東北石油大學(xué)-石油工程-鉆井工程課程設(shè)計(jì)

1、東北石油大學(xué)石油工程鉆井工程課程設(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 專業(yè)班級 油工10-3班 學(xué)生姓名 張 皖 學(xué)生學(xué)號 10011312 指導(dǎo)教師 陳濤平 2013年7月18日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程 ： 石油工程課程設(shè)計(jì) 題目 ： 鉆井工程設(shè)計(jì)專業(yè) ： 石油工程 姓名： 張皖 學(xué)號： 10011312 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：要求學(xué)生選擇一

2、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、語言流暢、書寫規(guī)范、論據(jù)充分、說服力強(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（甲方）編寫組，鉆井手冊，石油工程出版社，1990完成期限 2014年6月10日 指導(dǎo)教師 陳濤平 專業(yè)負(fù)責(zé)人 陳濤平

3、2014 年 6 月 10 日目 錄前 言1第1章 設(shè)計(jì)資料的收集2 2 1.2 鄰井基本參數(shù)2第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6 6 7 9第3章 套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)10 10 3.2表層套管柱設(shè)計(jì)10 15 18 20第4章 鉆柱設(shè)計(jì)21212127第5章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計(jì)28282943第6章 注水泥設(shè)計(jì)4545485960第7章 鉆井液設(shè)計(jì)61616164體系設(shè)計(jì)64第8章 設(shè)計(jì)結(jié)果65參考文獻(xiàn)67附錄68前 言鉆井是石油、天然氣勘探開發(fā)的主要手段。鉆井工程質(zhì)量的優(yōu)劣和鉆井速度的快慢，直接關(guān)系到鉆井成本的高低、油田勘探開發(fā)的綜合經(jīng)濟(jì)利益以及石油發(fā)展速度。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

4、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?？茖W(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)主要考慮滿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

5、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，使鉆井周期最短；鉆下部高壓地層時(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、套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)；3、鉆柱設(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。第1章 設(shè)計(jì)資料的收集1.1 預(yù)設(shè)計(jì)井基本參數(shù)井號 SJ0068井別 預(yù)探井 坐標(biāo) 21648540,5037289設(shè)計(jì)井深

6、1920 井口海拔 0目的層位 S,P,G完井層位 青23段 地理位置 升南、宋芳屯構(gòu)造位置 齊家-古龍坳陷龍虎泡構(gòu)造 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 （1）證實(shí)該目的層是否為構(gòu)造類型油氣藏，以及巖性因素對油氣藏影響程度。（2）查明該區(qū)的油氣情況。（3）查明該區(qū)的儲(chǔ)層特性1.2 鄰井基本參數(shù)1井身結(jié)構(gòu)井號 項(xiàng)目 鉆頭尺寸(mm)下深(m) 套管尺寸(mm) 泥漿密度(g/cm3) 井深 龍虎泡2導(dǎo)管25030339535龍虎泡2油層21518951391.2919002地層壓力井號 井段（m）地層壓力(g/cm3)

7、破裂壓力(g/cm3) 龍虎泡201502龍虎泡21504001.6龍虎泡24007001.261.62龍虎泡27009001.271.65龍虎泡290012001.31.67龍虎泡2120014001.321.67龍虎泡2140017001.351.72龍虎泡21700-19001.391.733鉆具組合井號 井段（m） 鉆頭外徑(mm) 密度(g/cm3) 鉆具組合 龍虎泡2-19002151.29214穩(wěn)定器178短鉆鋌214穩(wěn)定器1789214穩(wěn)定器+17827+214穩(wěn)定器+17895+15926續(xù)表4鉆井液性能井號 地質(zhì)年代 井段(m) 鉆井液類型 密度(g/cm3) 漏斗粘度(s

8、) pH值 靜切力(Pa) 塑性粘度屈服值(Pa) N值 K值 失水(API) 龍虎泡2嫩3段-第四系0-1100復(fù)合離子鉆井液1.05-22-30-龍虎泡2嫩1段-嫩3段1100-1500復(fù)合離子鉆井液1.2-1.2530-358-91-218-289-120.70.2-0.31-5龍虎泡2青2-3-嫩1段1500-1900復(fù)合離子鉆井液1.27-935-408-925-2812-140.55-0.650.3-0.41-45 水力參數(shù)井號 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（kW） 比水功率(%

9、) 上返速度(m/s) 功率利用率(%) 龍虎泡22150-10001.75149483138龍虎泡22151000-19001122938續(xù)表6鉆井參數(shù)井號 井段(m) 鉆頭尺寸(mm) 鉆頭類型 生產(chǎn)廠 噴嘴組合 鉆壓(kN) 轉(zhuǎn)速(rpm) 排量(l/s) 泥漿密度(g/cm3) 龍虎泡20-10002153B大慶10+10+10160-180195-20030-35龍虎泡21000-1900215FM282D大港10+10+10+1030-50195-20030-351.25-1.29井號 套管類型 套管層位 井段(m) 外徑(mm) 鋼級 段重(t) 長度(m) 壁厚(mm) 累重(

10、t) 抗拉系數(shù) 抗擠系數(shù) 龍虎泡2常規(guī)油層0-10139J-5510龍虎泡2常規(guī)常規(guī)油層10-1350139J-551340龍虎泡2常規(guī)常規(guī)油層1350-1895139J-55545龍虎泡2常規(guī)常規(guī)表層0-210339J-55210井號 套管層位 固井密度要求(g/cm3) 上返深度(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 注水泥量(袋) 外加劑品種 外加劑量(kg) 龍虎泡2油層913000G級5620第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 鉆井液的壓力體系圖2-1 地層壓力與地層破裂壓力剖面圖 最大鉆井液密度 (2-1)式中: 為某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿

11、密度，； 為該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度，； 36。發(fā)生井涌情況 （2-2）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，??；為地層壓裂安全系數(shù)，用當(dāng)量鉆井液密度表示，??；為發(fā)生井涌時(shí)的井涌允量，取。 校核各層套管下到初選點(diǎn)時(shí)是否會(huì)發(fā)生壓差卡套 (2-3)式中：為實(shí)際井內(nèi)最大靜止壓差，；為該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度等效密度，；為該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力所對應(yīng)的井 深，。為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取12 MPa。 2.2 井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 套管層次的確定查表知最大地層壓力

12、梯度的當(dāng)量密度為1390kg/m3，位于1920m處。（1）中間套管下入深度初選點(diǎn) 取初選點(diǎn) 查地層破裂壓力梯度表得，且相近，因此取。（2）校核中間套管下入到初選點(diǎn)過程中是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管 由地層壓力梯度表查得,，。 ，所以不會(huì)發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計(jì)要求。（3）確定表層套管的下入深度H1 取初選點(diǎn)H1=200m時(shí) 由地層破裂壓力梯度表得，因此取H1=200m。校核中間套管下入到初選點(diǎn)過程中是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管 由地層壓力梯度表查得,，。 ，所以不會(huì)發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計(jì)要求。選擇再上層套管下入深度H0=60m 由地層破裂壓力梯度表得，且相近，因此取H0=60m。校核中間套管下入到初選點(diǎn)過程中

13、是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管 由地層壓力梯度表查得,，。 ，所以不會(huì)發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計(jì)要求。（4）油層套管下入深度校核油管下入到過程中是否會(huì)發(fā)生壓差卡套管 由地層壓力梯度表查得,，。 ，所以不會(huì)發(fā)生壓差卡鉆，滿足設(shè)計(jì)要求。 2.3 設(shè)計(jì)結(jié)果表2-1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表項(xiàng)目表層套管表層套管中間套管油層套管下深（m）602007001920第3章 套管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)3.1 套管柱設(shè)計(jì)計(jì)算的相關(guān)公式1. 某井段的最大外擠壓力 （3-1）式中：為套管柱所受外擠壓力，Mpa； 為該井段所用泥漿的最大密度，； 計(jì)算點(diǎn)井深，m。2. 某段鋼級套管的最大下入深度 （3-2）式中：為某段鋼級套管抗外擠強(qiáng)度，MPa； 為抗外

14、擠安全系數(shù)，取1.125。3. 套管浮力系數(shù) （3-3）式中：。4. 安全系數(shù)抗拉安全系數(shù) （3-4）3.2 表層套管柱設(shè)計(jì) 按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管由公式3-1可知最大外擠壓力為： 查鉆井工具手冊表5-46選擇第一段套管表5-46 第一段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）J-55109911214實(shí)際抗擠安全系數(shù) 確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長度1. 查鉆井工具手冊表5-46選擇第二段套管表5-46第二段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（

15、MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）K-55230.9106311103由公式3-2可知第二段套管下入深度為實(shí)際取1730m，則第一段套管使用長度為2. 第一段套管抗拉安全系數(shù)校核、第二段套管抗擠安全系數(shù)校核浮力系數(shù) ： 抗拉安全系數(shù)為：抗拉滿足要求。第二段抗擠安全系數(shù)滿足抗擠要求?？紤]應(yīng)力偶合： 故滿足雙向校核。 確定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用長度1. 查鉆井工具手冊表5-46選擇第三段套管表5-46第三段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）J-55765988第三段套管下入深度為m，實(shí)際取1330m，則第

16、二段套管使用長度為。2. 第二段套管抗拉安全系數(shù)校核、第三段套管抗擠安全系數(shù)校核。 第二段套管抗拉安全系數(shù)：滿足抗拉要求。第三段抗擠安全系數(shù)： 滿足抗擠要求?？紤]應(yīng)力偶合 故滿足強(qiáng)度校核由所選的剛才已經(jīng)是下的最小強(qiáng)度鋼材，故選到J-55為止第三段抗拉強(qiáng)度校核3.2.4 井口抗內(nèi)壓強(qiáng)度計(jì)算，故滿足強(qiáng)度要求 油層套管設(shè)計(jì)結(jié)果表3-5 油層套管設(shè)計(jì)參數(shù)井號套管類型井段（m）鋼級外徑（m）壁厚（mm）長度（m）抗拉安全系數(shù)抗擠安全系數(shù)SJ0068常規(guī)0-1330J-551330SJ0068常規(guī)1330-1730K-55400SJ0068常規(guī)1730-1920J-55190 按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇

17、第一段套管由公式3-1可知最大外擠壓力為 查鉆井工藝手冊表3-8選擇第一段套管表3-6 第一段套管鋼級選鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）H-40244.51308221824實(shí)際抗擠安全系數(shù) 確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長度1. 查鉆井工藝手冊表3-8選擇第二段套管表3-7 第二段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）H-4011291624由公式3-2可知第二段套管下入深度為，實(shí)際取640m，則第一段套管使用長度為2. 第一段套管抗拉

18、安全系數(shù)校核、第二段套管抗擠安全系數(shù)校核。浮力系數(shù)，凈重，浮重。第一段套管頂部受到的拉伸載荷為，抗拉安全系數(shù)為,抗拉滿足要求。第二段抗擠安全系數(shù) 滿足抗擠要求。考慮應(yīng)力偶合： 故滿足雙向校核。由于沒有更低鋼級的套管，故不再更換套管。第二段抗拉安全強(qiáng)度校核凈重 ，故滿足內(nèi)壓強(qiáng)度。 中間套管設(shè)計(jì)結(jié)果表39 中間套管設(shè)計(jì)參數(shù)井號套管類型井段（m）鋼級外徑（m）壁厚（mm）長度（m）抗拉安全系數(shù)抗擠安全系數(shù)SJ0068常規(guī)0-640H-40640SJ0068常規(guī)640-700H-4060按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管由公式3-1可知最大外擠壓力為 查鉆井工藝手冊表3-8選擇第一段套管表3-10

19、 第一段套管鋼級選鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）H-401432322406實(shí)際抗擠安全系數(shù)假設(shè)設(shè)計(jì)到井口 抗拉安全系數(shù)滿足抗拉要求?？箖?nèi)壓校核：查鉆井工藝手冊表3-8，第三段套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度為抗內(nèi)壓安全系數(shù) 滿足抗內(nèi)壓要求。3.4.2按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管由公式3-1可知最大外擠壓力為 查鉆井工藝手冊表3-8選擇第一段套管表3-10 第一段套管鋼級選鋼級外徑（mm）壁厚 （mm）均重（N/m）抗拉強(qiáng)度（kN）抗擠強(qiáng)度（MPa）內(nèi)徑（mm）ss（kN）H-4019533274實(shí)際抗擠安全系數(shù)假設(shè)設(shè)計(jì)到井口 抗

20、拉安全系數(shù)滿足抗拉要求?？箖?nèi)壓校核：查鉆井工藝手冊表3-8，第三段套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度為抗內(nèi)壓安全系數(shù) 滿足抗內(nèi)壓要求。3.5 套管柱設(shè)計(jì)結(jié)果表3-12 套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)表井號套管類型套管層位井段（m）鋼級外徑（m）壁厚（mm）長度（m）SJ0068常規(guī)表層0-60H-4060SJ0068常規(guī)中間0-200H-40338.38200SJ0068常規(guī)中間0-640H-40640SJ0068常規(guī)中間640-700H-40700SJ0068常規(guī)油層0-1330J-551330SJ0068常規(guī)油層1330-1730K-55400SJ0068常規(guī)油層1730-1920J-55190第4章 鉆柱設(shè)計(jì)4.1 鉆柱設(shè)

21、計(jì)原理4.1.1 所需鉆鋌長度的計(jì)算公式 （4-1）式中：為所需鉆鋌長度，；為安全系數(shù)，一般取=1.15-1.25；為設(shè)計(jì)的最大鉆壓，；為每米鉆鋌在空氣中的重力，;為浮力系數(shù)；為井斜角度數(shù)，直井時(shí)；鉆柱所受拉力為 （4-2）式中：為鉆柱所受拉力，；為鉆鋌長度，；為每米鉆鋌在空氣中的重力，；為鉆桿長度，；為每米鉆桿在空氣中的重力，；4.2 鉆柱的設(shè)計(jì)4.2.1 一次開鉆鉆柱組合0-60井段1. 鉆鋌長度的確定允許最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑2mm查鉆井工具手冊選擇鉆鋌,鉆鋌外徑2mm，內(nèi)徑7mm，均重qckg/m。此時(shí)，最大鉆壓，SN 則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為。從而實(shí)際用2根鉆鋌，鉆

22、鋌實(shí)際度為。2. 鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井工具手冊選擇鉆桿，鉆桿外徑127mm，內(nèi)徑108.6mm，均重,鋼級E級，鉆桿抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù)為鉆桿長度根數(shù)，實(shí)際取4根。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：取拉力余量MOP=250KN 比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的值最小，作為抗拉安全強(qiáng)度Fa=Fa2KN。則鉆桿許用長度為鉆桿長度 根數(shù)，實(shí)際取4根Lp=4。 4.2.2 二次開鉆鉆具組合60-200井段1鉆鋌長度的確定允許最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑2查鉆井工具手冊選擇鉆鋌,鉆鋌外徑2mm，內(nèi)徑7mm，均重qc=445.5kg/m。此時(shí)，最大鉆壓Wm

23、ax=15t，SN 則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為。從而實(shí)際用5根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際度為。2. 鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井工具手冊選擇鉆桿，鉆桿外徑127mm，內(nèi)徑108.6mm，均重,鋼級E級，鉆桿抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù)為鉆桿長度根數(shù)，實(shí)際取16根。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：取拉力余量MOP=250KN 比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的值最小，作為抗拉安全強(qiáng)度Fa=Fa2。則鉆桿許用長度為鉆桿長度 根數(shù)，實(shí)際取16根Lp=169.15=。 200-700m井段1鉆鋌長度的確定允許最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑2查鉆井工具手冊選擇鉆鋌,鉆鋌外徑mm，內(nèi)徑7

24、mm，均重qc=321.8kg/m。此時(shí)，最大鉆壓Wmax=15t，SN 則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為。從而實(shí)際用8根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際度為。2. 鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井工具手冊選擇鉆桿，鉆桿外徑127mm，內(nèi)徑108.6mm，均重,鋼級E級，鉆桿抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù)為鉆桿長度根數(shù)，實(shí)際取68根。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：取拉力余量MOP=250KN 比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的值最小，作為抗拉安全強(qiáng)度Fa=Fa2。則鉆桿許用長度為鉆桿長度 根數(shù)，實(shí)際取68根Lp=689.15=6m。 4.2.3 三次開鉆鉆具組合700-1920井段1鉆鋌長度的確定允許

25、最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑2查鉆井工具手冊選擇鉆鋌,鉆鋌外徑1mm，內(nèi)徑mm，均重qc=kg/m。此時(shí)，最大鉆壓Wmax=15t，SN 則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為。從而實(shí)際用16根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際度為。2. 鉆桿長度計(jì)算及安全校核查鉆井工具手冊選擇鉆桿，鉆桿外徑127mm，內(nèi)徑108.6mm，均重,鋼級E級，鉆桿抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù)為鉆桿長度根數(shù)，實(shí)際取193根。計(jì)算最大安全靜拉載荷為： 安全系數(shù)法 設(shè)計(jì)系數(shù)法： 拉力余量法：取拉力余量MOP=250KN 比較三種安全校核知設(shè)計(jì)系數(shù)法計(jì)算的值最小，作為抗拉安全強(qiáng)度Fa=Fa2。則鉆桿許用長度為鉆桿長度 根數(shù)，實(shí)際取193根實(shí)際鉆桿長Lp

26、=1939.15=m4.3 鉆柱設(shè)計(jì)結(jié)果 表41 鉆柱設(shè)計(jì)結(jié)果項(xiàng)目井段（m）鉆頭尺寸（mm）鉆鋌外徑mm）鉆鋌長度（m）鉆桿外徑（mm）鉆桿長度（m）一開0-605082127二開60-2002127二開200-7001276三開700-1920200127 第5章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計(jì)5.1 鉆井水力參數(shù)的計(jì)算公式5.1.1 確定最小排量 （5-1）式中：Va為最低環(huán)空返速，m/s； 分別為井徑和鉆柱外徑，cm； Qa為攜巖屑的最小排量，L/s。5.1.2 獲得最大鉆頭水功率時(shí)臨界井深計(jì)算公式1. 第一臨界井深 （5-2）式中：為泵的額定壓力，； 為額定排量，； 和為相關(guān)系數(shù)。2. 第二臨界井

27、深 （5-3）式中：為使巖屑上返的最小泵排量，；5.1.3 有關(guān)壓耗系數(shù)計(jì)算公式 （5-4） （5-5） （5-6） （5-7） （5-8） 式中：為鉆井液密度,； 為鉆井液塑性粘度,； 和分別為地面高壓管線、立管、水龍帶、方 鉆桿的長度和內(nèi)徑，長度單位為m，內(nèi)徑單位為cm。 為鉆桿總長度,； 為常數(shù)，內(nèi)平鉆桿?。?為鉆桿內(nèi)徑,； 為鉆桿外徑,； 為井徑,； L為鉆鋌長度，； 為鉆鋌外徑,； 為鉆鋌內(nèi)徑,；5.2 水力參數(shù)計(jì)算5.2.1 一開水力參數(shù)設(shè)計(jì) 查得的已知參數(shù)： ，, dc=2 dcicm， dh，Lc， ，L1m，L2=m,L3=，L4，d1=cm d2cm,d3cm,d4=cm

28、1. 確定最小排量、最大允許排量及選泵： 已知 環(huán)空最小返速,最大返速。 最小排量： 最大排量： 選擇缸套直徑為的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵4臺(tái)并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。2 . 有關(guān)參數(shù)計(jì)算由公式（5-4）可知 =由公式（5-6）可知 由公式（5-7）可知 由公式（5-8）可知 第一臨界井深： 第二臨界井深： 第一臨界井深在地面，第二臨界井深在0-60m井段之下試算選SL3NB-1300A泵缸套直徑180柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為1400rpm，3臺(tái)并聯(lián)使用，這時(shí)的排量為340.34=L/s =因此在0-60m段使用SL3NB-1300A泵缸套直徑180柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為1400rpm，3臺(tái)并

29、聯(lián)使用，最優(yōu)排量 Qop=121.02L/s。鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 5.2.2 二開水力參數(shù)設(shè)計(jì)60-200m井段查得已知參數(shù)：，, dc=2 dcicm， dhcm，Lcm， ，L1m，L2=m,L3=，L4，d1m d2m,d3m,d4m 1.確定最小排量、最大允許排量及選泵： 已知 環(huán)空最小返速,最大返速。 最小排量： 最大排量： 選擇缸套直徑為180轉(zhuǎn)速為1500rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。2 . 有關(guān)參數(shù)計(jì)算由公式（5-4）可知 =由公式（5-6）可知 由公式（5-

30、7）可知 由公式（5-8）可知 第一臨界井深： 第二臨界井深： 60-110m井段，在第一臨界井深以上，因此， Qop=Qr。鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 200m在第二臨界井深以上，因此110-200m井段進(jìn)行分段試算選用缸套直徑為180轉(zhuǎn)速為1400rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為 故110m井段的最優(yōu)排量為QopL/s鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 選用缸套直徑為170轉(zhuǎn)速為1500rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并

31、聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為 故m井段的最優(yōu)排量為Qop鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 200-700m井段查得已知參數(shù)：，, dc=cm dcicm， dhcm，Lcm， ，L1m，L2=m,L3=，L4，d1m d2m,d3m,d4m 1.確定最小排量、最大允許排量及選泵： 已知 環(huán)空最小返速,最大返速。 最小排量： 最大排量： 選擇缸套直徑為180轉(zhuǎn)速為1200rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。2 . 有關(guān)參數(shù)計(jì)算由公式（5-4）可知 由公式（5-6）可知 由公式（5-7）可知

32、由公式（5-8）可知 第一臨界井深： 第二臨界井深： 因此200-295m井段的最優(yōu)排量Qop鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 295-700m采用試算的方法選擇缸套直徑為160轉(zhuǎn)速為1500rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。 故295-568m選缸套直徑為160轉(zhuǎn)速為1500rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，最優(yōu)排量為Qop選擇缸套直徑為160轉(zhuǎn)速為1400rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。 故568-648m選缸套直徑

33、為160轉(zhuǎn)速為1400rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，最優(yōu)排量為Qop鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 選擇缸套直徑為150轉(zhuǎn)速為1500rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。 故648-700m選缸套直徑為150轉(zhuǎn)速為1500rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵2臺(tái)并聯(lián)使用，最優(yōu)排量為Qop鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 5.2.3 三開水力參數(shù)設(shè)計(jì)查得已知參數(shù)：，, dc=1cm dcicm， dh=20cm，

34、Lcm， ，L1m，L2=m,L3=，L4，d1m d2m,d3m,d4m 1.確定最小排量、最大允許排量及選泵： 已知 環(huán)空最小返速,最大返速。 最小排量： 最大排量： 選擇缸套直徑為150轉(zhuǎn)速為1000rpm的型號為SL3NB1300A的鉆進(jìn)泵1臺(tái)因此額定排量為，額定泵壓為。2 . 有關(guān)參數(shù)計(jì)算由公式（5-4）可知 =8.65由公式（5-6）可知 由公式（5-7）可知 由公式（5-8）可知 第一臨界井深： 全井深度小于第一臨界井深，因此700-1920m段井的最優(yōu)排量為21.55L/s。鉆頭壓降 鉆頭水功率 比水功率 噴嘴當(dāng)量直徑： 若安裝三個(gè)等徑噴嘴，則每個(gè)噴嘴直徑： 5.3 泵的設(shè)計(jì)結(jié)果表5-1 泵的設(shè)計(jì)參數(shù)表井段（m）泵型鋼套直徑（mm）最大工作壓力（MPa）泵（沖/分）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）額定排量（L/s）0-603臺(tái)SL3NB-1300A18019112140060-1102臺(tái)SL3NB-1300A180191201500110-2臺(tái)SL3NB-1300/p>