中国石油大学在线考试期末考试钻井工程答案

1、1中国石油大学（北京）远程教育学院期末考试 钻井工程学习中心： _ 姓名： _ 学号： _关于课程考试违规作弊的说明1、提交文件中涉嫌抄袭内容 （包括抄袭网上、 书籍、报刊杂志及其他已有论文） 带有明显外校标记， 不符合学院要求或学生本人情况， 或存在查明出处的内容或 其他可疑字样者，判为抄袭，成绩为“ 0”。2、两人或两人以上答题内容或用语有 50%以上相同者判为雷同，成绩为“ 0”。3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不 相干者，认定为“白卷”或“错卷” ，成绩为“ 0”。一、名词解释（每小题 5 分，共 20 分）1.井斜方位角2.硬关井3.欠平衡钻井4.

2、岩石的可钻性二、简答题（每小题 10 分，共 40 分）1.钟摆钻具组合的防斜原理2.钻井液的功用3. 射流清洁井底的机理4. 钻柱的功用三、课程设计（共 40 分）设计任务： XX 油区 XX 凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计。 设计内容：（其中打“V”部分必须设计，其他部分可选做或不做）。 1地质设计摘要（V）；2.2. 井身结构设计（V）;3固井工程设计：套管柱强度设计（V）;4. 钻柱组合和强度设计（V）;25. 钻机选择（V）;6. 钻进参数设计：(1) 机械破岩参数设计(包括钻头选型，所有钻头选用江汉钻头厂牙轮钻 头、选取钻压和转速)(V);(2) 钻井液体系及性能设计(仅设计钻

3、井液密度，其它参数不作要求)(3) 水力参数设计(V);(4) 钻柱与下部防斜钻具结构(V)。考核方式及成绩评定(1)格式、规范：4 分，评分依据：工程设计规范；评分标准：4*符合程 度。(2) 设计的依据与原则准确性：12 分，评分依据：工程设计依据与原则； 评分标准：12*符合程度。(3)过程的参数选择的合理性和计算过程的可靠性：12 分，评分依据：参 数符合工程实际，计算过程可靠；评分标准：12*符合程度。(4) 结果准确性：12 分。基础数据：1. 地质概况：见后附设计样例表 A - 1。2. 设计井深：H=3000 + 4X100 +学号的后二位数字X3(m3. 地层压力和破裂压力剖

4、面：根据图 A - 1,地层压力梯度的当量钻井液密 度由1.00g/cm3变为 1.10g/cm3的井深按以下规律取值：H=3000 + 4X100 +学号的后二位数字X3(m)4. 设计系数：见表 A-2 和表 A-3，其他数据查钻井手册(甲方)和参考 书。5. 水力参数设计数据见表 A-4。6. 钻柱设计数据见参数书 2。7. 完井方式：先期裸眼完井，？ 177.8mm(7)生产套管。附录1. 地质概况表 A-1井另 U探井井号A5设计井深目的层QJ井坐标地面海拔 m50纵（工、m4275165横（y）m20416485位测线位置504 和 45 地震测线交点地理位置XX 省 XX 市东

5、500m构造位置XX 凹陷钻探目的了解 XX 构造QJ含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气源3完钻原贝 U进入 Q150m 完钻完井方法先期裸眼层位代号底界深度，m分层厚度，m主要岩性描述故障提示A280砾岩层夹砂土，未胶结渗漏B600320上部砾岩，砂质砾岩，中下部含砾砂岩渗漏C1050450中上部含砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩； 下部砺状砂岩，含砺砂岩、泥岩、粉砂质泥 岩不等厚互层防塌D1600泥岩、砂质泥岩、砺状砂岩、含砺砂岩不等厚互层，泥质粉砂岩防漏防斜E1900300砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺砂岩防斜防漏F32650750泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩防斜F2J290025

6、0泥岩夹钙质砂岩，夹碳质条带煤线，中部泥岩夹煤层、下部泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩防斜、塌、卡F2K3150250泥岩为主，泥质粉砂岩，中粗砂岩，砂砾岩 间互F13500350泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩防漏、喷、卡QJ3650（未穿）150深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥岩防漏、喷、卡2. 井身结构设计钻探目的层为QJ灰岩地层，确定完井方法为先期裸眼完井。油气套管下入Q层 3 5m。根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐岩，高压水层等复杂地层影响，故 井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图 A - 1）进行。4图 A-1 地层压力和破裂压力设计系数见表 A-2表 A-2 井深结构设计有关

7、系数名称S豹3g/cmSg3g/cmSf3g/cmSk3g/cm也PNMPaaMPa数值0.050.050.030.051520来源理论计算理论计算区域资料统计区域资料统计区域资料统计区域资料统计表 A-3各层段地层可钻级值地层ABCDEF3F2JF2KF1QJ可钻性值0.611.392.1633.57.35.24.93. 水力参数设计（1）泥浆泵型号与性能表 A-4 水力参数设计数据3NB1000 钻井泥浆泵（两台，可仅用一台）缸套直径（mm）额定泵冲（次分）额定排差（L S）额定泵压（Mpa）12015019.933.1513015023.428.2614015027.124.315015

8、031.121.216015035.418.617015040.016.5(2)钻井液性能其它参数地面泵压不超过 20MpaKg=1.07*10 Mpa S1.8L1.8环空返速不低于 0.7m/s，不高于 1.2m/s钻井液塑性粘度 0.0047pa.S7中国石油大学（北京）远程教育学院期末考试钻井工程学习中心： _姓名： _学号： _关于课程考试违规作弊的说明1、提交文件中涉嫌抄袭内容 （包括抄袭网上、 书籍、报刊杂志及其他已有论文） 带有明显外校标记， 不符合学院要求或学生本人情况， 或存在查明出处的内容或 其他可疑字样者，判为抄袭，成 绩为“ 0”。2、两人或两人以上答题内容或用语有

9、50%以上相同者判为雷同，成绩为“ 0”。3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不 相干者，认定为“白卷”或“错卷” ，成绩为“ 0”。一、名词解释（每小题 5 分，共 20 分）1 1、井斜方位角答：井斜方位角： 某测点处的井眼方向线投影到水平面上， 称为井眼方位线， 或井抖方位线。 以正北方位线为始边， 顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的 角度，即井眼方位角。注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。 所以正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。2 2、硬关井 答：发现井涌后，在节流阀关闭的情况下关闭防喷器。本方法关井最迅速，地层流

10、体侵入井眼最少。 但在防喷器关闭期间， 由于环空流体由流动突然变为静 止，对井口装置将产生水击作用。 其水击波又会反作用于整个环空， 也作用于套 管鞋处及裸眼地层。 严重时， 可能损害井口装置， 并有可能压漏套管鞋处地层及 下部裸眼地层。3.3.欠平衡钻井8答：所谓欠平衡压力钻井，即在钻井过程中允许地层流体进入井内，循环出井，并在地面得到控制。其主要标志为井底有效压力低于地层压力。由此可见， 采用密度低于 1.0g/cm，的钻井液钻井，未必是欠平衡钻井，而在压力系数低于 1.0 的油气藏进行欠平衡钻井则必须采用低密度钻井液。实际上欠平衡钻井既可 以在低压油气藏进行，只要满足欠平衡压力条件，也可

11、以在较高地层压力且井眼 稳定的油气藏进行。4 4岩石的可钻性答：岩石可钻性是岩石抗破碎的能力。可以理解为在一定钻头规格、类型及 钻井工艺条件下岩石抵抗钻头破碎的能力。 可钻性的概念，已经把岩石性质由强 度、硬度等比较一般性的概念，引向了与钻孔有联系的概念，在实际应用方面占 有重要的地位。通常钻头选型、制定生产定额、确定钻头工作参数、预浏钻头工 作指标等都以岩石可钻性为基础。二、简答题（每小题 10 分，共 40 分）1 1钟摆钻具组合的防斜原理答：钟摆钻具原理如图所示。当钟摆摆过一定角度时，在钟摆上会产生一个向回摆的力Gc,称作钟摆力,Gc=G.sina 显然，钟摆摆过的角度越大，钟摆力就越大

12、。如果在钻柱的下部适当 位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下部钻柱悬空，则该扶正器以下 的钻柱就好像一个钟摆，也要产生一个钟摆力。此钟摆力的作用是使钻头切削井9壁的下侧，从而使新钻的井眼不断降斜 2.2.钻井液的功用 答：钻井液在钻井中的重要性是通过它在钻井过程中的功用表现出来的。 钻 井液通过以下路线沿井眼周而复始地循环。 钻井液在钻杆内向下循环， 通过钻头 水眼流出，经过井壁 （或套管 ）和钻杆的环形空间上返。钻井液携带着钻屑经过振 动筛，钻屑留在筛布上面， 钻井液流经钻井液槽到钻井液池。 去掉钻屑后的钻井 液被钻井泵从钻井液池吸入并泵入钻杆内，开始下一个循环。在该循环过程中， 钻

13、井液具有以下功用。1）从井底清除岩屑，经钻头破碎下来的岩石碎屑叫钻屑或岩屑，随着钻井 过程的不断进行， 必须将井底的岩屑及时地清除出去， 以利于提高钻速和减少钻 井事故。虽然重力倾向于使钻屑向井底滑落，知果钻井液在环形空间向上的流速 大于滑落速度，则岩屑就可被带出井眼。 清除钻屑的效率与钻井液的密度、 钻井 液的粘度和切力、钻井液的流型等因素有关2）冷却和润滑钻头及钻柱，钻进中，钻头摩擦部分以及钻柱与地层接触处 会产生很大热量， 这些热量很难由地层传递出去， 但热量从摩擦部位传到钻井液 中后，随着循环该热量就会被带到地面大气中。钻井液中加有各种类型的添加 #1，尤其是润滑齐类，钻井液具有好的润

14、滑性能，这有利于减少扭矩、延长钻头寿 命、降低泵压、提高钻速。3）造壁性能，性能良好的钻井液在井壁上形成一层比地层渗透性低得多的 滤饼，一方面巩固井壁，防止井壁坍塌，同时阻止滤液进入地层。在钻井液中加 入膨润土并进行化学处理， 改善膨润土的颗粒度分布， 增加钻井液中胶体颗粒含 量，可使钻井液的造壁性能得到改善。4）控制地层压力。地层压力的合理控制，取决于钻井液的密度。正常情况 下地层的压力为地层水柱产生的压力。 一般情况下， 钻进过程中混入的钻屑加上 水的质量足以平衡地层压力。 然而有时存在地层压力异常， 不注意会引起井漏或 井喷。5）循环停止时悬浮钻屑和加重材料，防止下沉良好的钻井液在循环停

15、止后 都具有切力， 即具有悬浮钻屑和加重材料的能叫钻井工程理论与技术力， 否则这 些固相颗粒沉于井底， 造成反复研磨和沉砂卡钻等事故。 循环恢复后， 钻井液又 呈液体状态可把钻屑等粗颗拉带到地面。6)从所钻地层获得资料，从钻井液携带出的岩屑分析和钻井液中的油气显示，可以判断所钻地层是否含油气资源。 从钻井液性能变化和滤液分析可以知道 是否钻遇到岩盐层、盐膏层和盐水层等。7)传递水力功率，钻井液是将有用的水功率从地面传递到钻头及井底动力 钻具的10媒介。钻井液的类型、 排量、流动特性和固相含量等是影响水力功率传递 的重要因素。3.3. 射流清洁井底的机理答：射流对井底的清洗作用， 射流撞击井底后

16、形成的井底冲击压力波和井底 漫流是射流对井底清洗的两个主要作用形式。(1) 射流的冲击压力作用。 射流撞击井底后形成的冲击压力波并不是作用在整 个井底，而是作用在小圆面积上。 就整个井底而言， 射流作用的面积内压力较高， 而射流作用的面积以外压力较低。在射流的冲击范围内。冲击压力也极不均匀， 射流作用的中心压力最高，离开中心则压力急剧下降。另外，由于钻头的旋转， 射流作用的小面积在迅速移动， 本来不均匀的压力分布又在迅速变化。 由于这两 个原因。使作用在井底岩屑上的冲击压力极不均匀， 极不均匀的冲击压力使岩屑 产生一个翻转力矩，从而离开井底。这就是射流对井底岩屑的冲击翻转作用。(2)漫流的横推

17、作用。射流撞击井底后形成的漫流是一层很薄的高速液流层， 具有附面射流的性质。 研究表明， 在表面光滑的井底条件下， 最大漫流速度出现 在小于距井底 0. 5 mm 的高度范围内，最大漫流速度值可达到射流喷嘴出口速度 的 50%-80%.喷嘴出口距井底越近，井底漫流速度越高。 正是这层具有很高速度 的井底漫流， 对井底岩屑产生一个横向推力，使其离开原来的位笠.而处于被钻井液携带并随钻井液一起运动的状态。 因而，井底漫流对井底清洗有非常重要的 作用。4.4.钻柱的功用答：(一)钻柱的功用，钻柱在钻井过程中的主要作用： (1)为钻井液由井口流 向钻头提供通道；（2）给钻头施加适当的压力（钻压），使钻

18、头的工作刃不断吃入岩 石；（3） 把地面动力（扭矩等） 传递给钻头， 使钻头不断旋转破碎岩石；（4） 起下钻头;（5）根据钻柱的长度计算井深。2.钻柱的特殊作用，（1）通过钻柱可以观察和了解钻头的工作情况、井眼状况 及地层情况等；（2）进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等特殊作 业；（3）对地层流体及压力状况进行测试与评价，即钻杆浏试，又称中途测试。11三、课程设计（共 40 分）设计任务：XX 油区 XX 凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计1 地质设计摘要1.1地质概况该探井位于 504 和 45 地震测线交点，距 XX 省 XX 市东 500m 所在的地质构 造为XX 凹陷，该井

19、海拔较低，钻该井目的是通过打开QJ层来了解该层的油气情况 矿大该油区的勘探范围，增加油区的总体油气后备储量。表 A-1井别探井井号A5设计井深目的层QJ井位坐标地面海拔 m50纵（笑）m4275165横（y） m20416485测线位置504 和 45 地震测线交点地理位置XX 省 XX 市东 500m构造位置XX 凹陷钻探目的了解 XX 构造QJ含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气源完钻原贝 U进入Q150m 完钻完井方法先期裸眼层位代号底界深度，m分层厚度，m主要岩性描述故障提示12A280砾岩层夹砂土，未胶结渗漏B600320上部砾岩，砂质砾岩，中下部含砾砂岩渗漏C1050450中上部

20、含砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩； 下部砺状砂岩，含砺砂岩、泥岩、粉砂质泥 岩不等厚互层防塌D1600泥岩、砂质泥岩、砺状砂岩、含砺砂岩不等厚互层，泥质粉砂岩防漏防斜E1900300砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺砂岩防斜防漏F32650750泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩防斜F2J2900250泥岩夹钙质砂岩，夹碳质条带煤线，中部泥岩夹煤层、下部泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩防斜、塌、卡F2K3150250泥岩为主，泥质粉砂岩，中粗砂岩，砂砾岩 间互F13500350泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩防漏、喷、卡QJ3650（未穿）150深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥岩防漏、喷、卡1.2地质基

21、本数据1.2.1 井号：A51.2.2 井别：生产井1.2.3 井位：井位座标：纵（X） 4275165横（Y） 20416485地面海拔：50m（3） 地理位置：XX 省 XX 市东 500m（4） 构造位置：XX 凹陷（5） 过井测线：504 和 45 地震测线交点1.2.4 设计井深：H=3000+4X100+67X3=3601m （学号：929167）1.2.5 目的层：QJ层，底层深度 3601m 分层厚度 150m1.2.6 完钻层位：A、B、C、D E、F3、F2J、F2K F1、QJ1.2.7 完钻原则：先期裸眼完井1.2.8 钻探目的：了解 XX 构造QJ含油气情况，扩大勘探

22、区域，增加后备油气源132 井身结构设计2.1井下复杂情况提示2.1.1 在本井的钻井过程中，现场有关技术人员应充分了解、分析邻井事故 复杂情况，防止事故的发生，及时处理好工程复杂。注意观察地震对钻井的影响：1井漏：井漏深度及层位；2井斜：易斜井段及对应层位；3井喷：易井喷井段及对应层位。2.1.2 进入目的层，应根据实钻情况及时调整泥浆密度，注意防喷、防漏和 防卡，一方面要搞好油气层的发现，保护工作，另一方面要切实搞好井控工作， 确保安全施工。2.1.3 根据XX油田分公司钻开油气层申报制度要求，由地质监督以书面形式向钻井监督和井队提出油气层预告；原则：1）钻揭目的层前 7 天。2）目的层提

23、前或非目的层发现油气显示要立即通知。3）邻井没有发现 HS 气体，但本井应密切监控。行业标准中 H2S 的安全临 界浓度为 20mg/m3（约 14PPr）若发现 H2S 无论浓度高低，都要向勘探事业部 的钻井技术部及 HSE 管理办公室、生产技术处和质量安全环保处报告，同时作业 队伍要向所属的上级部门报告。2.2地层可钻性分级及地层压力预测2.2.1 地层可钻性分级地层ABCDEF3F2JF2KF1Q可钻性值0.611.392.1633.57.35.24.914222压力剖面预测2.3 井身结构设计系数钻探目的层为灰岩地层，确定完井方法为先期裸眼完井。根据地质情况钻达 目的层过程中不受盐岩，

24、高压水层等复杂地层影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面进行。井深结构设计系数如下表所示名称So g/cm3Sgg/cm3Sfg/cm3Skg/cm3心PNMPaPaMPa数值0.050.050.030.051520来源理论计算理论计算区域资料统计区域资料统计区域资料统计区域资料统计钻井液的压力体系地AecD深度妣当對占井涯度g/cmd L2 L3 L4】5 1, 6 1.7 1.8 1.9FaFE3F300600JOOOuoo160019004 4F 2315最大钻井液密度16 max _ pmax式中max某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，g/Cm3；订max该井段中所用地层孔隙压

25、力梯度等效密度，g/Cm3；Sb抽吸压力允许值的当量密度，取0.036g/cm3。发生井涌情况fnk-%max+Sb+Sf+Hmak(2-2)Hnibnk第 n 层套管以下井段发生井涌时，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；Hni-第 n 层套管下入深度初选点，mSk压井时井内压力增高值的等效密度,取 0.06g/cm3；Sf-地层压裂安全增值，取 0.03g/cm3o校核各层套管下到初选点时是否会发生压差卡套#2=9.81 HmmCpmaxSbpmin)1。(2-3)Prn-第 n 层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，MPmin该井段内最小地层

26、孔隙压力梯度等效密度，g/cm3；P 避免发生压差卡套的许用压差，取12 MPa；Hmm该井段内最小地层孔隙压力梯度的最大深度，mo套管层次的确定1.确定油层套管下入深度 H11因为井深 H=3601m 所以油层套管下入深度 H =3601mo(2-1)38017?f3k=1.15+0.03+310 1602.确定第技术套管下入深度 H2初选点 H试取 H2i=310 m参考临井基本参数,f3io=1.6Og/cm3,pmax=1.12 g/cm3由公式 3-23601汇0.06002k=1.12+0.036+0.03+ -3103沧=1.883 (g/cm )因为Jf2k几950且相近，则初

27、选点下入深度 H2i=310 m。(2)校核也=310 m在此井段,?pmax=1.12 g/cm3,pmin=0.85g/cm3, Hmm=163 m。由公式 3-3.: Pr2=9.81 163X(1.12+0.036-0.85)10：Pr2=0.17126(MPa)因为二 Pr2:P,所以不会产生压差卡套，则确定此级套管的下入深度310m。3.确定第表层套管下入深度 H3(1) 试取 H3i=80 m参考临井基本参数，%max=0.85 g/cm3, f80=1.50g/cm3。参考邻井资料的钻井液性能指标的数据：在 0-163m 的井段上钻井液的密度范围为 1.1-1.2g/cm3,在

28、这里我们试取钻井液密度为由公式 3-2 和 3-1订k=1.4125(g/cm3)1.15g/cm18因为Tf3k6200且相近，则初选点下入深度 爲=40m。校核爲=80m在此井段，max=0.85 g/cm3,：诂山=0.85 g/cm3,Hmm=80 m。由公式 3-3.：Pr3=9.8180 (1.2-0.85)10：Pr3=0.27468(MPa)因为厶 R3 ，P,所以不会产生压差卡套,则确定此级套管下入深度为80m。套管尺寸与井眼尺寸的选择与配合1 .查钻井手册(甲方)，选择以下钻头与套管如下:表 2-1 钻头与套管的选择井号项目钻头尺寸(mm)下深(m)套管外径(mm)SJ00

29、89表层444.580339.7SJ0089技术215.9310244.5SJ0089油层215.92000139.73 套管柱强度设计3.1 油层套管柱设计3.1.1 按抗外挤强度设计由下向上选择第一段套管、D=pc1SD=1.156 9.81 2000 10” 1.125D=25.515 MPa19查钻井手册(甲方)，选择第一段套管表 3-1 第一段套管钢级选择钢级外径（mrh壁厚（mr）i均重(kg/m)抗拉强度（t）抗挤强度（MPa）内径(mm)J-55139.76.9923.07100.727.855125.73.1.23.1.2确定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用长度1.查钻

30、井手册（甲方），选择第二段套管表 3-2 第二段套管钢级选择钢级外径（mm壁厚（mm均重(kg/m)抗拉强度（t）抗挤强度（MPa）内径(mm)J-55139.76.220.8385.721.512127.3D21686.17m1.156 0.00981 1.125D2=1618.17(m)实际取 D2=1618(m)第一段套管使用长度 L1= D1-D2=2000-1618L1=382 (m)圆整进到 390 m2.双轴应力校核 LqKB1 156= 390 23.079.81 10；7.85=12.998KN查钻井手册(甲方)S=1103.2KN故二=12.998 =0.01 仃&

31、1103.220:gD2SD=1.156 0.00981 1610 1.125=20.54KNct =27.855 0.9645 =26.866二s故pgD2SD：二s满足双轴应力校核3.抗拉强度校核、zSt=12.998 1.8 = 23.39987.5满足抗拉强度要求。3.1.33.1.3确定第二段使用长度和第三段可下入深度实际取 D3=1414(m)第二段使用长度 L2= D2- D3=1618-1414=204(m)，取第二段套管的长度200m2.双轴应力校核-LqKB+12.998= 200 0.2043 0.85 12.998= 47.729KN查钻井手册(甲方)s=987.5KN

32、故 工=47729二 0.0483s987.5:：gD3SD=1.156 0.00981 1414 =16.04钢级外径(mn)壁厚(mm均重(kg/m)抗拉强度(t)抗挤强度(MPa)内径(mmH-40139.76.220.835918.064127.3表 3-3 第三段套管钢级选择D318.0461.156 0.00981 1.125二1414m21故pgD2SD：匚s满足双轴应力校核3.抗拉强度校核、ZSt=47.729 1.8 =85.912 :：: 840.7满足抗拉强度要求。3.1.43.1.4 确定第三段使用长度和第四段可下入深度表 3-3 第三段套管钢级选择钢级外径(mm壁厚(

33、mrh均重(kg/m)抗拉强度(t)抗挤强度(MPa)内径(mr)K=55139.76.220.83108.421.512127.3按计算D41021m1.156X0.00981 x 1.125L3=D4-D3=393m在这里我们取 L3=400m1. 抗拉强度校核由公式一LqKB+47.729= 400 0.2043 0.85 47.729-118.52 KN2. 抗拉强度校核 ZSt=118.52 1.8 =213.39：578.3满足抗拉强度要求。所以第四段套管的长度为：L 4 =L - L1 - J - L 2000-390-200-400=10103 校核第四段套管第四段套管主要所受

34、最大的拉应力抗拉强度校核：= 21.512 0.9612 =20.6722鳥二LqKB+118.5223=1010 0.2043 0.85+118.52 =293.9180m从而实际用钻杆：80-27.3=52.7m校核抗挤度：P外挤=?gh=1.11000 9.8( 80-27.3)0.568MPa v%=58.21MPa故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。422422二次开钻钻具组合1 .钻铤长度的确定选钻铤外径 203.2mm 内径 71.4mn，qc=2190N/m 此时Kb=0.852，W=180KN,SNW 1.2 080一厂7Lc= =115.7mqckb2.19 7.852从而实

35、际用 13 根，实际长度 13 9.仁 118.3 ( n)2.钻杆长度计算及安全校核钻杆外径 139.7mm 内径 118.6mm q=360.59N/m,钢级 E 级Fy=1945.06KN,St=1.3(1) 安全系数校核：Fa1=0.9Fy/St=0.9 1945.06/1.3=1346.58KN(2) 卡瓦挤毁校核Fa2=0.9Fy/(-y-x)=0.91945.06/1.42=1232.78KN(3)动载校核：28Fa3=0.9Fy-MOP=0.9 1945.06-400=1350.55KN较三种安全校核知卡瓦挤毁校核计算的最小则钻杆 Lp=(Fa2- qcLcKb)/ (qKb)

36、=3294.2m310m从而实际用钻杆：310-118.3=191.7m校核抗挤度：P外挤=?gh=1.15 1000 9.8( 310-118.3)=2.1605MPa2000m从而实际用钻杆：2000-218.4=1781.6m。校核抗挤度：P外挤=gh=1.25 1000 9.8( 2000-218.4)29=21.825MPaD=68.96 MPa综上安全校核所选钻铤及钻杆满足要求钻具选择表项目钻头尺寸(mm钻铤外径(mm)钻铤长度(m)钻杆外径(mm)一开444.5203.225.54139.7二开215.9203.2118.3139.7三开215.9152.4218.41275 钻

37、井液设计5.1钻井液的选择5.1.15.1.1 井筒内钻井液体积兀2Vbi= D；Li(5-1)4Vbi第 i 次开钻时井筒内钻井液的体积，m5；Dbi第 i 次开钻时钻头的直径，mLi第 i 层套管的下入深度，m ;加所加入的重晶石的密度，取 4200kg/m3；嚐 加入重晶石粉后钻井液的密度，kg/m3； 原 加入重晶石之前的钻井液的密度,5.1.25.1.2 需要加入粘土的量kg/m3o土 V 泥(泥一水)(5-2)30式中土所加入粘土的密度，取 2000kg/m3;31暮 水的密度，取 1000kg/m3;式中 W土所加入的粘土的量，t ；水的密度，取 1000kg/m3式中T加所加入

38、的重晶石的密度，取 4200kg/m3；重- 加入重晶石粉后钻井液的密度，kg/m3； 原加入粘土前钻井液的密度，kg/m3。参考临井资料，一开和时钻井液的密度为1.15g/cm3，二开和三开时钻井液密度同为 1.156g/cm3，无须改变钻井液的密度5.2钻井液体最大积的计算5.2.15.2.1 一次开钻井筒内钻井液体积由公式 5-1兀2Vb1=(0.4445)2804Vb1=12.41(m3)522522 二次开钻井筒内钻井液体积由公式 5-1兀2Vb2=(0.2159)3104Vb2=11.34(m3)原加入粘土前钻井液的密度,kg/m3。V原所配钻井液的最大体积，m35.1.35.1.

39、3 需要加入清水的量(5-3)加 V 原(”重一 ：原)松一。重(5-4)32523523 三次开钻井筒内钻井液体积由公式 5-1Vb3=(0.2159)220004Vb3=73.18(m3)一般泥浆池内要存储备用50m3钻井液，取循环浪费20 m3钻井液，所以V原50+20+73.18,所以 V原143.18 m3,V原=160m3。5.3钻井液密度的转换5.3.15.3.1 一次开钻时由公式 5-4W= P加V原(P重P原)=2I03x210(1.2-1)032 x 103x 160(1.15 -1) x 103加加-重(2 -1) 103(2-1) 103W =48(t)所以加入黏土的量

40、为 48t3W+48汉103Q =% -土=160-48目=112卅水原r水1 1035.3.25.3.2 一次开钻到二次开钻时需要重晶石质量160 4.2 1 03(1.156-1.15) 103(4.21.156)汉103所以需加重晶石 4.032t=4.032t由公式G重336 钻井水力参数设计6.1泵的选择6.1.16.1.1 保证井壁不被冲刷的相关公式1517.83(DHDp)nv；订(6-1 )n0.387500 nK式中 Z流态值，808;DH-一井眼直径，cm ;Dp- 钻具外径，cm ;n流性指数；K 稠度系数,Pa sn;J J钻井液密度，g/cm 。Q =一(DH-DP)

41、amax4(6-2)22Q = (DH-Dp)si min4(6-3)6.1.26.1.2 临界井深的确定公式1 第一临界井深0.357Pr aDcr1=花mQr.m(6-4)式中 a=kg+kc-m Lc(6-5)kp= mLp(6-6)kg=05165沁弋申+討活+討(6-7)B十0.57503d7 (dh-dp)3(dhdp)18(6-8)34式中 d1,d2,d3,d4地面高压管线，水龙带和水龙头，方钻杆的内径,Li,L2, L3,L4地面高压管线，水龙带和水龙头，方钻杆的长度,dpi,dp,dci，dc-分别为钻杆，钻铤的内径和外径，m ；B 常数，内平钻杆取 0.51655 ；LP

42、,Lc分别为钻杆和钻铤的长度，mkg,kp,kc分别为地面管汇，钻杆内外，钻铤内外的压力损耗系数;dh井径，mdc 钻具外径，mLpv钻井液的塑性粘度，Pa - s ；Pr泵的最大工作压力，kWQ-泵的最大排量，m3/s2.第二临界井深Qa钻井液携带岩屑最小速度对应泵的排量，m3/s6.1.36.1.3 一开时泵的排量计算DH=444.5 mm , DP=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,=1.1g/cma=1.2 ms(6-11)ds(Ps Pd产0.57503kc=F吆2Lc+(dh_d(ddc)1.8(6-9)Dcr20.357PrmQ8(6-10)(6-1

43、2)(6-13)c35=O.00707-1 3丁1 3d e八 1 n申n_ a -dpi2n+1 I 12J丿I 3n丿sl36由公式(6-11) (6-12) (6-13) 得携岩最低返速- si=0.6(m/s)由公式 6-2Q1max=(DH-DP)a= (0.4445 -0.139.7) 1.244Q1max=167.73(l/s)由公式 6-3Q1min= (DH-Dp)sl=(0.44452一0.13972)0.644Q1min=83.868(l/s)6.1.46.1.4 二开时泵的排量计算DH=215.9 mm , DP=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=8

44、08 ,=1.1g/cm3a= 1.2 m s(6-11)由公式 6-22 2Q1max=(DHDp)4Q1max=25.53(l/s)由公式 6-3：22%22Q1min= (DH-Dp).sl=(0.21592-0.13972)0.644Q1min=12.76(l/s)-% sl十0.00707J3(6-12)i dh -dp1-F2000 m ,所以全井段泵都以额定泵功率工作,即：Qop=30.17L s6.2.36.2.3 喷嘴 射流速度及射流冲击力的设计因为喷嘴的当量直径：de=40.081 dQ2M C2APb又 DDpc所以:pb=Pr-(n+mD Qr1.8=27.99-(2.

45、9410+3.221062000)28.721.8=27.32cmKpm Lp二 1.256 10 0.0230.20.129750.111964.80.1444431.8(0.22-0.127) (0.22+0.127)Kc=(0.001156)0.80.023023660.129750.07140.14444(0.2 -0.1524)3(0.20.1524)1.8Dcr10.357 Pr0.0375735.5mQr1.8_ 28.723.22 1028.721.82.94 103.22 1040当量直径 de=40.082：?dQ=2.12cmV CPb若采用三个等直径的喷嘴时:41d 仁 d2=d3=de=1.23cmi37 注水泥设计7.1水