【文章內(nèi)容簡介】 保證套管不破壞的 前提下，還應(yīng)使所設(shè)計出的套管柱在成本上是最低的，這就是通常所說的套管柱設(shè)計的 “既安全又經(jīng)濟 ”的原則。 。 油層套管柱設(shè)計 計算的相關(guān)公式 （ 1） 某井段的最大外擠壓力 310 ??? Ddc gDSp ? （ 31） 式中 d? —該井段所用你講的最大密度， g/cm179。； D 為某段鋼級的下入深度， m。 （ 2） 某段鋼級 套管的最大下入深度 310 ??? Dd Dn gSD ? ? （ 32） 式中 D? —某段鋼級套管的抗外擠強度， MPa； DS 為最小抗外擠強度安全系數(shù)，取 。 10 （ 3） 套管浮力系數(shù) sdBK ????1 （ 33） 式中 s? —某段所用鋼材的密度，取 179。. （ 4） 安全系數(shù) 抗拉安全系數(shù)： ?tS 。 按抗外擠強度設(shè)計由下向上選擇第一、二段套管的使用長度 根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，查《鉆井手冊（甲方）》選擇第一段套管如下： 表 31 第一段套管選擇 鋼級 外徑(mm) 內(nèi)勁(mm) 壁厚(mm) 均重(N/m) 抗拉強度(KN) 抗內(nèi)壓強度 (MPa) 抗擠強度(MPa) 管體屈服強度 (KN) J55 查《鉆井手冊（甲方）》選擇第二段套管如下： 表 32 第二段套管選擇 鋼級 外徑(mm) 內(nèi)勁(mm) 壁厚(mm) 均重(N/m) 抗拉強度(KN) 抗內(nèi)壓強度 (MPa) 抗擠強度(MPa) 管體屈服強度 (KN) J55 204,3 根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出第一、二段套管的使用長度 解： （ 1）對第一段油層套管進行抗外擠強度校核 由公式（ 31）得 M P aSgDp Ddc 6 9 ?????? ? 由表（ 31）知： MPac ?? 所以 11 ccP ?? 所以第一段套管滿 足抗擠要求 11 （ 2）確定第一、二段油層套管的使用長度 由表（ 32）得 MPac ?? 由公式（ 32）得 mgSD Ddc 4 0 332 ??????? ??? ? 取 2D =1400m，則第一段油層套管使用長度 mDDL 2 9 51 4 0 01 6 9 5211 ????? 取每根套管長度為 則第一段油層套管使用根數(shù)： 1 ??N 根 取 1N =33 根 則第一段油層套管實際下入井中的長度為 mL 0 39。1 ??? 則第二段 油層套管使用長度為 mL 3 9 0 01 6 9 52 ??? 則第二段油層套管使用根數(shù)： 22 ??? LN 根 取 2N =153 根 則第二段油層套管實際下入井中的長度為 mL 3 9 39。2 ??? （ 3） 對第二段油層套管進行抗外擠強度校核 由 公式（ 31）得 M P aSgDp Ddc ?????? ? 由表（ 31）知： MPac ?? 所以 22 ccp ?? 所以第二段套管滿足抗擠要求 。 油層套管的抗拉強度校核 （ 1） 第一段油層套管抗拉強度校核 解： 由公式（ 33）得 ????? sdBK ?? 由表（ 31）知 第一段油層套管均重為 12 mNqc /? 則第一段油層套管在鉆井液中的重量： KNSLqKSW tcBtB7 0 0 2 0 2 3111????????? 由表 (31)得 KNt ?? 所以 11 ttB SW ??? 所以第一段油層套管滿足抗拉要求 （ 2） 第二段油層套管抗拉強度校核 解： 由公式（ 33）得 ????? sdBK ?? 由表（ 31）知 第二段油層套管均重為 mNqc / ? 則第一段油層套管在鉆井液中的重量： KNSWWSW tBBtB) 3 9 ()(321??????????? 由表 (31)得 KNt ?? 所以 11 ttB SW ??? 所以第二段油層套管滿足抗拉要求 。 表層套管柱設(shè)計 根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，查《鉆井手冊（甲方）》選擇表層套管如下： 表 33 表層套管選擇 鋼級 外徑(mm) 內(nèi)勁(mm) 壁厚(mm) 均重(N/m) 抗拉強度(KN) 抗內(nèi)壓強度 (MPa) 抗擠強度(MPa) 管體屈服強度 (KN) 13 H40 323 判斷表層套管的強度是否滿足要求。 解： ① 對表層套管進行抗外擠強度校核 則表層套管使用根數(shù)： 2 ??? LN 根 取 N =38 根 則第二段油層套管實際下入井中的長度為 mL 39。 ??? 由公式（ 31）得 M P ag D Sp Dd ?????? ? 由表（ 31）知： MPac ?? 所以 ccp ?? 所以表層套管滿足抗擠要求 ② 表層套管抗拉強度校核 解： 由公式（ 33）得 ????? sdBK ?? 由表（ 31） 知 第一段油層套管均重為 mNqc /? 則表層套管在鉆井液中的重量： KNLSqKSW tcBtB 3????????? 由表 (31)得 KNt ?? 所以 1ttB SW ??? 所以表層套管滿足抗拉要求 。 結(jié)論設(shè)計 14 套管柱設(shè)計參數(shù)表： 套管層位 項目 井段（ m） 鋼級 外徑(mm) 內(nèi)徑(mm) 壁厚(mm) 均重(N/m) 抗拉強度(KN) 抗內(nèi)壓強度 (MPa) 抗擠強度 (MPa) 管體屈服強度 (KN) 表層套管 0350 H40 323 油層套管П J55 204,3 油層套管 ? J55 第 4 章 鉆柱設(shè)計 合理的鉆柱設(shè)計是確保優(yōu)質(zhì)、快速、安全鉆井的重要條件。尤其是對深井鉆井，鉆柱在井下的工作條件十分復(fù)雜與惡劣，鉆柱設(shè)計就顯得更加重要。 鉆柱設(shè)計包括鉆柱尺寸選擇和強度設(shè)計兩方面內(nèi)容。在設(shè)計中，一般遵循以下兩個原則： 第一， 滿足強度（抗拉強度、抗擊強度等）要求，保證鉆柱安全工作； 第二， 盡量減輕整個鉆柱的重力，以便在現(xiàn)有的抗負荷能力下鉆更深的井。 鉆鋌的設(shè) 計 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 15 量。 所需鉆鋌長度的計算公式 BcNc Kq SWL ??? （ 41） 式中 W—設(shè)計最大鉆壓， KN； NS —安全系數(shù)，此取 ?NS ； BK —鉆井液浮力系數(shù)； cL —所需鉆鋌的長度， m； cq —每次開鉆所需鉆鋌單位長度重量， N/m； cN —每次開鉆所需鉆鋌的根數(shù)，沒跟鉆鋌的長度 。 計算鉆柱所受拉力的公式 Bcc KqLqLp )]()[( ???? （ 42） 式中 p—懸掛在鉆井液中鉆柱任意截面上所受拉力， KN； cL —鉆鋌的長度， m； cq —鉆鋌單位長度重量， N/m； L—鉆桿長度， m； q—鉆桿單位長度重量， N/m。 gLp d??外擠 （ 43） 式中 外擠p —鉆桿所受外擠壓力， MPa； d? —最大鉆井液密度， g/cm3。 鉆鋌、鉆桿長度的計算 一次鉆開鉆具組合 （ 1） 鉆鋌長度的確定 查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆鋌，選用鉆鋌： NC5680 外徑為 ，內(nèi) 16 徑為 ，長度為 ， mKNqc /? ， KNW 140? ，最大需要抗擠強度MPac ?? 。求鉆鋌的使用長度。 解： 浮力系數(shù) ????? sdBK ?? 所需鉆鋌重量為 KNK SWm BN 0 ????? 則鉆鋌長度為 mqmL cc 9 7 ??? 則鉆鋌根數(shù)為 ??? cc LN 根 取 10?cN 根 則實際鉆鋌使用長度為 ?? 由公式（ 43）得 M P agLp d 3 ?????? ?? 而 MPaD ?? 所以 Dp ?? 所以鉆鋌滿足抗擠強度要求 （ 2） 鉆桿長度計算 查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆桿，選用外徑為 ，內(nèi)徑為 ，鋼級為 D 級，按最小屈服強度計算最小抗拉力 KNFy ? ；最小抗擠壓力為； mNq /? 的鉆桿， MOP 為拉力余量，一般取 200~ 500KN，抗拉安全系數(shù) ? 。求鉆桿的使用長度。 解： 由書查得 ?ty?? ，取 MOP=300 則最大安全靜拉力為 ① 安全系數(shù)法 17 KNSFF tya ???? ② 設(shè)計系數(shù)法 KNFFtyya ?????? ③ 拉力余量法 KNM O PFF ya ?????? 由 aF 最小原則知，取 KNFa ? 由公式（ 42）轉(zhuǎn)化得 mKqKKLqFLBBBcca3 1 9 7 )91102 1 9 0()(3?????????????? 由鉆鋌長度知，鉆桿長度為 mL 26491355 ??? 鉆桿根數(shù) ??N 根 取 29?N 根 則鉆桿實際長度為 mL 39。 ??? （ 3） 校核鉆桿強度 解： 由公式（ 43）得 M P agLp d 3 ?????? ?? 而 MPaD ?? 所以 Dp ?? 所以鉆桿滿足抗擠強度要求 二次開鉆鉆具組合 （ 1） 3551100m ① 鉆鋌長度的確定 查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆鋌，選用鉆鋌： NC5070 外徑為 187mm，內(nèi)徑為 ，長度為 ， mKNqc /? ， KNW 140? ，最大需要抗擠強度MPac ?? 。求鉆鋌的使用長度。 解： 18 浮力系數(shù) ????? sdBK ?? 所需鉆鋌重量為 KNK SWm B N 0 ????? 則鉆鋌長度為 mqmL cc 2 36 0 9 7 ??? 則鉆鋌根數(shù)為 5 ??? cc LN 根 取 14?cN 根 則實際鉆鋌使用長度為 ?? 由公式（ 43）得 M P agLp d 3 ?????? ?? 而 MPaD ?? 所以 Dp ?? 所以鉆鋌滿足抗擠強度要求 ② 鉆桿長度計算 查《鉆井手冊（甲方）》選擇鉆桿，選用外徑為 127mm，內(nèi)徑為 ，鋼級為 D 級，按最小屈服強度計算最小抗拉力 KNFy ? ；最小抗擠壓力為； mNq /? 的鉆桿，求鉆桿的使用長度。 解： 由書查得 ?ty?? ，取 MOP=300 則最大安全靜拉力為 安全系數(shù)法 KNSFFtya ???? 設(shè)計系數(shù)法 KNFFtyya ?????? 拉力余量法 19 KNM O PFF ya ?????? 由 aF 最小原則知，取 KNFa ? 由公式（ 42）轉(zhuǎn)化得 mKqKKLqFLBBBcca28 4 )()(???????????? 由鉆鋌長度知，鉆桿長度為 mL 7