毕业论文--石油工程钻井工程设计

1、家处石油丈曇课程筱针< <石油工程裸程殺计< 同縊井工程筱计# 院专曲班级曇望輕名禽/号5014指导教师2011弄 7月 15日东北石油大学课程设计任务书课程石油工程课程设计题目钻井工程设计专业石油工程姓名学号 5014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，最终确定岀钻井、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

2、) 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2011年6月27日2011年7月15日指导教师专业负责人2011年7月15日冃u 5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，

3、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

4、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，是钻井周期最短；钻下 部高雅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z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、钻具组合设计：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。3、钻井液体系；4、水力参数设 计；5、注水泥设计，钻井施工进度计划等儿个方面的基本设计内容。第1章 设计资料收集111预设计井基本参数112邻井基本参数1第2章 井身结构设计62.1钻井液的压力体系62.2井身结构的设计72.3设计结果9第3章

5、套管校核103.1计算的相关公式103.2套管设计与校核10第4章钻具设计144.1钻铤的设计144.2钻具的设计144.3设计结果18第5章钻井液设计195.1钻井液总体积的计算195.2相关质量的计算195.3钻井液密度的转换195.4设计结果20第6章水力参数设计216.1有关公式计算216.2水力参数计算216.3设计结果29第7章注水泥设计307.1水泥浆的用量307.2所需干水泥的用量317.3时间的计算327.4设计结果34第8章设计结果35参考文献38第1章设计资料收集1.1预设计井基本参数井号sj0042井别生产井坐标21786432,5032764设计井深2200井口海拔1

6、30目的层位f.y完井层位泉三段地理位置升南、宋芳屯构造位置三肇凹陷榆树林构造设计依据1.设计依据(1)1997年勘探方案审定纪要(2)本地区地震tl, t2构造 图。2.钻井目的(1)证实该目的层是否为构造类型油气藏，以及岩性因素对 油气藏彫响程度。(2)查明该区的油气情况。(3)查明该区的储层特性。1.2邻井基本参数1.2.1井身结构井号项目钻头尺寸(nrni)下深(m)套管尺寸(mm)泥浆密度(g/cm3)井深树39-更新25表层4441003391.05-1.15105树39-更新25技术31118002441.25-1.271805树39-更新25油层21521651391.85-1

7、.921701.2.2地层压力井号井段地层压力(g/cm3)破裂压力(g/cm3)树39更新250-103.81.5树39更新25103-500.91.55树39更新25500-900.951.57树39更新25900-1200.971.6树39更新251200-15001.031.7树39更新251500-18001.51.8树39更新251800-21701.62.041.2.3钻具组合井号井段钻头外径(mm)密度(g/cm3)钻具组合树39 更新250-1034441.05-1.150178x75 + 159x26树39 更新25103-18033111.25-1.27228 减震器 +

8、 0229x27 + 0203x54+0178x75+ 0159x27树39更新251803-21702151.85-1.90214 稳定器 + 0178x3+0214 稳定器 + 0178x9 + 6214 稳定器 + 6178 减震器 +(1)178x18 +214 稳定器+ 6178x90 + 159x261.2.4钻井液性能井 号地质年代井段(m)钻井液 类型密度(g/cm3)漏斗 粘度(s)ph 值静切 力(pa)塑性粘 度 (mpa s)屈服 值(pa)n值k值失水(api)树39- 更 新25四方台组第 四系0-103搬土1.05-1518-30-树39- 更 新25嫩2段.四方

9、台组103-1150复合离子1.1-1.230-408.5-9.5-28-234-12.6.75.21-5树39-更 新25泉4段.嫩1段1150-1803复合离子1.25-1.2730-458.5-91.5-320-3010-15.55-.7.41-4树39-更 新25泉3段. 泉4段1803-2170复合离子1.85-1.930-458.5-92-330-5015-20.55-.7,3-.51-41.2.5水力参数井号钻头尺 寸(mm)井段(m)泵压(mpa)钻头压 降 (mpa)坏空压 降 (mpa)冲击力(kn)喷射速 度(m/s)钻头水 功率 (%)比水功 率()上返速 度(m/s)

10、功率利 用率 (%)树39 更新254440-1037.576.76.815.761043112.3489.26树39 更新25311103-7008.816.67235.851013074.7675.76树39 更新25311700-140014.9411.293.658.481285637.8375.57树39- 更新253111400-180315.611.294.318.481285637.8372.35树39 更新252151803-217015.8212.563.275.471103138l1179.36126钻井参数井号井段(m)钻头 尺寸 (nim)钻头类型生产厂喷嘴组合钻压(

11、kn)转速(rpm)排量(1/s)泥浆密度 (g/cm3)树39- 更新250-103444x3a江汉14+14+1430-4065-7045-481.05-1.15树39- 更新25103-700311msk牡丹江11+11+11+11+1150-80195-20045-481.1-1.2树39- 更新25700-1400311j11江汉14+12.7+12.7230-24065-7048-521.25-1.27树39- 更新251400-1803311j22江汉14+12.7+12.7240-26065-7048-521.25-1.27树39- 更新251803-2170215j22江汉1

12、0+10+10160-18065-7024-261.85-1.91.2.7套管柱设计参数井号套管类型套管层 位井段(m)外径(mm)钢级段重(t)长度(m)壁厚(mm)累重(t)抗拉系数抗挤系数树39 更新25常规表层0-100339j-559.651008.118.1128.746.91树39更新25常规技术0-10244n-8011.0510.65100.983.71194.7树39- 更新25常规技术10-1160244j-5510.0311506&46100.332.341.13树39更新25常规技术1160-1470244n-8010.0331018.4539.82&

13、413树39 更新25常规技术1470-1800244n-8011.0533021.3621.3617.521.17树39 更新25常规油层0-1480139j-557.72148037.4451.232.1913树39 更新25常规油层1480-2030139n-807.7255013.9117.339.111.13树39 更新25常规油层2030-2165139p-1107.721353.423.4259.081.28128注水泥设计参数井号套管层位固井前 密度要 求(g/cn?)上返深 度(m)水泥塞面深度(m)水泥浆 密度(g/cm3)漏失量(m3)水泥品 种标号注水泥 量(袋)外加剂

14、 品种外加剂 量(kg)树39 更新25表层1.1501.85-1.90a级4090树39 更新25技术1.2701.85-1.90g级26040树39 更新25油层1.916001.85-1.90g级5340第2章井身结构设计2.1钻井液的压力体系当量密度/ (g/ cm3)地层压力破裂压力地层压力与地层破裂压力剖面图2.1.1 :大钻井液密度pmax = ppm ax + *厶】)式中：pnux为某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，g/cm3 ; ppmax为该井 段中所用地层孔隙压力梯度等效密度，g/cm3 ； sb为抽吸压力允许值的当量密度,取 0.024 g/cm。发生井涌情况pf

15、- pmax + % + * + qx sr(22)ni式中：为发生井涌时，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，g/cm3 : p为某井段钻进井段中所用的最大尸 pmax泥浆密度，g/cm3; sb为抽吸压力允许值的当量密度，取0.024g/cm3 ； sf为地层压裂安全系数，0.03； sr为发生井涌时的井涌允量，取0.05 g/cm3 o2.1.2校核各层套管下到初选点时是否会发生压差卡套p = 0.0098lxdpmin（ppmax +sb -ppmin）（2-3）式中：切为第n层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，mpa； q诚“为该 井段内最小地层

16、孔隙压力梯度等效密度，g/cm3 ；为避免发生压差卡套的许用压差，取12mpa；耳_为该井段内最小地层孔隙压力梯度的最 大深度，m o2.2井身结构的设计2.2.1套管层次的确定（1）中间套管下入深度初选点qi取初选点i）, = 1600mg c . dpmax gpf = ppmax + * + * + -x $k"21= 1.6 + 0.024 + 0.03 +x 0.051600= 1.722 （g/cm，）由图查得 pfl600 = 1.8g/cm' , p（ < pfl600 .ft相近，因此取 £）21 = 1600m , 乂套 管底部需留有5m的

17、口袋，因此屮间套管下入深度初选点为z）2i= 1595m o（2）表层套管的下入深度初选点q取初选点耳=1200m,°2 ,pfe = pp2 + sb+5f+ x5k= 1.5 + 0.024 + 0.03 +- x 0.051200=1.620 ( g/cm3 )由图查得pfl200 = 1.7g/cm3 , pfe<pfi200且相近'因此取>1 = 1200m ,因套管底 部需留有5m的口袋，因此取q=1195m。(3) 油层套管下入深度rd3 =2200-5 = 2195 ( m )(4) 校核中间套管下入到初选点2产1595m过程中是否会发生压差卡套管

18、由图查得，ppl6oo = 1-5 g/cm3 , ppmin = 0 97 g/cm - , dpmin = 1200m。pl = 0.0098 1 (几 + s|, - ppmin ) pmin=0.0098lx(1.5 + 0.024一0.97)x 1195 = 6.495 ( mpa )ap, < apn ,所以取 q= 1595m。(5) 验证表层套管下到d.= 1195m处是否会发生压差卡套管ap2 = 0.0098 l(pp_ 4-sb-ppmin)dpmin=0.00981 x(0.97 + 0.024-0.8)x103= 096 ( mpa )a/?2 < a/?

19、n ,所以取 dj = 1195m o(6) 验证油层套管下到z)3= 2195m处是否会发生压差卡套管= 0.0098 1 (/7pmax + sb - qpmin ) qmin=0.00981 x (1.6 + 0.024-1.5)x1595= 1.94 ( mpa )< a/;n ,所以取 d. = 2195m。2.3设计结果井身结构设计表项目表层套管中间套管油层套管下深(m)119515952195第3章套管校核3.1计算的相关公式3.1.1某井段的最大外挤压力pc =/7dxl0_3(3-1)式屮：q为该井段所用泥浆的最大密度，g/c*； »为某段钢级的下入深度，m；

20、3.1.2某段钢级套管的最大下入深度dn=%(3-2)pddxo式中：6。为某段钢级套管抗外挤强度，mpa ； s“为最小抗外挤安全系数，取1.125 ；3.1.3套管浮力系数心=1(3-3)ps式中：亿为某段所用钢材的密度，取7.85 g/cm3；3.1.4安全系数抗挤安全系数5c=1.125,抗拉安全系数5,=1.8o3.2套管设计与校核3.2.1油层套管(1) 最大外挤载荷ri = 0.0098 lpdd3sc= 0.00981x1.9x1.125x2195= 46.03 ( mpa )项h钢级外径(mm)内径(mm)均重(n/m)抗挤强度(mpa)抗拉强度(kn)屈服强度(kn)第一段

21、t-95139.7124.3248.1447.821352095第二段j-55139.7124.3248.1433.914631214表31油层套管参数表o2 =几2p夙33.9-1.9x0.00981x1.125=1616.68(m)d =l-d2 =2195-1616.68 = 578.32 ( m )2沁9.1=63.6，取 m = 64 根,则 dx =64x9.1 = 582.4 ( m )所以 d2 =2195-582.4 = 1612.6 ( m )1612.69.1= 177.2 (根力取 n2=77 (根)。(2) 校核第一段6= 2484 x582.4x| 1-'2

22、1i 7.85)xl0-3xl.8 = 1977kn0 = 1.9x0.00981x1612.6 = 30.06mpa30.06 x1062095x10= 4.6%字(0.13972 - 0.12432)查双向应力椭圆得企= 96%抗拉强度变为：crx = 2135x0.96 = 2049.6kn> 197.17kn ,符合要求。1.9第二段 az2 = 24&14x2195x 1-7.85；xl0-3xl.8 = 743.11kn<1463kn ,符合要求。322中间套管(1)最大外挤载荷pcl= 0.0098 lpdd2sc=0.00981 x 1.27 x l125

23、x 1595= 22.36(mpa)项目钢级外径(mm)内径(mm)均重(n/m)抗挤强度(mpa)抗拉强度(kn)屈服强度(kn)第一段c-75244.5222.4634.9425.745194190第二段c-95244.5224.4583.8822.947774840表32屮间套管参数表22.9pad-=.27x0；981xl.l25 =1633-84m-取。口d、=l - £>2 =1595-1200 = 395m-页= 43.4,取心44根贝 ijd, =44x9.1= 400.4mr =1595-400.4 = 1194.6m1194.69.1= 131.27 ,取

24、n2 =131 (根)。(2) 校核第一段(1 27 1,zl =634.94x400.4x1-xl0"3xl.8 = 383.58(kn)0 =1.27x 0.0098 lxll 94.6 = 14.88(mpa)第二段鱼_1488x"石一4190x1()3x(0.24452 -0.22242)查双向应力椭圆得企= 98%抗拉强度变为：crx= 4519x0.98 = 4428.62kn>383.58kn ,符合要求。1.27= 2.9%xl0-3xl.8 + 383.58= 1435.97kn<4777kn,符合要求。323表层套管(1) 最大外挤载荷= p

25、gs。= 0.00981x1.27x1195x1.125 = 16.75 (mpa)表33表层套管参数表钢级外径(mm)内径(mm)壁厚(mm)均重(n/m)抗拉强度(kn)抗挤轻度(mpa)c-75339.7313.613.061050.95710817.9(2)校核1 27 <7= 1050.95x1195x 1一- xl03 xl.8 = 1894.86kn<7108kn ,符合要求。 i 7.85 丿川=竺丄131.32,取n = 131根。9.1第4章钻具设计4.1钻铤的设计4丄1所需钻铤长度的计算公式(4-1)式中：&为所需钻铤长度，on sn为安全系数，一般取

26、sn = 1.15-1.25；比角为设计的最大钻压，kn； %为每米钻铤在空气中的重力，kn/m ; k,为浮力系 数；a为井斜角度数，直井时a = 0 ；4.1.2计算钻柱所受拉力的公式钻柱所受拉力为仏仏+厶知応（4-2）式中：p为钻柱所受拉力，kn；人为钻铤长度，m； %为每米钻铤在空气中的重力，kn/m ;厶卩为钻杆长度，m；知为每米钻杆在空气中的重力，kn/m ;4.2钻具的设计4.2.1 一次开钻钻具组合1钻铤长度的计算选钻铤：外径 203.2mm,内径 71.4mm,=2190n/m乂知：w=40kn ,1 27= 0.838,sn =1.2= 265(m)l _ wsn _40x

27、1.2c qckb 2.19x0.838n =警= 2.87,取心根sj-t =3x9= 27.3m2钻杆长度计算选钻杆:外径 139.7mm,内径 121.4mm, bp =319.7ln/m , e 级，®=194506kn"d =5&21mpa/¥9嘗5.06詡46.5嘶)(2) 卡瓦挤毁校核7蓝9x1945.06 亠5,x(kn) 一 501.52(3) 拉力余量校核f沁=0.9 代一 mop=0.9x 1945.06 - 400 = 1350.55(kn)钻杆长度为1151.68-2 19x27.3x0838031971x0.838= 4107.

28、9m> 1200m实际钻杆长度lp =1200-27.3 = 1172.7m因此罟心小取n”根3钻杆抗挤强度校核“外挤=0 00981x1.27x1172.7x 1.125=16.44mpa«rd ,符合要求。4.2.2二次开钻钻具组合1 1200m-1400m 井段（1）钻铤长度计算选钻铤：外径 203.2mm,内径 71.4mm,=2190n/m又知:w = 240kn ,1 27k.=l =0.838,=1.2b7.85-钻铤长度为,wsn240x1.2、_(、l =156.6(m)c qckb 2.19x0.838v 7n二空0 = 72,取 n = 18 根，则 l.

29、 =18x9.1 = 163.8m9°(2) 钻杆长度计算选钻杆：外径 139.7mm,内径 118.6mm, bp = 360.59n/m , e 级，巧=1945.06kn=58.21mpa09& _0.9xl945.065tl3= 1346.58(kn)（2）卡瓦挤毁校核09©s/00.9x1945.06l47= 1190.85(kn)（3）拉力余量校核锋3 = 0.9fy - mop=0.9x 1945.06 - 400 = 1350.55(kn)钻杆长度为= 2936.7m>1400m0.36059x0.8381190.85 - 2.19x163.8

30、x0.838因此钻杆实际长度lp =1400-163.8 = 1236.2mn二竺竺=门5 85 ,取n = 135根。 9(3) 钻杆抗挤强度校核"外挤=0.00981 x 1.27x 1236.2x 1.125= 17.325mpa<crd ,符合要求。2 1400m-1600m 井段（1）钻铤长度计算选钻铤：外径 203.2mm,内径 71.4mm, qc =2190n/m又知：w = 260kn,1 ?7kh= =0.838,=1.2b7.85“钻铤长度拓“二 260x1.2=169 6(m)c qckh 29x0.838' )“罟+64,取 49 根，则 =1

31、9x9,1 = 172.90.（2）钻杆长度计算选钻杆：外径 139.7mm,内径 118.6mm, bp =360.59n/m ,e 级,耳=194506knad=58-21mpa（1）安全系数校核你=学=驾严= i346.58（kn）（2）卡瓦挤毁校核0.9x1945.06l47= 1190.85(kn)（3）拉力余量校核坨3 = 0.9代-mop=0.9x 1945.06-400 = 1350.55(kn)钻杆长度为_ 119085-219xl729x0838 0.36059x0.838=288 l4m> 1600m因此钻杆实际长度lp=1600-172.9 = 1427.1m川=

32、空耳=156.82 ,取n = 156根。 9.1（3）钻杆抗挤强度校核外挤=0.00981x1.27x1427x 1.125=20.003mpa（7d，符合要求。4.2.3三次开钻钻具组合1钻铤长度的计算选钻铤：外径 171.5mm,内径 57.2 mm, qc =1577n/mi 75又知：w = 180kn, sg.2, = 1 = 0.78=s =180x1,21.577x0.78= 175.6(m)n 普取晴 20 根,则 9.1x20 = 182,2钻杆长度计算1760.13kn选钻杆：外径 127mm,内径 112mm, qbp =237.73n/m , e 级，fyctd=6&

33、amp;96mpa（1）安全系数校核"空 0.9x1760.13畑(kn)s1.3打=竺 j 0.9x1760.13 =山5.网kn) 6/01.42(3)拉力余量校核代 3 = 0.9 代一 mop=0.9 x 1760.13-400 = 1184.28 (kn)钻杆长度为1115.68 - 1.577x182x0.780.23773x0.78=4809.43m>2200m钻杆实际长度lp =2200-182 = 2018mn =细 = 221.76,取 n = 22根。93钻杆抗挤强度校核外挤=0.00981 x 1.75x 2018x 1.125=38.97mpa<

34、(td ,符合要求。4.3设计结果钻具组合设计表项目钻铤外径(mm)钻铤长度(m)钻杆外径(mm)钻杆长度w)一开203.227.3139.71172.7二开203.2172.9139.71427.1三开171.51821272018第5章 钻井液设计5.1钻井液总体积的计算5.1.1井筒内钻井液体积2注叽1=1纬= 3，14x（0.4442 x1200 + 0.3112 x 400 + 0.2152 x 600）= 237.84（m3）5.1.2地面循环量k =120（m3）5.1.3损耗量岭=（237.84 + 120）x0.2 = 71.57（n?）因此钻井液总体积为:浆w+匕+匕=42

35、9.41（川）5.2相关质量的计算5.2.1水的体积及土的质量计算由v+竺l,刃蘇水p土 20代入数据得 v,k=418.94（m3），w±=20947（kg）5.2.2原浆质量计算叫像=叫 +w±=439887（kg）5.3钻井液密度的转换5.3.1 一次开钻所需重晶石质量._叫浆+叫p =v原浆代入数据：1270= 439887+ 得 =105.464（t） 429.4175.3.2二次开钻所需重晶石质量二次开钻钻井液密度不变，不需要加重。5.3.3三次开钻所需重晶石质量代入数据：1750= 439887 +105464+得 =206.117（t）429.41'

36、）5.4设计结果钻井液设计参数表项目钻井液总体积（m?）泥浆密度（g/cn?）重晶石用量（t）一开429.411.27105.464二开1.270三开1.75206.117第6章水力参数设计6.1有关公式计算6.1.1临界井深计算公式1第一临界井深入- 2.8吨厂m(6'°式中：几为泵的额定压力，mpa； q.为额定排量，l/s ; a和加为相关系数；2第二临界井深(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)d二几apam式中：q为使岩屑上返的最小泵排量，l/s；6.1.2有关压耗系数计算公式b0.57503+b0.57503一 hp】0.57503式屮：仇为钻井液密度，g/cm

37、'；血,为钻井液塑性粘度，pas；厶卩为钻杆总长度,m； b为常数，内平钻杆取3 = 0.51655 ；心为钻杆内径，cm ；久为钻杆外径，cm ; 4为井径,cm ；厶为钻铤长度，m; /为钻铤外径,cm ; d&为 钻铤内径，cm ;6.2水力参数计算6.2.1表层套管水力参数设计1选泵：缸套直径160mm ,理论排量26.97l/s,型号sl3nb1000a两台，最大工作压力pr =18.5mpa o已知 参数：pd=1.27g/cm3 ,“pv=0.02pa s ,3 = 0.51655 , jpicl? = 13.97cm , de = 20.32cm , jci =

38、7.14cm , dh = 44.4cm ,12.14cm ,l = 27.3m、2有关参数:b（4 -dp）'（%+4）0.575031.8= 1.2708 x0.0202 x0.51655+0.5750312严30.433x58.37l8j= 1.78x10“查得 7c =1.07xl0-3mpa sl8-i7,80.57503= 1.27a8x0.0202x27.3x0.51655+0.57503i 7.144824.083x64.72ls jc = 096= 6.23xl0'4a = k+ k-ml = l07xl0"3+6.23x 10-4 -1.78x10

39、-6 x27.3 = 1.74x10scc第一临界井深:m1x51.74x10'3_ 1.9xl.78xl0_6x53.9418 "1.78x10-6= 3197（m）因为d<%，所以有d。蕊“忌；几 _ +加）qj_ 0.081x1.27x53.942一v0.962x18.5-（1.74xl0_3+1.78x io-6 x 1200）x53.94'8=2.22cm又知心=甌,代入数据得d = 1.28cm3最大射流冲击力=0.048c/wd _ 0.96x720x1.27100 100f)= k*pq；w + md)q严=0.048x18.5x53.942 -

40、 (1.74x 10-3 +1.78x 10-6 x 1200)x53.9438= 9.48kn6.2.2中间套管水力参数设计1选泵：缸套直径160mm ,理论排量26.97l/s,型号sl3nb1000a两台,最大工作压力pr =18.5mpa o已知参数：pd = 1.27g/cm3 9 pv = 0.03pa s , 3 = 0.51655 , dpi = 11.86cm 9dp = 13.97cm ,= 20.32cm、= 7.14cm、 dh = 31.1cm、 lc = 172.9m、2有关参数计算0.57503、17.133 x 45.07l8>=2.24 x 10-6查得

41、 a： =1.07xl0"3mpa-sl8-f,8/f0.2 tc=a apv 4b0.57503 ， +1= 1.27o8x0.03°-2x172.9x0.516550.57503、< 7.14481078、5142丿= 4.32x10匚-mlc =1.07x10'3 +4.32x10-3 -2.24x10-6x172.9 = 5.0x103第一临界井深：d _几apc2.8 加 a*m1&55.ox1o'3“=19m2.8x2.24x10"6x53.94,s2.24x10"第二临界井深:由公式0.0707久(亿一 丄 i

42、 pjaj'h - dp、l-n12 + 1)(1200匕丿< 3n )“c = k得到代入数据得0.0707* (只一久)2“ 3舁、<2w + l；jq.07073 x 0.63x1.252v 0.53xl.271200°4xo.2xl7.13"22$9xev 0.16= 0.21(m/s)最小排量为第二临界井深为2 唏(盃= x(31.12 -13.972)x0.21= 12.73(l/s)pr28a * m1x55xl0'3-2.8x2.24x10-6x12.73,t_2.24x10"6=28042 (m)因为 dpc<d

43、<dpa所以有2.8(a +加 d)1&52.8 x (5 x 103 + 2.24 x 1 o'6 x 1600)= 403(l/s)当量直径为c v pc_ jo. 126x1.27x403厂_ v 18.5x0.962=1.97 (cm)又知d严丽,代入数据得d = 1.14(cm)3最大水功率& = aq°pi(d + md)q誥=18.5x40.13-(5x10"3+2.24x10_6x1600)x40.1328= 477.31(kw)6.2.3油层套管水力参数设计(一)1600m-1800m 井段1选泵：缸套直径160mm,理论排量

44、26.97 l/s,型号sl3nb1300a两台， 最大工作压力pt = 24mpa -已知 参数:pd =1.75g/cm3 ,“p、=0.03pa s , b = 0.51655 , dpi = 11.2cm ,dp = 12.7cm 亿=175cm, ci=5.72cm, dh = 21.5cm , lc = 182m ,c = 0.96 , n = 0.6 , k = 0.20.575031.80.516550.57503112贰& 8、34才°-2x2有关参数计算=1.750-8 >= 4.822xl06查得 k =1.07xl0-3mpa>s,8*i7

45、,8fr= 1.7508x0.03°2x182x< 0.516555.72 壮 +0.575034.353x38.65,s= 1.826x10a = kkc-mlc = 1.07x1q-3 + 1.826x10'2 -4.822xlo'6x182 = 1.845x10-2%:/aa2.smq/ m241.845x102第一临界井深:-2.8x3.726xl0_6x53.94,-8 _4.822xl0-6= -2470(m)第二临界井深：18.24v =a pd认=_1&24_ _ 0 48 (m/s)1.75x21.5v )最小排量为2=哈(盃-盃)人=

46、 3，14x(21.5212.72)x0.48= 11.34(l/s)第二临界井深为d _几qpa 2.8wq；8m_241.845x10-2-2.8x4.822xl0_6xll.34,84.822x 10-6= 18640(m)因为d”<d<d所以有1人2.8 (a + md)1l8b0.57503d路(4 - g)'(c +4)"1l8242.8 x (1.845 x 1+ 4.822 x 10" x 1800)=24.47 (l/s)当量直径为c v pc_ jo26x1.75x24.472 v 24x0.962=1.56(cm)又知d严丽,代入数

47、据得d = 0.9(cm)3最大钻头水功率« = aq°pi(d + md)q：p；= 24x24.47-(1.845x102 + 4.822 xl0_6xl 800)x 24.47= 377.57(kw)(二)1800m-2200m 井段1选泵：缸套直径160mm,理论排量26.97l/s,型号sl3nb1300a 台，最大工作压力pr=24mpa。已知参数：d=1.9g/cn?, “p, = 0.04pa s , 3 = 0.51655 , dpi = 11.2cm , jp = 12.7cm ,dc =175cm , dci = 5.72cm dh = 21.5cm

48、, lc = 182m，c = 0.96 ,斤=0.6 ,k = 0.42有关参数计算 心 b0.57503p>l9o8xo.o4°2x(0.516550.57503 、(11.2° + 8.83 x 34.2l8>m =5.456 xlo-6查得 k = 1.07x1 o'3mpa-s'8-l-18ob0.57503r + 必(久- dj (% +斓1.9°x0.0402x182x 0.51655.5.72480.57503)十4.35亍x3&65也丿= 0.021乂 + kc 一mlc =1.07x10-3 + 0.021-

49、5.456x 10“ x 182 = 0.021第一临界井深:pr240.0212.8x5.456x10“ x26.97皿 5.456x 10“ 325(m)第二临界井深：经验公式：匕2.8x5.456x10 x10.65185.456x10“p/h 1.9x21.5 v 72 =盒(盃=x (21.52 -12.72) x 0.45 = 10.65 (l/s)pr240.021= 18382(m)1l82opt =2.8 (a 4- ;w£>)il8242.8 x(0.021 + 5456 xw6x 2200)= 22(l/s)当量直径为026p&,ijo.126xl

50、.9x221v 24x0.962-又知 化=甌,代入数据得r/ = 0.87(cm)3最大钻头水功率= 24x22 -(0.021 + 5.456x 10-6 x 2200)x 2228=338.62(kw)6.3设计结果泵的设计参数表井段泵型缸套直径(mm)最大工作压力(mpa)泵速(冲/分)额定排量(l/s)开2 台 sl3nb-1000a1601&512026.97二开2 台 sl3nb-1000a16018.512026.97三开2 台 sl3nb-13ooa1602412026.971 台 sl3nb-1300a1602412026.97第7章注水泥设计7.1水泥浆的用量7.1.1所需水泥浆体积的计算公式u £ 彳(-氏)厶 + 彳 d： a + 彳( 7t )式中：h|为水泥塞深度，m； h?为井眼口袋高度，m； l为设计封填水泥长度，m；%为第i次开钻钻头尺寸,mm ； q为自外向里第i层套管的外径,mm ；%为第i层套管的内径,mm； k,为修止系数，1；7.1.2水泥浆体积的计算1.封固表层套管水泥浆体积的计算环空部分c 1 av, = ，14x(