2-2）式中：某井段內(nèi)實(shí)際的井內(nèi)最大壓差，；、分別為井段內(nèi)最大與最小地層壓力當(dāng)量密度，；、為最大與最小地層壓力點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的井深，；壓差允值=15-18。2.1.3資料的查取匯總=0.036；=0.04；=0.06；=0.03；=15-18。2.2井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1套管層次的確定（1）確定表層套管的下入深度將=1.25，=0.036，=0.03，=1600，=0.06代入公式（2-1）中有=現(xiàn)試取=750代入上式中有=而=1.45，因且相近，所以確定表層套管的下入深度初選點(diǎn)為=750。（2）校核表層套管下入到初選點(diǎn)=750過(guò)程中是否發(fā)生壓差卡套：將=1.02，=，=0.95，=60

14、0m代入公式（2-2）中有 = =0.00981=0.6239而，因，不會(huì)發(fā)生壓差卡套，所以初選點(diǎn)為表層套管的下入深度。（3）因?yàn)榫顬閔=1600m，在留足5m口袋的前提下，油層套管下入深度為1595m?，F(xiàn)校核油層套管：將=1.25，=，=1.02，=750m代入公式（2-2）中有 = =0.00981=1.957而，因，不會(huì)發(fā)生壓差卡套，所以油層套管的下入深度為h=1595m。2.2.2設(shè)計(jì)結(jié)果井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表井號(hào)項(xiàng)目井深（m）鉆頭尺寸（mm）套管外徑（mm）下入深度（m）sj0065表層套管755444.5339.7750sj0065油層套管1600215.9139.71595第3章 套管

15、柱設(shè)計(jì)3.1資料的查取匯總抗內(nèi)壓安全系數(shù)為，抗外擠安全系數(shù)為，抗拉安全系數(shù)為，最小抗外擠安全系數(shù)為。3.2油層套管柱的設(shè)計(jì)3.2.1按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下而上設(shè)計(jì)選擇套管（1）第一段油層套管所受最大外擠力為 =21.981；查鉆井手冊(cè)(甲方)選擇第一段套管如下：鋼級(jí)外徑(mm)壁厚(mm)均重(kg/m)抗拉 強(qiáng) 度 (t)抗內(nèi)壓強(qiáng)度(mpa)抗 擠強(qiáng)度 (mpa)內(nèi)徑（mm）（kn）j-55139.76.9923.07100.733.16427.855125.71103.2（2）確定第二段套管下入深度和第一段套管的使用長(zhǎng)度查鉆井手冊(cè)(甲方)選擇第二段套管如下：鋼級(jí)外 徑(mm)壁 厚(mm)均

16、 重(kg/m)抗 拉 強(qiáng) 度(t)抗內(nèi)壓強(qiáng) 度(mpa)抗 擠 強(qiáng) 度（mpa）內(nèi) 徑（mm） （kn）h-40139.76.220.835921.44318.064127.3716.2第二段套管的下入深度為取=1300m，則第一段套管的使用長(zhǎng)度為：=1595-1300=295；取每根套管的長(zhǎng)度為：；則第一段套管共n=295/9.1=32.4根，取33根，實(shí)際下入深度； 第二段套管共n=（1595-300.3）/9.1=142.3根，取142根，實(shí)際下入深度；3.2.2油層套管的強(qiáng)度校核（1）抗拉強(qiáng)度校核浮力系數(shù)：=0.841 ； =10.49而，則，所以第一段滿(mǎn)足抗拉強(qiáng)度要求。（2）應(yīng)用雙

17、軸應(yīng)力來(lái)校核第一段油層套管浮力系數(shù)：=0.841套管浮重為：=57.099（kn）；則 結(jié)合雙軸應(yīng)力橢圓查得：；則實(shí)際抗外擠強(qiáng)度為：；而實(shí)際外擠力為：=17.808；，所以第一段滿(mǎn)足雙軸應(yīng)力校核。（3）第二段油層套管抗拉強(qiáng)度校核浮力系數(shù)：=0.841=51.24而，則，所以第二段滿(mǎn)足抗拉強(qiáng)度要求，不需要進(jìn)行雙軸應(yīng)力校核。3.3表層套管柱的設(shè)計(jì)3.3.1設(shè)計(jì)選擇表層套管表層套管所受最大外擠壓力為 =9.509；查鉆井手冊(cè)(甲方)選擇表層套管如下：鋼級(jí)外 徑(mm)壁 厚(mm)均 重(kg/m)抗 拉 強(qiáng) 度(t)抗內(nèi)壓強(qiáng) 度 (mpa)抗 擠 強(qiáng) 度(mpa)內(nèi) 徑(mm) (kn)j-553

18、39.712.19101.2306.223.78713.445315.34755.13.3.2表層套管強(qiáng)度校核浮力系數(shù)：=0.854 ； =116.67而，則，所以表層套管滿(mǎn)足抗拉強(qiáng)度要求。取每根套管的長(zhǎng)度為：；則表層套管共n=750/9.1=82.4根，取82根，不足長(zhǎng)度的用一短套管。3.3.3設(shè)計(jì)結(jié)果套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)表項(xiàng)目井 段(m)鋼級(jí)外徑(mm)壁厚(mm)均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗內(nèi)壓強(qiáng)度(mpa)抗擠 強(qiáng)度( mpa)內(nèi) 徑(mm) (kn)表層套管0-750j-55339.712.19101.2306.223.78713.445315.34755.1油層套管ii0-1300h

19、-40139.76.220.835921.44318.064127.3716.2油層套管i1300-1595j-55139.76.9923.07100.733.16427.855125.71103.2第4章 鉆柱設(shè)計(jì)4.1鉆鋌的設(shè)計(jì) 根據(jù)五茲和魯賓斯基理論得出：允許最小鉆鋌的最小外徑為：允許最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑 鉆頭直徑。 鉆鋌長(zhǎng)度取決于選定的鉆鋌尺寸與所需鉆鋌重量。4.1.1所需鉆鋌重量的計(jì)算公式所需鉆鋌重量=式中：安全系數(shù)為；浮力系數(shù)為，考慮最危險(xiǎn)狀態(tài)，選最小鉆井液密度，使浮力系數(shù)為最大。4.2鉆具組合4.2.1一開(kāi)鉆具組合當(dāng)使用尺寸為444.5mm鉆頭時(shí)，=180kn。選用鉆鋌

20、：nc 56-80外徑為 203.2mm，內(nèi)徑為71.40mm，長(zhǎng)度為9.1m，=2.19kn/m浮力系數(shù)：=0.866；所需鉆鋌重量為：m=259.8；則鉆鋌長(zhǎng)度為：=118.6；鉆鋌根數(shù)為：（根）；實(shí)際取根，則鉆鋌實(shí)際長(zhǎng)度為：；選用外徑為139.7mm，內(nèi)徑為121.4mm，鋼級(jí)為e級(jí)，按最小屈服強(qiáng)度計(jì)算的最小抗拉力；最小抗擠壓力為；的鉆桿。實(shí)際鉆桿長(zhǎng)度為：；所需鉆桿根數(shù)為：（根）；實(shí)際取根，則鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為：。4.2.2一開(kāi)鉆具的強(qiáng)度校核（1） 安全系數(shù)法：安全系數(shù)??；（2） 設(shè)計(jì)系數(shù)法：設(shè)計(jì)系數(shù)??；（3） 拉力余量法：拉力余量取mop=500kn；比較以上三種校核方法，可以看出按卡瓦擠

21、毀比值計(jì)算的最小，則鉆桿的許用長(zhǎng)度為 = =3428.4627.9；（4）抗擠強(qiáng)度校核：=；綜上所知，所選鉆桿鉆鋌滿(mǎn)足要求。4.2.3二開(kāi)鉆具組合當(dāng)使用尺寸為215.9mm鉆頭時(shí)，=50kn。選用鉆鋌：nc44-62（4if）外徑為158.80mm，內(nèi)徑為71.40mm，長(zhǎng)度為9.1m，=1.212kn/m浮力系數(shù)：=0.847；所需鉆鋌重量為：m=73.79；則鉆鋌長(zhǎng)度為：=60.88；鉆鋌根數(shù)為：（根）；實(shí)際取根，則鉆鋌實(shí)際長(zhǎng)度為：；選用外徑為127mm，內(nèi)徑為112mm，鋼級(jí)為e級(jí)，按最小屈服強(qiáng)度計(jì)算的最小抗拉力；最小抗擠壓力為；的鉆桿。實(shí)際鉆桿長(zhǎng)度為：；所需鉆桿根數(shù)為：根；實(shí)際取根，則

22、鉆桿實(shí)際長(zhǎng)度為：。4.2.4二開(kāi)鉆具的強(qiáng)度校核（1） 安全系數(shù)法：安全系數(shù)??；（2） 設(shè)計(jì)系數(shù)法：設(shè)計(jì)系數(shù)取；（3） 拉力余量法：拉力余量取mop=500kn；比較以上三種校核方法，可以看出按拉力余量法計(jì)算的最小，則鉆桿的許用長(zhǎng)度為 = =4224.07（m）1531.3（m）；（4）抗擠強(qiáng)度校核：=綜上所知，所選鉆桿鉆鋌滿(mǎn)足要求。4.3設(shè)計(jì)結(jié)果鉆具組合設(shè)計(jì)表項(xiàng)目鉆頭尺寸（mm）鉆鋌鉆桿型號(hào)外徑（mm）內(nèi)徑（mm）長(zhǎng)度（mm）鋼級(jí)外徑（mm）內(nèi)徑（mm）長(zhǎng)度（mm）一開(kāi)444.5nc 56-80203.271.40127.4e級(jí)139.7121.4627.9二開(kāi)215.9nc44-62（4if

23、）158.871.463.7e級(jí)127108.61531.3第5章 鉆井液設(shè)計(jì)5.1所需鉆井液體積及相關(guān)公式所需鉆井液體積=井筒內(nèi)鉆井液體積+地面循環(huán)量+損耗量 （5-1）其中：井筒內(nèi)鉆井液體積為 （5-2）式中：為第i段井徑，為第i段井眼長(zhǎng)度；地面循環(huán)量為：15鉆機(jī)為100，30鉆機(jī)為120,40鉆機(jī)為140； 損耗量為： （5-3）原漿體積為 （5-4）粘土的質(zhì)量與水體積的關(guān)系為 （5-6）查取資料知：，。5.2井筒內(nèi)鉆井液體積計(jì)算一次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積為；二次開(kāi)鉆井筒內(nèi)鉆井液體積為；選用30鉆機(jī)，則地面循環(huán)量為120；損耗量為：=則，實(shí)際取?，F(xiàn)將，代入公式（5-5）及（5-6）中有解得

24、：，。5.3鉆井液密度轉(zhuǎn)換5.3.1密度轉(zhuǎn)換公式 （5-7）式中：為需要調(diào)整到的鉆井液密度，；、分別為土與水的質(zhì)量，kg；為需要的重晶石質(zhì)量，kg；為原漿體積，；5.3.2加入重晶石的質(zhì)量（1）第一次需要將鉆井液密度調(diào)整到將數(shù)據(jù)代入公式(5-7)則：由此解得。（2）第二次需要將鉆井液密度調(diào)整到將數(shù)據(jù)代入公式(5-7)則：由此解得，即第二次需再加重晶石106-57=49。5.4設(shè)計(jì)結(jié)果鉆井液設(shè)計(jì)參數(shù)表項(xiàng) 目泥漿密度 ()重晶石用量 (t)一 開(kāi)1.1557二 開(kāi)1.15649第6章 鉆井水力參數(shù)設(shè)計(jì)泵組所提供的水力能量，一部分消耗于沿程損失，一部分為鉆頭所利用。一般情況在軟到中軟地層采用最大沖擊

25、力工作方式，在硬地層采用最大水馬力工作方式。因此，在表層套管段，采用最大沖擊力的工作方式，在油層套管段采用最大水馬力（最大水功率）工作方式。6.1水力參數(shù)相關(guān)公式 （6-1） （6-1） （6-2） （6-3）6.1.1最大沖擊力工作方式相關(guān)公式第一臨界井深為 （6-4）第二臨界井深為 （6-5）當(dāng)時(shí)最優(yōu)噴嘴直徑為 （6-6）當(dāng)時(shí)最優(yōu)噴嘴直徑為 （6-7）當(dāng)時(shí)最優(yōu)噴嘴直徑為 （6-8）當(dāng)時(shí)最大射流力為 （6-9）當(dāng)時(shí)最大射流力為 （6-10）6.1.2最大水功率工作方式相關(guān)公式第一臨界井深為 （6-11）第二臨界井深為 （6-12）當(dāng)時(shí)最優(yōu)噴嘴直徑為 （6-13）當(dāng)時(shí)最優(yōu)噴嘴直徑為 （6-14

26、）當(dāng)時(shí)最優(yōu)噴嘴直徑為 （6-15）當(dāng)時(shí)最大水功率為 （6-16）當(dāng)時(shí)最大水功率為 （6-17）最優(yōu)排量為 （6-18）式中：為鉆井液塑性粘度 ，；為鉆桿內(nèi)徑，cm；為井眼直徑，相當(dāng)于井段所用鉆頭直徑，cm；為鉆桿外徑，cm；為鉆鋌外徑，cm；b為常數(shù)，內(nèi)平鉆桿，貫眼鉆桿；、分別為鉆鋌、鉆桿長(zhǎng)度，m；、分別為地面管匯、鉆鋌內(nèi)外的壓耗系數(shù)；、分別為額定排量、攜巖所需的最小排量，；為額定泵壓，mpa；c為噴嘴流量系數(shù)，無(wú)因次；為噴嘴的當(dāng)量直徑，cm；、分別為額定泵功率、泵壓，kw、mpa；d為井深，m。6.1.3水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)確定最小排量巖屑舉升效率為 （6-19）式中：為巖屑舉升效率，無(wú)因次，要

27、求；為巖屑在環(huán)空的實(shí)際上返速度，m/s；為鉆井液在環(huán)空的平均上返速度，m/s。 （6-20） （6-21） （6-22） （6-23）式中：為巖屑在鉆井液中的下滑速度，m/s；為巖屑直徑，cm；為巖屑密度，；為鉆井液有效粘度，；k為鉆井液稠度系數(shù)，；n為鉆井液流性指數(shù)，無(wú)因次；為鉆井液密度，。6.2泵的選擇查鄰井水力參數(shù)資料及鉆井參數(shù)知：井號(hào)井段（m）泵壓（mpa）排量(l/s)永樂(lè)區(qū)塊0-80017.9835-38永樂(lè)區(qū)塊800-162012.6435-38泵的選擇如下：井號(hào)井段(m)泵型缸套直徑(mm)額定泵壓(mpa)額定功率(kw)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)理論排量(l/s)sj00650-

28、750一臺(tái)sl 3nb-1300a21956140038.75sj00650-1600一臺(tái) sl 3nb-1000a14.5735.5130040.346.3相關(guān)參數(shù)計(jì)算6.3.1表層套管段（0-750m） =0.0000017=0.002538=0.00339將m=0.0000017，=0.002538，a=0.0039代入公式（6-4）中得第一臨界井深為=7004>750=0.04699最大射流力為 =8.4將=0.5，k=0.2，=0.6cm，=2.52，n=0.7，=1.15，=44.45cm，=13.97cm代入公式（6-19）、（6-20）、（6-21）中可解得=0.145。

29、則攜巖所需的最小排量=20.3<即所選泵滿(mǎn)足要求。因?yàn)?，故最?yōu)噴嘴直徑 = =1.695采用三個(gè)相同直徑的噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑為=0.979。6.3.2油層套管段（0-1300m）=0.00000412=0.00159=0.002398則第一臨界井深為=1036<1600現(xiàn)將=0.5，k=0.3，=0.6cm，=2.52，n=0.7，=1.25，=21.59cm，=12.7cm代入公式（6-19）、（6-20）、（6-21）中可解得=0.9594。則攜巖所需的最小排量為=22.969<即所選泵滿(mǎn)足要求。則第二臨界井深為為 =3877因所以最優(yōu)排量為 =34.165則水功率為

30、= =318.468因，故最優(yōu)噴嘴直徑為 =1.906采用三個(gè)相同直徑的噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑為=1.1004。第7章 注水泥設(shè)計(jì)7.1水泥漿的用量7.1.1所需水泥漿體積的計(jì)算公式 （7-1）式中：為水泥塞深度，15m ；為井眼口袋高度，5m ；l為設(shè)計(jì)封填水泥長(zhǎng)度，m ；為第i次開(kāi)鉆鉆頭尺寸，m ；為自外向里第i層套管的外徑，m ；為第i層套管的內(nèi)徑，m ；為修正系數(shù)，1.1。7.1.2水泥漿體積的計(jì)算（1）封固表層套管水泥漿體積的計(jì)算將=444.5mm，=339.71mm，l=750m，=315.3mm，=15m ，=5m代入公式（7-1）中有 = =55.2（）則封固表層套管水泥漿體積為

31、。（2）封油層套管水泥漿體積的計(jì)算1）封固0-1300m油層套管水泥漿體積的計(jì)算將=215.9mm，=139.7mm，l=1300m，=127.3mm，=15m ，=5m代入公式（7-1）中有 = =30.8（）2）封固1300-1600m油層套管水泥漿體積的計(jì)算將=215.9mm，=139.7mm，l=300m，=125.7mm，=15m ，=5m代入公式（7-1）中有 = =7.4（）則封固油層套管水泥漿體積為。7.2所需干水泥的用量7.2.1所需干水泥的質(zhì)量的計(jì)算公式配制1的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量 （7-2）式中：為水泥灰的密度，3.15；為水的密度，1.0；m為水灰比，0.44（g級(jí)水

32、泥）；7.2.2干水泥質(zhì)量的計(jì)算（1） 封固表層套管所需干水泥的質(zhì)量為（2） 封固油層套管所需干水泥的質(zhì)量7.3所需清水的體積的計(jì)算7.3.1所需清水的體積計(jì)算公式 （7-3）式中：m為水灰比，0.44（g級(jí)水泥）；為水密度，1.0；為干水泥質(zhì)量，kg；7.3.2清水體積的計(jì)算（1）封固表層套管所需清水的量：固井時(shí)儲(chǔ)備清水的體積為：20；（2）封固油層套管所需清水的量： 固井時(shí)儲(chǔ)備清水的體積為：40；7.4頂替排量的計(jì)算（1） 表層：井徑444.5mm，套管外徑339.71mm，鉆井液返速2.23m/s；（2） 油層：井徑215.9mm，套管外徑139.7mm，鉆井液返速2.23m/s；7.5

33、頂替容積的計(jì)算（1）表層：內(nèi)徑為315.3mm套管；（2）油層：0-1300m內(nèi)徑為127.3mm套管，1300-1600m內(nèi)徑為125.7mm套管；7.6防凝時(shí)間的計(jì)算7.6.1表層防凝時(shí)間計(jì)算（1）水泥頂替鉆井液的時(shí)間為 （2）鉆井液頂替水泥的時(shí)間為 （3）封固表層套管所用時(shí)間和防凝時(shí)間 封固時(shí)間為 防凝時(shí)間為 7.6.2油層防凝時(shí)間計(jì)算（1）水泥頂替鉆井液的時(shí)間為 （2）鉆井液頂替水泥的時(shí)間為 （3）封固油層套管所用時(shí)間和防凝時(shí)間 封固時(shí)間為 防凝時(shí)間為 7.7設(shè)計(jì)結(jié)果注水泥設(shè)計(jì)參數(shù)表項(xiàng)目頂替排量（）水泥漿體積（）頂替容積（）防凝時(shí)間（min）干水泥質(zhì)量（t）表層158.2455.258.5321.4580.2油層52.1838.220.2634.9555.5第8章 設(shè)計(jì)結(jié)果表8-1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表井號(hào)項(xiàng)目井深（m）鉆頭尺寸（mm）套管外徑（mm）下入深度（m）sj0065表層套管755444.5339.7750sj0065油層套管1600215.9139.71595表8-2套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)表項(xiàng)目井段(m)鋼級(jí)外徑(mm)壁厚(mm)均重(kg/m)抗拉強(qiáng)度(t)抗內(nèi)壓強(qiáng)度(mpa)抗擠強(qiáng)度( mpa)內(nèi)徑(mm)(kn)表層套管0-750j-55339.712.19101.2306