【正文】 東北石油大學本科生課程設計 21 第 4 章 鉆柱設計 鉆柱設計原理 所需鉆鋌長度的計算公式 N maxccBcosSWL qK ?? （ 41） 式中： cL 為所需鉆鋌長度， m ； NS 為安全系數(shù)，一般取 NS =； maxW 為設計的最大鉆壓， kN ； cq 為每米鉆鋌在空氣中的重力， kNm 。1 2 . 5 3 4 1 . 2 9 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 2 4 8 0 0DDdS D? ?? ? ? ???3 因此抗擠符合要求。 假設第三段下入深度為 800m,則第二段段長為： 2 1 8 0 0 2 5 0 8 0 0 7 5 0 ( m )L ? ? ? ? 第三段套管受拉后抗擠校核： 332 39。 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。 1 0 2 4 8 . 1 1 8 3 0 1 0 4 5 4 . 0 2 3 (K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 第三段套管抗拉安全系數(shù)： 33 1 2 39。 39。39。 3 0 . 4 6 8 1 . 0 4 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 2 8 0DD dS D? ?? ? ? ???水 泥 面 水 泥 面 所以水泥面處不滿足抗擠強度。 東北石油大學本科生課程設計 12 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《鉆井工藝手冊》表 38 選擇第二段套管 表 33 第三段套管鋼級選擇 鋼級 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 均重 （ N/m） 抗拉強度 （ kN） 抗擠強度 （ MPa） 內(nèi)徑 （ mm） ?s （ kN） J55 第三段套管下入深度為33d3 3 . 8 5 3 2 3 4 7 ( m )1 . 3 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 1 2 5DDD gS??? ? ???，實際取 2330m，則第二段套管使用長度為 23 2 9 8 0 2 3 3 0 6 5 0 ( m )L D D? ? ? ? ?。 1500 1800m? 井段 ? ? 6m 1 8 0 0 p m a x b p 1 8 0 010p D S g?? ?? ? ? ? ? ? ? 618 00 5 6 5 10? ? ? ? ? ? (Mpa)? mN 1 2 M p app? ? ? ? ，所以不會發(fā)生壓差卡鉆，滿足設計要求。 地層壓裂安全系數(shù) ，用當量鉆 井液密度表示，取 ； kS為 發(fā)生井涌時 的井涌允量，取 。 設計應在充分分析有關地質(zhì)和工程資料的基礎上，遵循國家及當?shù)卣嘘P法律、法規(guī)和要求，按照安全、快速、優(yōu)質(zhì)和高效的原則進行，并且必須以保證實施地質(zhì)任務為前提。 第 5 章 鉆井水力參數(shù)的設計 ......................................................錯誤 !未定義書簽。 設計要求： 要求學生選擇一口井的基礎數(shù)據(jù)，在教師的指導下獨立地完成設計任務，最終以設計報告的形式完成專題設計，設計報告的具體內(nèi)容如下：（ 1）井身結(jié)構(gòu)設計；（ 2）套管強度設計；（ 3）鉆柱設計；（ 4）鉆井液設計；（ 5） 鉆井水力參數(shù)設計；（ 6）注水泥設計；（ 7）設計結(jié)果；（ 8）參考文獻；設計報告采用統(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，達到工程設計的基 本要求。 鄰井基本參數(shù) .................................................................錯誤 !未定義書簽。 泵的設計結(jié)果 ................................................................................................. 43 第 6 章 注水泥設計 .................................................................................................... 45 水泥漿排量的確定 ......................................................................................... 45 注水泥漿井口壓力 ......................................................................................... 48 水泥漿體積的確定 ......................................................................................... 59 設計結(jié)果 ......................................................................................................... 60 第 7 章 鉆井液設計 .................................................................................................... 61 鉆井液用量計算公式 ..................................................................................... 61 鉆井液用量計算 ............................................................................................. 61 鉆井液用量設計結(jié)果 ..................................................................................... 64 鉆井液 體系設計 ............................................................................................. 64 第 8 章 設計結(jié)果 .................................................................................................... 65 參考文獻 ...................................................................................................................... 67 附錄 .............................................................................................................................. 68 東北石油大學本科生課程設計 1 前 言 鉆井是石油、天然氣勘探開發(fā)的主要手段。 套管強度設計； 鉆柱設計：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； 鉆井液體系； 水力參數(shù)設計； 6，注水泥設計，鉆井施工進度計劃等幾個方面的基本設計內(nèi)容。Np為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取 12 MPa。 2. 某段鋼級套管的最大下入深度 3Dd Dn 10g ??? SD ? ? （ 32） 式中： D?為某段鋼級套管抗外擠強度， MPa； S為抗外擠安全系數(shù)，取 。 第三段抗擠安全系數(shù)： 33 3 3 . 8 5 3 1 . 3 3 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 3 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 3 3 0DD dS D? ?? ? ? ??? 滿足抗擠要求。則第二段套管頂部抗拉安全系數(shù)： 22 12 1548 4 . 1 5 1 . 38 7 . 4 9 2 4 8 . 1 1 1 5 0 / 1 0 0 0TT FS WW? ? ? ?? ? ? 水泥面處受到拉伸載荷為： 31 2 39。 1 0 2 4 8 . 1 1 1 5 0 1 0 2 8 5 . 3 1 5 ( K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 332 39。339。 1 2 0 9 . 9 1 . 4 6 1 . 38 7 . 4 9 2 8 5 . 3 1 5 4 5 4 . 0 2 3TT FS W W W? ? ? ?? ? ? ? 抗拉符合要求。 第二段抗擠安全系數(shù) 22 2 2 1 . 3 0 5 1 . 1 3 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 2 4 1 5 5 0DD dS D? ?? ? ? ??? 滿 足抗擠要求。 2 2 39。 東北石油大學本科生課程設計 18 第三段套管長度的確定： 假設第三段套管設計到井口，第三段長度 3 800mL ? 第三段套管重量： 333 3 3 1 0 5 2 5 . 4 8 0 0 1 0 4 2 0 . 3 2 ( K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 第三段套管抗拉安全系數(shù)： 331 2 39。 從而實際用 4 根鉆鋌，鉆鋌實際度為 ? ?c 9 .1 4 3 6 .4 mL ? ? ? 。 二次開鉆鉆具組合 200 1800m? 井段 1. 鉆鋌長度的確定 查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆鋌 ,鉆鋌外徑 ，內(nèi)徑 ，均重c 9K N mq ? 。=2 3 . 7 4 M p a 6 4 . 8 2 M p a DP ???外 擠 ，所以滿足抗擠強度。 計算最大安全靜拉載荷為： ① 安全系數(shù)法 ? ?ya1 879 S ?? ? ? ② 設計系數(shù)法：選取卡瓦長度 ? ， ? ，則112212 .7 4 12 .7 41 1 1. 422 2 2 40 .6 4 2 40 .6 4ytdK dKLL??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?ya2 yt0 . 9 0 . 9 1 2 6 9 . 7 7 8 0 5 k N1 . 4 2FF ?? ?? ? ? ③ 拉力余量法：取拉力余量 445KNMOP? ? ?a 3 y0. 9 = 0. 9 12 69 .7 7 44 5 69 8 kNF F M O P? ? ? ? ? 比較三種安全校核知拉力余量法計算的值最小， 作為抗拉安全強度2 11 16 ( KN )aaFF?? 。 2. 鉆桿長度計算及安全校核 查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆桿，鉆桿外徑 ，內(nèi)徑 ，均重173N/mpq ? ,鋼級 E 級，鉆桿抗拉強度 y ? ，抗擠強度 D 58MPa? ? ，抗拉安全系數(shù)為 ? ，抗擠安全系數(shù) ?擠 。 東北石油大學本科生課程設計 24 計算最大安全靜拉載荷為： ① 安全系 數(shù)法 ? ?ya1 1219 S ?? ? ? ② 設計系數(shù)法：選取卡瓦長度 ? ， ? ，則112212 .7 4 12 .7 41 1 1. 422 2 2 40 .6 4 2 40 .6 4ytdK dKLL??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?ya2 yt0 . 9 0 . 9 1 7 6 0 . 3 1 1 1 6 k N1 . 4 2FF ?? ?? ? ? ③ 拉力余量法：取拉力余量 445KNMOP? ? ?a 3 = 17 60 .3 44 5 11 39 kNF F M O P? ? ? ? ? 比較三種安全校核知設計系數(shù)法計算的值最小，作為抗拉安全強度2 1116( K N )aFa F?? 。 則鉆桿許用長度為 c c Bpp1 1 1 6 2 . 1 9 3 6 . 4 0 . 8 7 3 4 2 0 9 m 2 0 0 m2 8 4 . 7 8 / 1 0 0 0 0 . 8 7 3aBF q L KL qK? ? ? ?? ? ?? 東北石油大學本科生課程設計 23 實際鉆桿長度 1 9 . 1