鉆井工程課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>　　課程 </b></p><p><b>　　題目 </b></p&g

2、t;<p>　　專業(yè) 姓名 學(xué)號 </p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：</p><p><b>　　1、設(shè)計主要內(nèi)容：</b></p><p>　　根據(jù)已有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用所學(xué)的專業(yè)知識，完成一口井的鉆井

3、工程相關(guān)參數(shù)的計算，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)計和完井設(shè)計。</p><p><b>　　2、設(shè)計要求：</b></p><p>　　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)計任務(wù)，最終以設(shè)計報告的形式完成專題設(shè)計，設(shè)計報告的具體內(nèi)容如下：</p><p>　　井身結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2

4、）套管強(qiáng)度設(shè)計；（3）鉆柱設(shè)計；（4）鉆井液設(shè)計；</p><p>　　（5） 鉆井水力參數(shù)設(shè)計；（6）注水泥設(shè)計；（7）設(shè)計結(jié)果；（8）參考文獻(xiàn)；</p><p>　　設(shè)計報告采用統(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)計的基本要求。</p><p><b>　　3、主要參考資料：</b></p&g

5、t;<p>　　王常斌等，《石油工程設(shè)計》，東北石油大學(xué)校內(nèi)自編教材</p><p>　　陳濤平等，《石油工程》，石油工業(yè)出版社，2000</p><p>　　《鉆井手冊（甲方）》編寫組，《鉆井手冊》，石油工程出版社，1990</p><p>　　完成期限 </p><p

6、>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　

7、鉆井工程設(shè)計是石油工程的一個重要部分，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)計水平的提高。</p><p>　　設(shè)計應(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)

8、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)計主要考慮滿足鉆井工程施工作業(yè)和降低成本的需要。</p><p>　　本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：1、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計及井身質(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，使鉆井周期最短；鉆下部高壓地層時所用的較高密

9、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；3、鉆柱設(shè)計：給鉆頭加壓時下部鉆柱是否會壓彎，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；6，注水泥設(shè)計，鉆井施工進(jìn)度計劃等幾個方面的基本設(shè)計內(nèi)容。</p><p><b>　　目 錄</b></p&

10、gt;<p>　　第1章 設(shè)計資料的收集1</p><p>　　1.1預(yù)設(shè)計井基本參數(shù)1</p><p>　　1.2鄰井基本參數(shù)1</p><p>　　第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計4</p><p>　　2.1鉆井液壓力體系4</p><p>　　2.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計5</p>

11、<p>　　2.3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果6</p><p>　　第3章 套管柱強(qiáng)度設(shè)計7</p><p>　　3.1油層套管柱設(shè)計7</p><p>　　3.2表層套管柱設(shè)計10</p><p>　　3.3套管柱設(shè)計結(jié)果11</p><p>　　第4章 鉆柱設(shè)計12</p><

12、;p>　　4.1鉆鋌的設(shè)計12</p><p>　　4.2鉆鋌及鉆桿長度的計算12</p><p>　　4.3鉆柱設(shè)計結(jié)果17</p><p>　　第5章 鉆井液設(shè)計18</p><p>　　5.1鉆井液的計算公式18</p><p>　　5.2鉆井液密度轉(zhuǎn)換18</p><p

13、>　　5.3鉆井液設(shè)計19</p><p>　　5.4鉆井液設(shè)計結(jié)果20</p><p>　　第6章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計21</p><p>　　6.1泵的選擇21</p><p>　　6.2泵的各種參數(shù)計算22</p><p>　　6.3泵的設(shè)計結(jié)果29</p><p>

14、　　第7章 注水泥設(shè)計30</p><p>　　7.1水泥漿的用量30</p><p>　　7.2所需干泥灰、清水的用量31</p><p>　　7.3頂替時間的計算33</p><p>　　7.4防凝時間的計算34</p><p>　　7.5注水泥設(shè)計結(jié)果35</p><p>

15、　　第8章 設(shè)計結(jié)果36</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p>　　第1章 設(shè)計資料的收集</p><p>　　1.1預(yù)設(shè)計井基本參數(shù)</p><p><b>　　1.2鄰井基本參數(shù)</b></p><p><b>　　1．井

16、身結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　2．地層壓力</b></p><p><b>　　3．鉆具組合</b></p><p><b>　　4．鉆井液性能</b></p><p><b>　　5．水力參數(shù)</b></p>&

17、lt;p><b>　　6．鉆井參數(shù)</b></p><p><b>　　7.套管柱設(shè)計參數(shù)</b></p><p><b>　　8.注水泥設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　第2章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.1鉆井液壓力體系</p><

18、;p>　　2.1.1最大泥漿密度</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：為某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿密度，；為該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度，；為抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度，取0.036。</p><p><b>　　發(fā)生井涌情況時</b></p><p

19、><b>　　（2-2） </b></p><p>　　式中：為第n層套管以下井段發(fā)生井涌時，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，；為第n層套管下入深度初選點(diǎn)，m；為壓井時井內(nèi)壓力增高值的等效密度，取0.06 ；為地層壓裂安全增值，取0.03。</p><p>　　2.1.2校核各層套管下到初選點(diǎn)深度時是否會發(fā)生壓差卡套<

20、/p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：為第n層套管鉆進(jìn)井段內(nèi)實(shí)際的井內(nèi)最大靜止壓差，MPa；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)最小地層孔隙壓力梯度的最大深度，m；為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取12 MPa。</p><p>　　2.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計&

21、lt;/p><p>　　2.2.1套管層次與深度的確定</p><p>　　根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)繪制地層壓力與破裂壓力剖面圖，如下圖所示。</p><p>　　地層壓力與地層破裂壓力剖面圖</p><p>　　1.油層套管下入深度初選點(diǎn)的確定</p><p>　　由于井深為2100，所以確定油層套管的下入為2095。</p&

22、gt;<p>　　2.表層套管下入深度初選點(diǎn)的確定</p><p>　　試取，由鄰井基本參數(shù)得：，。</p><p>　　預(yù)計發(fā)生井涌時，由公式2-2，并將各值代入得：</p><p>　　根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)可知280m以下的最小破裂壓力梯度為，因?yàn)榍蚁嘟源_定表層套管下入深度初選點(diǎn)為。</p><p>　　3.校核表層套管下入到

23、初選點(diǎn)280m過程中是否會發(fā)生壓差卡套管</p><p>　　參考鄰井基本參數(shù)得：在此井段，，。</p><p><b>　　由公式2-3得：</b></p><p>　　因?yàn)?，所以不會發(fā)生壓差卡套管，故表層套管的下入深度為280m。</p><p>　　4.校核油層套管下入到2095m過程中是否會發(fā)生壓差卡套管<

24、/p><p>　　參考鄰井基本參數(shù)得：在此井段，，。</p><p><b>　　由公式2-3得：</b></p><p>　　因?yàn)?，所以不會發(fā)生壓差卡套管，故油層套管的下入深度為2395m。</p><p>　　2.3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果</p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》，鉆頭與套管尺寸匹配結(jié)

25、果如下表所示。</p><p><b>　　井身結(jié)構(gòu)設(shè)計表</b></p><p>　　第3章 套管柱強(qiáng)度設(shè)計</p><p>　　3.1油層套管柱設(shè)計</p><p>　　3.1.1計算的相關(guān)公式</p><p>　　1.某井段的最大外擠壓力</p><p><

26、b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：為該井段所用泥漿的最大密度，；為某段鋼級的下深度，m。</p><p>　　2.某段鋼級套管的最大下入深度</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：為某段鋼級套管抗外擠強(qiáng)度，MPa；為最小抗外擠安全系數(shù)，取1.125

27、。</p><p><b>　　3.套管浮力系數(shù)</b></p><p><b>　　（3-3）</b></p><p>　　式中：為某段所用鋼材的密度，取7.8。</p><p><b>　　4.安全系數(shù)</b></p><p><b>　　

28、抗拉安全系數(shù)：</b></p><p>　　3.1.2按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計由下向上選擇第一段套管</p><p>　　由公式3-1可知最大外擠壓力為</p><p><b>　　而允許抗外擠強(qiáng)度為</b></p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇第一段套管</p><p>　　表3-

29、1 第一段套管鋼級選</p><p>　　3.1.3確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長度</p><p>　　1.查《鉆井手冊（甲方）》選擇第二段套管</p><p>　　表3-2 第二段套管鋼級選擇</p><p><b>　　由公式3-2可知</b></p><p>　　第二段套管下

30、入深度為，取 。</p><p>　　則第一段套管使用長度為，因此套管根數(shù)為，實(shí)際取。</p><p>　　故第一段套管實(shí)際使用長度為，第二段套管實(shí)際下入深度為。</p><p><b>　　2.雙軸應(yīng)力校核</b></p><p>　　套管實(shí)際所受的擠壓力為</p><p>　　查《鉆井手冊（甲

31、方）》可知</p><p><b>　　故</b></p><p>　　根據(jù)曲線可知，則，因此套管實(shí)際所受拉力為。</p><p>　　故，滿足雙軸應(yīng)力校核要求。</p><p>　　3.1.4確定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用長度</p><p>　　1.查《鉆井手冊（甲方）》選擇第三

32、段套管 </p><p>　　表3-3 第三段套管鋼級選擇</p><p><b>　　由公式3-2可知</b></p><p>　　第三段套管下入深度為，取 。</p><p>　　則第二段套管使用長度為，因此套管根數(shù)為，實(shí)際取根。</p><p>　　故第二段套管實(shí)際使用長度為，第三段套管實(shí)

33、際下入深度為。</p><p><b>　　2.雙軸應(yīng)力校核</b></p><p>　　套管實(shí)際所受擠壓力為</p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》可知</p><p><b>　　故</b></p><p>　　根據(jù)曲線可知，則，因此套管實(shí)際所受拉力為</p&g

34、t;<p>　　故，滿足雙軸應(yīng)力校核要求。</p><p>　　3.1.5校核第三段套管及確定其使用長度</p><p><b>　　1.使用長度的確定</b></p><p>　　第三段套管使用長度為，因此套管根數(shù)為</p><p><b>　　，實(shí)際取根。</b></p>

35、;<p>　　故第三段套管實(shí)際使用長度為。</p><p><b>　　2.抗拉強(qiáng)度校核</b></p><p>　　第三段套管所受最大拉應(yīng)力為</p><p>　　而，滿足抗拉強(qiáng)度要求。</p><p>　　3.2表層套管柱設(shè)計</p><p>　　由公式3-1可知，最大外擠壓力為

36、</p><p><b>　　而允許抗外擠強(qiáng)度為</b></p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇表層套管：</p><p>　　表3-4 表層套管鋼級選擇</p><p>　　則表層套管的根數(shù)為，實(shí)際取，所以實(shí)際使用長度為。</p><p><b>　　抗拉強(qiáng)度校</b&g

37、t;</p><p>　　表層套管所受最大拉應(yīng)力為</p><p>　　故，滿足抗拉強(qiáng)度要求。</p><p>　　3.3套管柱設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表3-5 套管柱設(shè)計參數(shù)表</p><p>　　第4章 鉆柱設(shè)計</p><p><b>　　4.1鉆鋌的設(shè)計</b&

38、gt;</p><p>　　根據(jù)鉆頭直徑選擇鉆鋌外徑，鉆鋌長度取決于選定的鉆鋌尺寸與所需鉆鋌重量。</p><p>　　4.1.1所需鉆鋌長度的計算公式</p><p>　?。?-1） </p><p>　　式中：為設(shè)計最大鉆壓，kN；為安全系數(shù), 此??；為鉆井液浮力系數(shù)；為所需鉆鋌的長度, m；為每次開鉆所需

39、鉆鋌單位長度重量，；為每次開鉆所需鉆鋌的根數(shù)，每根鉆鋌的長度9.1m。</p><p>　　4.1.2計算鉆柱所受拉力的公式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：為鉆柱所受拉力，kN；為鉆鋌長度, m；為鉆鋌單位長度重量，；為鉆桿長度, m；為鉆桿單位長度重量，。 </p><p>

40、　?。?-3） </p><p>　　式中 ：為鉆桿所受外擠壓力，MPa；為最小鉆井液密度，。</p><p>　　4.2鉆鋌及鉆桿長度的計算</p><p>　　4.2.1一次開鉆鉆具組合</p><p><b>　　1.0-285m </b></p><p>　?。?）鉆鋌長度的確定&

41、lt;/p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆鋌,鉆鋌外徑203.2mm，內(nèi)徑71.4mm，均重。</p><p><b>　　此時，最大鉆壓。</b></p><p>　　則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　從而實(shí)際用3根

42、鉆鋌，鉆鋌實(shí)際度為。</p><p>　?。?）鉆桿長度計算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆桿，鉆桿外徑139.7mm，內(nèi)徑121.4mm，均重,鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。</p><p>　　計算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>　　安全系數(shù)法：</b></p>

43、<p><b>　　設(shè)計系數(shù)法：</b></p><p><b>　　③ 拉力余量法：</b></p><p>　　比較三種安全校核知設(shè)計系數(shù)法計算的值最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長度為</b></p><p>　　因此鉆桿長度為，所用根數(shù)為，實(shí)際取

44、，從而鉆桿實(shí)際長度為。</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度為</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　4.2.2二次開鉆鉆具組合</p><p>　　1.285-1000m</p><p>　?。?）鉆鋌長度的確定</p><

45、;p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆，鉆鋌外徑177.80mm，內(nèi)徑71.40mm，均重。</p><p><b>　　此時，最大鉆壓為。</b></p><p>　　則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　從而實(shí)際用18根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際長度為。

46、</p><p>　　2．鉆桿長度計算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆桿，鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑108.60mm，均重，鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。</p><p>　　計算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>　?、?安全系數(shù)法：</b></p><p>

47、;<b>　?、?設(shè)計系數(shù)法：</b></p><p><b>　?、?拉力余量法：</b></p><p>　　比較三種安全校核知設(shè)計系數(shù)法計算的值最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長度為</b></p><p>　　因此鉆桿長度為，根數(shù)為，</p>

48、<p>　　實(shí)際取，從而鉆桿實(shí)際長度為。</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　2.1000-1495m</p><p>　　（1）鉆鋌長度的確定</p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇

49、鉆鋌，鉆鋌外徑177.80mm，內(nèi)徑71.40mm，均重。</p><p><b>　　此時，最大鉆壓。</b></p><p>　　則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為</p><p>　　，從而實(shí)際用8根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際長度為。</p><p>　　2.鉆桿長度計算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手

50、冊（甲方）》選擇鉆桿，鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑108.60mm，均重，鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。</p><p>　　計算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>　?、?安全系數(shù)法：</b></p><p><b>　?、?設(shè)計系數(shù)法：</b></p><p><b>　　③

51、拉力余量法：</b></p><p>　　比較三種安全校核知設(shè)計系數(shù)計算的值最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長度為</b></p><p>　　因此鉆桿長度為，根數(shù)為，</p><p>　　實(shí)際取，從而鉆桿實(shí)際長度為。</p><p><b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)

52、度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p>　　3.1495-2100m</p><p><b>　　1.鉆鋌長度的確定</b></p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆,鉆鋌外徑177.80mm，內(nèi)徑71.40mm，均重。</p><p&g

53、t;<b>　　此時，最大鉆壓。</b></p><p>　　則鉆鋌長度為，所用根數(shù)為</p><p><b>　　。</b></p><p>　　從而實(shí)際用18根鉆鋌，實(shí)際鉆鋌長度為。</p><p>　　2．鉆桿長度計算及安全校核</p><p>　　查《鉆井手冊（甲方）

54、》選擇鉆桿，鉆桿外徑127.0mm，內(nèi)徑108.60mm，均重，鋼級E級，鉆桿，安全系數(shù)為。</p><p>　　計算最大安全靜拉載荷為：</p><p><b>　　① 安全系數(shù)法：</b></p><p><b>　?、?設(shè)計系數(shù)法：</b></p><p><b>　?、?拉力余量法

55、：</b></p><p>　　比較三種安全校核知設(shè)計系數(shù)法計算的值最小。</p><p><b>　　則鉆桿許用長度為</b></p><p><b>　　因此鉆桿長度為。</b></p><p>　　鉆桿所用根數(shù)為，實(shí)際取，從而鉆桿實(shí)際長度為。</p><p>

56、;<b>　　校核鉆桿抗擠強(qiáng)度</b></p><p>　　故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。</p><p><b>　　4.3鉆柱設(shè)計結(jié)果</b></p><p><b>　　鉆柱設(shè)計參數(shù)表</b></p><p>　　第5章 鉆井液設(shè)計</p><

57、p>　　5.1鉆井液的計算公式</p><p>　　5.1.1井筒內(nèi)鉆井液體積</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：為井筒內(nèi)鉆井液的體積，m；為第i段井徑，m；為第i段井眼長度，m。</p><p>　　5.1.2地面循環(huán)量</p><p>　　由于井深

58、為2100m，選擇30鉆機(jī)則地面循環(huán)量為。</p><p><b>　　5.1.3損耗量</b></p><p><b>　　損耗量為</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　5.1.4需要加入粘土、清水的量</p><p

59、><b>　?。?-3）</b></p><p>　?。?-4）式中：為所加入粘土的密度，?。粸樗溷@井液的最大體積</p><p>　　m；為所加粘土質(zhì)量，t；為配制鉆井液所需要的水的體積，。</p><p>　　5.2鉆井液密度轉(zhuǎn)換</p><p>　　5.2.1一次開鉆需要加入重晶石量</p>

60、<p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中 ：為加入重晶石的量，t；為一次開鉆鉆井液的密度，。</p><p>　　5.2.2二次開鉆需要加入重晶石量</p><p><b>　　（5-6）</b></p><p>　　式中：為加入重晶石的量，t；為二次開鉆鉆井液的密

61、度，。</p><p><b>　　5.3鉆井液設(shè)計</b></p><p>　　參考臨井資料，一開時鉆井液密度為1.2，二開時鉆井液密度為1.25 。</p><p>　　5.3.1井筒內(nèi)鉆井液體積</p><p>　　1．一次開鉆井筒內(nèi)的鉆井液體積</p><p><b>　　由公

62、式5-1可知</b></p><p>　　2.二次開鉆井筒內(nèi)的鉆井液體積</p><p><b>　　由公式5-1可知</b></p><p><b>　　因此在鉆井過程中。</b></p><p>　　5.3.2鉆井過程中所需的鉆井液體積</p><p><

63、;b>　　由公式5-2可知</b></p><p>　　則所需鉆井液原漿體積為</p><p><b>　　實(shí)際取。</b></p><p>　　5.3.3需要加入的水量和土量</p><p>　　由公式5-3和公式5-4可知粘土質(zhì)量為</p><p>　　由公式5-4可知水的量

64、為</p><p>　　5.3.4鉆井液密度轉(zhuǎn)換</p><p>　　1. 一次開鉆時所需重晶石的量</p><p>　　由公式5-5可知所加入重晶石量的為</p><p>　　2. 一次開鉆時所需重晶石的量</p><p>　　由公式5-6可知所加入重晶石量的為</p><p>　　5.4鉆井

65、液設(shè)計結(jié)果</p><p><b>　　鉆井液設(shè)計參數(shù)表</b></p><p>　　第6章 鉆井水力參數(shù)的設(shè)計</p><p><b>　　6.1泵的選擇</b></p><p>　　6.1.1確定最小排量</p><p><b>　　（6-1） </b

66、></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　（6-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　?。?-5）式中：為巖屑舉升效率，無因次，取0.5；為最低環(huán)空返速，；為巖 </p><

67、;p>　　屑在環(huán)空的實(shí)際上返速度，；為巖屑在鉆井液的下滑速度，；為巖屑直徑，取0.6cm；為巖屑密度，??；為鉆井液密度，；為鉆井液有效粘度，；、為井徑和鉆柱外徑，</p><p>　　cm；為鉆井液稠度系數(shù)，；為鉆井液流行指數(shù)，無因次；為</p><p>　　攜巖屑的最小排量，。</p><p>　　6.1.2計算不同井深循環(huán)壓耗系數(shù)</p>&

68、lt;p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　（6-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：；為鉆井液塑性粘度，；為鉆鋌長度，m；為鉆桿內(nèi)徑，cm；、為鉆鋌內(nèi)徑、外徑，cm。 </p><p>　　6

69、.1.3臨界井深的確定</p><p>　　1．計算按最大鉆頭水功率方式下的臨界井深 </p><p><b>　　第一臨界井深為</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　第二臨界井深為</b></p><p>

70、;<b>　　（6-10）</b></p><p>　　式中：；為額定泵壓，MPa；為額定排量，。</p><p>　　2．計算按最大射流沖擊力方式下的臨界井深 </p><p><b>　　第一臨界井深為</b></p><p><b>　　（6-11）</b></p&

71、gt;<p><b>　　第二臨界井深為</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　6.2泵的各種參數(shù)計算</p><p>　　6.2.1一開時泵的計算</p><p><b>　　1.0-285m</b></p>

72、<p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)泵兩臺并聯(lián)使用，因此額定排量為，額定泵壓為。</p><p>　　由公式6-1、6-2、6-3和6-4可知最低環(huán)空返速為</p><p>　　由鉆柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，鉆井液密度，井眼直徑，鉆桿外徑，巖屑直徑，巖屑密度，，。</p><p><b>　　則</b

73、></p><p>　　根據(jù)公式6-5可知，攜巖所需的最小排量為</p><p>　　故，選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，鉆井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆鋌外徑，井眼直徑。</p><p><b>　　則由公式6-6可知</b></p&g

74、t;<p><b>　　由公式6-7可知</b></p><p><b>　　由公式6-8可知</b></p><p>　　則根據(jù)最大射流沖擊力由公式6-11計算臨界井深得</p><p>　　由于，因此鉆頭壓降為</p><p><b>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為</b&g

75、t;</p><p><b>　　因此噴嘴的直徑為</b></p><p>　　6.2.2二開時泵的計算</p><p>　　1.285-1000m</p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB—1600A的鉆進(jìn)泵一臺，其額定排量為，額定泵壓為。</p><p>　　由鉆柱

76、設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，鉆井液密度，井眼直徑。</p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式可知</b></p><p>　　根據(jù)公式6-5可知，攜巖所需的最小排量為</p><p>　　故，因此選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，鉆井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆

77、鋌外徑，井眼直徑。</p><p>　　則由公式6-6可知 </p><p><b>　　由公式6-7可知</b></p><p><b>　　由公式6-8可知</b></p><p>　　則根據(jù)最大鉆頭水功率按照公式6-9計算第一臨界井深得</p><p>　　由最大

78、鉆頭水功率按照公式6-10計算第二臨界井深</p><p>　　由于，因此鉆頭壓降為</p><p><b>　　最優(yōu)排量為</b></p><p><b>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為</b></p><p><b>　　因此噴嘴的直徑為。</b></p><p&

79、gt;　　2.1000-1495m</p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)泵一臺，其額定排量為，額定泵壓為。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，鉆井液密度，井眼直徑。</p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式可知</b></p><p>　　根據(jù)公式6-5可知，攜

80、巖所需的最小排量為</p><p>　　故，因此選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，鉆井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆鋌外徑，井眼直徑。</p><p><b>　　則由公式6-6可知</b></p><p><b>　　由公式6-7可知<

81、/b></p><p><b>　　由公式6-8可知</b></p><p>　　則根據(jù)最大鉆頭水功率按照公式6-9計算第一臨界井深得</p><p>　　由于，因此鉆頭壓降為</p><p><b>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為</b></p><p><b>　　

82、所以噴嘴的直徑為</b></p><p>　　3.1495—2100m</p><p>　　根據(jù)鄰井參數(shù)可知選擇缸套直徑為的型號為SL3NB—1000A的鉆進(jìn)泵一臺，其額定排量為，額定泵壓為。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，井液密度，井眼直徑。</p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式可知</b>

83、;</p><p>　　根據(jù)公式6-5可知，攜巖所需的最小排量為</p><p>　　故，因此選擇的鉆井泵合理。</p><p>　　由鉆柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知，井液塑性粘度，鉆井液密度，鉆桿外徑，鉆桿內(nèi)徑，鉆鋌長度，鉆鋌內(nèi)徑，鉆鋌外徑，井眼直徑。</p><p><b>　　則由公式6-6可知</b></p>

84、<p><b>　　由公式6-7可知</b></p><p><b>　　由公式6-8可知</b></p><p>　　則根據(jù)最大鉆頭水功率按照公式6-9計算第一臨界井深得</p><p>　　由于，因此鉆頭壓降為</p><p><b>　　噴嘴的當(dāng)量直徑為</b&g

85、t;</p><p><b>　　所以噴嘴的直徑為</b></p><p><b>　　6.3泵的設(shè)計結(jié)果</b></p><p><b>　　泵的設(shè)計參數(shù)表</b></p><p>　　第7章 注水泥設(shè)計</p><p><b>　　7.

86、1水泥漿的用量</b></p><p>　　7.1.1所需水泥漿體積的計算公式</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：為水泥塞高度，取10m；為井眼口袋高度，取5m；為設(shè)計封填水泥長度，m；為第i次開鉆鉆頭尺寸，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；為水泥附加系數(shù)，取1.1。

87、</p><p>　　7.1.2所需干水泥的質(zhì)量的計算公式</p><p>　　1.配制的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：為水泥灰的密度，3.15 g/cm；為水的密度，1.0 g/cm ；為水灰比, 一開為0.46,二開為0.44。</p>

88、<p>　　2.所需干水泥的質(zhì)量為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：為地面損失系數(shù)，取1.05。</p><p>　　7.1.3所需水的體積的計算公式</p><p><b>　　（7-4）</b></p><p>　　

89、7.1.4頂替排量的計算公式</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中：為頂替排量，；為水泥漿臨界流速，，表層取0.9，油層取2.28。</p><p>　　7.1.5頂替容積的計算公式</p><p><b>　?。?-6） </b></p><

90、p>　　式中：為頂替容積，；為第i層套管的內(nèi)徑，m；為至阻位的長度，。</p><p>　　7.1.6注入時間的計算公式</p><p><b>　　（7-7）</b></p><p>　　式中：為所需水泥漿體積，； 為鉆井液臨界流速，，取1.68；為水泥漿注入時間，min；為環(huán)空面積，。</p><p>　　7.

91、1.7 頂替時間及防凝時間</p><p><b>　　頂替時間 </b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：為頂替容積，；為頂替排量，；為頂替時間，min。</p><p><b>　　防凝時間</b></p><p

92、><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中：為水泥漿注入時間，min；為頂替時間，min；為水泥漿防凝時間，min。</p><p>　　7.2所需干泥灰、清水的用量</p><p>　　7.2.1水泥漿體積的計算</p><p>　　1.封固表層套管水泥漿體積的計算</p><

93、p>　　由套管設(shè)計可知，，，。</p><p><b>　　由公式7-1得</b></p><p>　　2.封固油層套管水泥漿體積的計算</p><p>　　由套管設(shè)計可知，，，</p><p><b>　　。</b></p><p>　　由公式7-1得 <

94、;/p><p>　　7.2.2干水泥質(zhì)量的計算</p><p>　　1.封固表層套管干水泥質(zhì)量的計算</p><p>　　由公式7-2得,配制的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量為</p><p>　　則由公式7-3得干水泥質(zhì)量為</p><p>　　2.封固油層套管干水泥質(zhì)量的計算</p><p>　　由公式

95、7-2得,配制的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量為</p><p>　　則由公式7-3得干水泥質(zhì)量為</p><p>　　7.2.3 所需清水的體積的計算</p><p>　　1.封固表層套管所需清水的量</p><p>　　由公式7-4得，,因此固井時儲備清水的體積。 </p><p>　　2.封固油層套管所需清水的量<

96、/p><p>　　由公式7-4得,,固井時儲備清水的體積。</p><p>　　7.3頂替時間的計算</p><p>　　7.3.1頂替排量的計算</p><p>　　1.表層頂替排量的計算</p><p>　　由表層設(shè)計可知，，則由公式7-5可知頂替排量為。</p><p>　　2.油層頂替排量的

97、計算</p><p>　　由油層設(shè)計可知，，則由公式7-5可知頂替排量為。</p><p>　　7.3.2頂替容積的計算</p><p>　　1.表層頂替容積的計算</p><p><b>　　由表層設(shè)計可知</b></p><p>　　由公式7-6可知頂替容積為</p><p

98、>　　2.油層頂替容積的計算</p><p>　　由公式7-6可知頂替容積為</p><p>　　7.3.3頂替時間的計算</p><p>　　1.表層頂替時間計算</p><p>　　由公式7-8可知頂替時間為</p><p>　　2.油層頂替時間計算</p><p>　　由公式7-8可

99、知頂替時間為</p><p>　　7.4防凝時間的計算</p><p>　　7.4.1注入水泥漿的時間</p><p>　　1.表層注入水泥漿的時間</p><p><b>　　由公式7-7可知</b></p><p>　　2.油層注入水泥漿的時間</p><p><

100、b>　　由公式7-7可知</b></p><p>　　7.4.2防凝時間的計算</p><p><b>　　1.表層防凝時間</b></p><p>　　由公式7-9可知防凝時間為</p><p><b>　　2.油層防凝時間</b></p><p>　　由

101、公式7-9可知防凝時間為</p><p>　　7.5注水泥設(shè)計結(jié)果</p><p><b>　　注水泥設(shè)計參數(shù)表</b></p><p>　　第8章 設(shè)計結(jié)果</p><p>　　表8-1 井身設(shè)計結(jié)構(gòu)表</p><p>　　表8-2 套管柱設(shè)計參數(shù)表</p><p>

102、　　表8-3 鉆具組合設(shè)計表</p><p>　　表8-4 鉆井液設(shè)計參數(shù)表</p><p>　　表8-5 泵的設(shè)計參數(shù)表</p><p>　　表8-6 注水泥設(shè)計參數(shù)表</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 蔣希文. 鉆井手冊（甲方）上冊[M].北京：石油工業(yè)

103、出版社，2001:319-330.</p><p>　　[2] 屈東升. 石油工程[M]. 石油工業(yè)出版社出版，2001，24(4).</p><p>　　[3] 甘秀娥. 石油工程設(shè)計[M].江漢石油學(xué)院，石油工業(yè)出版社出版，2002，26(6).</p><p>　　[4] 劉希圣.石油工程設(shè)計[M] .大慶：大慶石油學(xué)院，1999:123-127.</p