【正文】 牙輪鉆頭2鉆鋌（鐘擺組合）NC563鉆桿127NC404方鉆桿133NC40表 29 第四次開鉆鉆具組合序號鉆具名稱外徑 (mm)內(nèi)徑 (mm)扣型 (下扣,上扣)單根長度 (m)長度 (m)1牙輪鉆頭2鉆鋌（鐘擺組合）NC353鉆桿127NC404方鉆桿NC40鉆井工程課程設計 鉆頭及鉆井參數(shù)設計 鉆頭設計 地層的可鉆性如表 4地層ABCDEF3F2JF2KF1可鉆性13是在巖石可鉆性測定儀（即微鉆頭鉆進實驗架）上使用 。鉆壓 轉(zhuǎn)速 55r min 的鉆進參數(shù)$在巖樣上鉆三個孔，孔深 24mm 取三個孔鉆進時間的平均值為巖樣的鉆時（ t d ）取以 2 為底的對數(shù)值作為該巖樣的可鉆性級值 K d ，一般取整數(shù)值 td 。39則相應的鉆時為：K d = log 2 tdK d（14）則地層的相應的鉆時為：t d = 2（15）表 30 地層可鉆性和鉆時的關(guān)系地層ABCDEF3F2JF2KF1可鉆性13鉆時（ h ? m ?1 ）1．52簡化起見由單種鉆頭鉆進的累計進尺為相應的開次井段第 i 種的鉆頭的總進尺為 L i ，根據(jù)可鉆性和江漢鉆頭廠的鉆頭給出的參數(shù)得出相應機械鉆速為 vi ，則純鉆時間為 ti則第一次開鉆A(0~300): 1B(300~570): 1第二次開鉆B(570~600): 1C(600~1100): 1D(1100~1600): 1E(1600~2000): 1F3(2000~2480)： 1第三次開鉆F3(2480~2700)： 1F2J(2700~2900)： 1F2K(2900~3200)： 1L i = vi ? ti（16）F1(3200~3500)： 1F1(3500~3505)： 1第四次開鉆F1(3505~3525)： 1 鉆頭的選型如表 31表 31 鉆頭的選擇序號尺寸mm型號數(shù)量鉆進井段m進尺m純鉆 時間 h機械鉆速m/h1GJ115B10~3003002GJ115B1300~570270133HJ1171570~6003094HJ1171600~110050085HJ11711100~16005006HJ11711600~200040077HJ11712000~24804808H13612480~2700220499H13612700~29002003210H13612900~32003002211H13613200~35003001112H637A13500~35252555合計123525 鉆井參數(shù)設計 鉆井液密度設計 鉆井內(nèi)鉆井液體積πni 229。 i iV =式中：3Vi ———井筒內(nèi)鉆井液的體積，m ；Di ———第 i 段井徑，m；Li ———第 i 段井眼長度，m。鉆井內(nèi)鉆井液體積i =1 4D 2 L（17）由于井深為 3525m，地面泵壓不超過 20Mpa，選擇缸套直徑為 160mm 的 3NB1000 鉆機則地面循環(huán)量為Vc = s 。循環(huán)損耗量為Vd ：Vd = (Vi + Vc ) 20%（18）需加入的粘土、清水量Vm 為：mVm = Vw +ρm V= w（19）（20）式中：5% 1ρ ———加入粘土的密度，取 2000 Kg3m 3 ；Vm ———所配鉆井液的最大體積 m ；m ———所加粘土質(zhì)量，t；3Vw ———配制鉆井液所需要的水的體積， m 。第一次開鉆 需加入的重晶石的量為：式中：m1 = Vm ρ1 ? m? mw（21）m1 ———加入重晶石的量，t；ρ 1 ———一次開鉆鉆井液的密度， gmw ———加入的水的量， t 。第二次開鉆 需加入的重晶石的量為：m3 。式中：m2 = V（mρ2 ? ρ1）（22）m2 ———加入重晶石的量，t；ρ 2 ———二次開鉆鉆井液的密度， g第三次開鉆需加入的重晶石的量為：m3 。式中：m3 = V（mρ3 ? ρ2）（23）m3 ———加入重晶石的量，t；ρ 3 ———三次開鉆鉆井液的密度， g第四次開鉆需加入的重晶石的量為：m3 。式中：m4 = V（mρ4 ? ρ3）（24）m4 ———加入重晶石的量，t；ρ 4 ———四次開鉆鉆井液的密度， g鉆井液的密度計算公式為：m3 。ρ s = ρd + ?ρpd（25）式中：ρd =3（26）ρ s ———鉆井液的密度， gρd ———當量鉆井液密度 gm ；m3 ；?ρ ———鉆井液密度附加值，一般取 ~ 井筒內(nèi)的鉆井液的體積：由式（17），一次開鉆鉆井液的體積：cm 3 ，這里取 cm 3 。二次開鉆鉆井液的體積：V = π 21 4π 2 570 = (m 3 )( 3 )V2 = 4 3三次開鉆鉆井液的體積： (2480 ? 570) + V1 = mV = π 23 43四次開鉆鉆井液的體積： (3505 ? 2480) + V2 = (m )V = π 24 4因此井筒內(nèi)的鉆井液的體積為： 25 + V3 = (m )由式（18）得損失的鉆井液為：V = 3d則所需鉆井液原漿體積為V = 20% = (m 3 )Vm = V+ Vd= + = (m3 )實際取Vm= 850(m 3 )由（19）式得需加入的粘土量為：Vm850m =20 +1000 =ρ20 +10002000= (t )由（20）式得加入的水量為：Vw( 3 )m = = = m5% 5%一次開鉆時所需的鉆井重金石的量根據(jù)式（25）、（26）一次開鉆時鉆井液密度為ρ s1 = + = 根據(jù)式（21）得到重金石的量為cm 31m = 850 () ? ? 1000 10 ?3 = (t )二次開鉆時所需的鉆井重金石的量根據(jù)式（25）、（26）一次開鉆時鉆井液密度為ρ s 2 = + = g根據(jù)式（21）得到重金石的量為cm 3m2 = 850 ( ?) = 85(t )三次開鉆時所需的鉆井重金石的量根據(jù)式（25）、（26）一次開鉆時鉆井液密度為ρ s 2 = + = g根據(jù)式（21）得到重金石的量為cm 3m3 = 850 ( ? ) = 340(t )四次開鉆時所需的鉆井重金石的量m4 = 850 ( ?) = 0鉆井液密度的設計結(jié)果為：表 32 鉆井液設計參數(shù)表項 目鉆井液密度（g/cm3）重晶石用量（t）鉆井液體積（m3）土量（t）水量（m3）一 開850二 開85三開340四 開0 鉆井水力參數(shù)的設計 確定最小排量 Qa ：vK = ss v（27）avs = va ? vsl（28）2 (ρ ? ρ )3v = s s d（29）sl 1 1ρ 3 181。 3d en230。 d h ? d p 246。1?n230。 2n + 1 246。181。e = K 231。 247。232。 1200va 248。231。 247。232。 3n 248。（30）Q = π(d 2? d 2)va（31）式中：a 40 h pK s ———巖屑舉升效率，無因次，取 ；va ———最低環(huán)空返速， m s ；vs ———巖 屑在環(huán)空的實際上返速度， m s ；vsl ———巖屑在鉆井液的下滑速度， m s ；d s ———巖屑直徑，取 ；ρs ———巖屑密度，取 g3cm 3 ；ρd ———鉆井液密度， g cm ；181。e ———鉆井液有效粘度， Pa ? s ；d h 、 d p ———井徑和鉆柱外徑，cm；K ———鉆井液稠度系數(shù)， Pa ? s n ； n ———鉆井液流行指數(shù)，無因次； Qa ———攜巖屑的最小排量， L s 。計算不同井深循環(huán)壓耗系數(shù)233。B 249。m = ρd181。pv 234。 +3 （32）234。235。 d pi(d h ? d p ) (d h + d p ) 233。 B 249。K c = ρd181。pv Lc 234。 +3 （33）234。235。 d ci(d h ? d c ) (d h + d c ) a = K g + K c ? mLc（34）式中：?3K g = 10MPa ? s? L? ；181。pv ———鉆井液塑性粘度， Pa ? s ；Lc ———鉆鋌長度，m；d pi ———鉆桿內(nèi)徑，cm；d ci 、 d c ———鉆鋌內(nèi)徑、外徑，cm。 臨界井深的確定計算按最大鉆頭水功率方式下的臨界井深第一臨界井深為D = pr ? arPc m第二臨界井深為（35）D = pr ? aaPa m式中：B = ；pr ———額定泵壓，MPa；Qr ———額定排量， L s 。（36）計算按最大射流沖擊力方式下的臨界井深 第一臨界井深為D = pr ? arFc m第二臨界井深為（37）D = pr ? aaFa m射流噴射速度：（38）10Qv j =A0（39）π z 2其中式中：v j ———射流噴速，m s ；A0 = 229。 d i4 i =1（40）Q ———通過鉆頭噴嘴的鉆井液流量, L s ；A0 ———噴嘴出口截面積,cm 2 ；di ———噴嘴直徑（ i = 3 ….）；z ———噴嘴個數(shù)。 射流噴射沖擊力：ρ Q 2F j式中：F j ———射流沖擊力， kN ；= d 100 A0（41）ρd ———鉆井液密度, g射流水功率：cm3 。= Q 3Pj式中：Pj ———射流水功率， kW 。 d A20（42）比水功率：式中：Pj ———比水功率， kW ；Dw ———井眼直徑，mm。 環(huán)空壓耗計算鉆桿外環(huán)空壓耗： 4PjP = （43）wπD 2