井工程课程设计

1、井工程课程设计设计者_日期_西南石油学院成教院1井身结构设计根据给出的地层压力和破裂压力梯度曲线，用作图法设计的井身结构如下图。图中表层套管下深500米，技术套管下深1800米，油层套管下深3000米。校核各层套管是否会发生压差卡钻：（1）表层套管校核 mpa 安全；（2）技术套管胶合校核 mpa21.6安全;(3)油层套管校核 1，满足要求。抗内压强度: 井底最大内压力为 pbs=0.00981(1.45-1.05)500=1.96mpa， si=pbo/pbe=24.2/1.96=12.3，满足要求。抗拉强度校核: 井口有效拉力te53.575009.8/1000(1-1.25/7.88)

2、=226kn，抗拉强度t02015kn， 所以，sto2015/226=8.91.85，满足要求。(2) 技术套管 设计原始数据如下表井型油井下次最大钻井液密度1.55g/cm3岩石的波桑系数0.30井号t001下次最小钻井液密度1.20g/cm3下人总长1800m类型技术套管地层水密度1.05g/cm3掏空系数0.5尺寸177.8天然气相对0.55抗挤系数1.00下深1800m地层压力梯度0.0135mpa/m抗内压系数1.10水泥返高1800m上覆岩层压力梯度0.023mpa/m抗拉系数1.65固井时钻井液密度1.35g/cm3破裂压力梯度0.021mpa/m是否塑变地层否抗挤设计技术套管

3、 pce=0.00981(1.35-(1-0.5)1.20)1800=13.24mpa。选择技术套管性能参数如下表：直径177.8mm单位长度重量34.23kg/m钢级j-55抗挤强度22.54mpa扣型长圆扣抗内压强度30mpa壁厚8.05mm抗拉强度1516.8kn管体屈服强度1846kn sc22.54/13.24=1.7,满足要求。 校核套管抗拉强度 套管顶部有效拉力 te=.00981(1-1.35/7.8)34.231800=503kn， st=1516/503=3，满足要求。校核套管抗内压强度 底部有效内压pbe0.00981(1.55-1.05)1800=8.83mpa， si

4、=30/8.83=3.4,满足要求。(3) 生产套管 设计原始数据如下下表：井型油井下次最大钻井液密度1.55g/cm3岩石的波桑系数0.35井号t001完井泥浆密度1.25g/cm3套管下人总长3000m类型油层套管地层水密度1.05g/cm3掏空系数1.00尺寸127mm天然气相对密度0.55抗挤系数1.00下深3000m地层压力梯度0.015mpa/m抗内压系数1.00水泥返高3000m上覆岩层压力梯度0.023mpa/m抗拉系数1.80固井时钻井密度1.60g/cm3破裂压力梯度0.021mpa/m是否塑变地层否 抗挤设计第一段套管 根据有效外挤压力选择n80壁厚9.19mm套管，其强

5、度参数如下表 ： 127mm直径单位长度重量26.79kg/mn-80钢级抗挤强度73mpa长圆扣扣型抗内压强度69.9mpa9.19mm壁厚抗拉强度1761kn1877kn管体屈服强度 第一段套管抗挤系数为sc1=73/47=1.55，满足要求。第二套管选择j55壁厚7.52mm，其性能参数如下表直径127mm单位长度重量22.32kg/m钢级j-55抗挤强度38mpa扣型长圆扣抗内压强度39mpa壁厚7.52mm抗拉强度992kn管体屈服强度1072kn 按抗挤第二段套管下深 第一段套管下入长度为: 校核第一段套管抗拉强度 有效拉力 te1=(1-1.6/7.8).009880026.7=

6、166 kn。 抗拉系数 st1=1761/166=10.6，满足要求。校核第一段套管抗内压强度井底有效内压力 pbe1=.0098(1.5-1.05)3000=13.23mpa。第一段套管抗内压强度系数 ,满足要求. 校核第二段套管的抗内压强度 有效内压力为： 抗挤系数为。安全。 校核第二段套管的抗拉强度 有效拉力为 抗拉系数，安全。套管设计结果如下表：套管类型序号套管尺寸（mm）钢 级壁 厚（mm）段 重（t）累 重（t）井段（m）抗 挤系 数内压系数抗拉系数表层套管1244.5j-558.9426.78526.7850-5004.16512.38.9技术套管1177.8j-558.056

7、1.61461.6140-180013.23.43油层套管1127j-557.5217.85617.8560-8001.103.521.782127n-809.1921.43239.288800-30001.555.2810.63水力参数设计已知某井用216mm钻头，178mm钻铤150m，内径70mm,127m钻杆，内径100m，泥浆密度1.35g/cm3,塑性粘度15mpa.s,额定泵压20mpa,额定排量30l/s,井深3000m,环空返速0.67m/s.按500m分段设计水力参数.(1) 计算压力损失系数 (2) 计算最低环空流量(3)确定实际额定泵压和排量(4)选择水力设计方式 选择

8、最大水马力方式设计.a临界井深 b极限井深(5)分段设计水力参数a、 0-500米井段水力参数设计 因为,所以压力损失钻头压力降 喷嘴当量直径 喷射速度射流冲击力钻头水功率b、500-1000米井段水水力参数 因为10002767,所以 压力损失 钻头压力降 喷嘴当量直径 射流速度 射流冲击力 钻头水功率按照上述步骤继续设计1000-1500,1500-2000,2000-2500,2500-3000井段的水力参数,结果如下表.井段（米）泵压（兆帕）钻头尺寸（毫米）排量（升/秒）钻头压降(兆帕)钻头功率（千瓦）喷速（米/秒）冲击力（千牛）喷嘴直径（厘米）0-500182162716.84454

9、.68150.745.61.51500-1000182162715.684231455.41.541000-1500182162714.53901395.171.571500-2000182162713.353601344.991.62000-2500182162712.23291284.751.642500-30001821625.811.58298.8124.44.41.634压井参数设计1、设计原数据始 井深4500米；井眼直径216毫米；钻铤直径158.8毫米;钻铤内径57.2毫米;钻铤长度243米;钻杆长度4257米;钻杆直径127毫米;钻杆内径108毫米;泥浆密度1.4克/厘米3;

10、压井排量30升/秒;泥浆池增量5米3;关井立压3兆帕;关井套压5兆帕;初始循环压力14兆帕.2设计压井参数(1) 地层压力：mpa(2) 压井泥浆密度 (3)初始溢流长度 因为,所以(4)初始溢流密度 (5)初始循环立管总压力 (6)循环终了立管总压力 (7)压井排量为原钻井时的排量即.5注水泥设计1、 设计原始数据如下表:套管外径（cm）178上层套管内径（cm）221套管内径（cm）153水泥返深（m）500井眼直径（cm）216泥浆密度(g/cm3)14套管下深（m）3000水泥浆密度(g/cm3)185上层套管下深（m）1000水泥密度(g/cm3)312、计算注入水泥浆量因为: ，考虑附加量为25%，所以取3、注水泥时间 假设注入排量为25升/秒，则 （分）4、替入泥浆量 5、替入时间 （分）6、环空静压力 7、水泥浆等效密度 8、水泥及水量计算（1）水灰比 （2）1方水泥浆用水量 （3）1