【導(dǎo)讀】全國石油工程設(shè)計大賽。完成日期2020年4月7日

　　

【正文】 . 5 2 1 0 ( ) 1 . 4 /()k DdV m sDd? ? ? ???? ? ? ? ???? （ ） 220. 07 85 ( 21 .6 17 .8 ) 18 .0 /kkQ V L s? ? ? ? （ ） 計算管內(nèi)流速 Vi： / 85 m s??? （ ） 計算管內(nèi) Rei： 211 0 8 0 0Re i 1 2 5 531()4nnnindVnKn??????? （ ） 計算管外水泥漿段 Reos： 01 0 ( )Re o s 1 8 2 0()[1 ]800D d VDdV????? ? ?????? （ ） 計算管外鉆井液段 Reom： 211 0 1 2 0 0 ( )R e o m = 1 4 3 221()3nnnnD d VnKn????? ??? （ ） 管內(nèi)摩阻系數(shù)： i beaf R? （ ） 0 .5 2( lg 3 .9 3 ) / 5 0 0 .0 7 2 9a ? ? ? （ ） 0 .5 2(1 .7 5 lg ) / 7 0 .2 0 9b ? ? ? （ ） 0. 20 ? ? ? （ ） 管外摩阻系數(shù) 0f ： 0 1 91930sf ?? （ ） 0 0. 29 ?? （ ） 固井工程設(shè)計 26 2532 16 ( 14 80 5 ) .4 20 [15 .7 11 9 14 80 5 ] ( 21 .6 17 .8 ) ( 21 .6 17 .8 )cPM P a? ? ?? ? ? ??????? （ ） 替鉆井液終泵壓： 9 .6 3 5 .6 1 5 .2 3EP M P a? ? ? （ ） 碰壓泵壓： = 1 5 .2 3 + 1= 1 6 .2 3 ap M P碰 （ ） 表 注水泥設(shè)計表 套管程序 固井鉆井液密度 g/cm3 水泥上返井深 m 水泥塞長度 M 水泥漿密度 g/cm3 水泥品種 水泥量 t 干水泥量 （袋） 用水量 m3 替鉆井液 m3 替鉆井液終泵壓 MPa 表層套管 0 5 G 級 300 技術(shù)套管 0 5 G 級 621 注： 1）水泥用量及上返深度為理論數(shù)據(jù)，施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)測井徑進(jìn)行修正。 2）一開固井水泥漿添加劑可加入早凝劑。 3）為防止氣竄，使用成熟的固井技術(shù)。 4）封固油氣層段的水泥降失水控制在 50 ml/7MPa30min 以下。 5）水泥漿 48 小時抗壓強(qiáng)度 ≥14MPa。鉆柱設(shè)計 27 第 5 章 鉆柱 設(shè)計 鉆 具 組合 設(shè)計的原則和依據(jù) （ 1）鉆具組合必須滿足剖面設(shè)計要求； （ 2）設(shè)計的鉆具組合應(yīng)使摩阻達(dá)到最佳； （ 3）充分發(fā)揮復(fù)合鉆井技術(shù)的作用 ， 即采用單彎螺桿定向鉆進(jìn)和轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)。因此 ,當(dāng)實(shí)際造斜高于剖面設(shè)計造斜率時 ， 可開動轉(zhuǎn)盤穩(wěn)斜鉆進(jìn)一段后再定向造斜 ， 以充分發(fā)揮鉆頭和工具的能力 ， 提高鉆井速度； （ 4）改變鉆具組合時應(yīng)考慮鉆具剛性的影響； （ 5）設(shè)計與使用的鉆具組合必須滿足強(qiáng)度與施工要求。 鉆柱設(shè)計 鉆柱組合 （一）、 一開直井段 （ 0～ 322m） 推薦鉆 具組合： ＋ 無磁鉆鋌＋ 鉆鋌＋ Ф127mm鉆桿 鉆進(jìn)參數(shù)： 鉆壓 30～ 50 kN； 轉(zhuǎn)速 80～ 110 r/min； 排量 45～ 55 l/s （二）、 二開直井段 （ 322～ 1220m） 推薦鉆具組合：鐘擺鉆具： 鉆頭 + 無磁鉆鋌 + 鉆鋌+Ф214mm 扶正器 + 鉆鋌 + 。 鉆進(jìn)參數(shù)： 鉆壓 50～ 70 kN， 轉(zhuǎn)速 90～ 100 r/min， 排量 28～ 30l/s。 （三）、 二開斜井段（ 1220～ 1467m） 井斜角： 0～ 176。 造斜率： 推薦鉆具組合：定向鉆具組合：φ +φ 172mm單彎動力鉆具 +φ178mmMWD無磁循環(huán)短節(jié) +φ 179mm無磁鉆鋌 9m+φ 179mm無磁轉(zhuǎn)換接頭+φ 127mm無磁承壓鉆桿 9m+φ 127mm加重鉆桿 +φ 127mm斜臺階鉆桿 +φ 127mm鉆桿。 鉆進(jìn)參數(shù)：定向鉆進(jìn)：泵壓 18～ 21 MPa；壓差 1～ ；排量 2830L/S （四）、 三開水平段：（ 1467～ 1794m） 推薦鉆具組合：φ +φ +φ 120mm無磁鉆鋌9m+LWD（自然伽瑪） +φ 9m+φ +φ +φ 鉆柱設(shè)計 28 鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓 60～ 80kN；螺桿 +30r/min；排量 1618L/S 一開 組合 表 一開組合 開鉆次序 一開 井段， m 0～ 322 密度， g/cm179。 ～ 鉆具組合 +＋ ＋ ＋ Ф127mm鉆桿 鉆鋌 內(nèi) 徑： ，單位長度重量： ，長度： 127mm鉆桿 內(nèi)徑： ，單位長度重量： ，鋼級： S 級 二開 組合 （直井段） 表 二開 組合 （直井段） 開鉆次序 二開 直井井段 井段， m 322～ 1220 密度， g/cm179。 ～ 鉆具組 合圖 鉆具名稱 規(guī)格型號 外徑 mm 內(nèi)徑 mm 長度 M 累計 長度 M 累計 重量 kN 抗拉 抗擠 抗拉 余量 kN 鉆桿 S135 127 1100 1220 411 2 1534 鉆鋌 50 無磁鉆鋌 止回閥 1 三牙輪鉆頭 無磁鉆鋌 鉆鋌重： 662Kg 隨鉆震擊器 型號： YH121，最大工作扭矩： 13KN/m，最大抗拉負(fù)荷 1400KN 鉆柱設(shè)計 29 二開 組合 （增斜段） 表 二開組合（增斜段） 開鉆次序 二開 井段， m 1220～ 1467 密度， g/cm179。 ～ 鉆具組合圖 鉆具名稱 規(guī)格型號 外徑 mm 內(nèi)徑 mm 長度 M 累計 長度 M 累計 重量 kN 抗拉 抗擠 抗拉 余量 kN 斜坡鉆桿 S135 127 510 1467 417 3 1420 加重鉆桿 S135 127 30 273 無磁鉆鋌 無磁 轉(zhuǎn)換接頭 無磁鉆鋌 MWD 無磁循環(huán)短接 178 止回閥 172 單彎 動力 鉆具 172 三牙輪 鉆頭 單彎 動力 鉆具 型號： 5LZ1977Y，鉆具重： 1610Kg 無磁鉆鋌 鉆鋌重： 1554Kg 鉆柱設(shè)計 30 鉆柱組合強(qiáng)度 設(shè)計 一次開鉆所鉆井段較淺，采用 Φ127mm， N/m， D 級 鉆桿 非常 安全，故省略計算過程。 二 開 直井段 設(shè)計 ： （ 322～ 1220m） 二開直井段 井深 H=1220m， 鉆井液密 度 ? m=， ， 內(nèi)徑 ， qc=1212N/m， Kf=，鉆鋌上接 Φ127mm， N/m ， D 級鉆桿，拉力余量 K? =450kN，設(shè)計 安全 系數(shù) Kd=；按設(shè)計系數(shù)計算最大允許靜負(fù)荷 Pad （ 1） 浮力減輕系數(shù)計算 1 .1 8k (1 ) (1 ) 0 .8 4 9 77 .8 5mb s??? ? ? ? ? （ ） （ 2） 確定鉆鋌長度 Lc 查手冊得 ： 鉆鋌 （ 內(nèi)徑 ）， 單位長度重量 qc=1212N/m。 m a xb 5 70 00 0= = 85 mq 49 7 12 12nccSWL K? ?? ? （ ） （ 3） 確定鉆桿的最大安全靜拉力 查手冊得： 127mm， D 級鋼， q= N/m，材料最小屈服強(qiáng)度下的抗拉力為。 安全系數(shù)法確定 0. 9 12 90 .8 6 pFF K NS ?? ? ? （ ） 拉力余量法確定 0 . 9 0 . 9 1 2 9 0 . 8 6 4 5 0 7 1 1 . 8a y mF F F KN? ? ? ? ? ? （ ） 則取鉆桿的最大安全靜拉力 Fa= （ 4） 使用鉆桿柱許用長度計算 由鉆桿柱設(shè)計的強(qiáng)度條件建立關(guān)系式： c c b p b aL q k L qk F?? （ ） 先考慮取強(qiáng)度較低的鉆桿作為與鉆鋌連接的鉆桿柱， 127mm， D 級鋼，q=，最大安全靜拉力 Fa=。計算鉆桿柱許用長度為： 171 18 00 85 12 12 49 7 19 65 .837 3 49 7a c c bpbF L q kLmqk? ? ? ?? ? ?? （ ） 鉆柱設(shè)計 31 取 LP=1965m。 則： LC+LP=85+1965=2050m，實(shí)際井深 1220m，滿足要求。 P1 井鉆柱設(shè)計見 表 、 、 。 表 鉆柱強(qiáng)度設(shè)計 數(shù)據(jù) 開鉆次序 井段 m 鉆井液密度g/cm3 鉆桿 鉆鋌 尺寸 Mm 鋼級 單位重力 KN/m 最小抗拉力 KN 長度 m 尺寸 mm 單位重力 N/m 長度 m 1 0～ 322 127 D 289 33 2 直井段 322～1220 127 D 1135 1606 85 增斜段 1220～ 1467 127 D 1357 1606 110 3 1467～ 1794 127 E 1640 1212 154 鉆機(jī)選擇 32 第 6 章 鉆機(jī)選擇 鉆井設(shè)備選取依據(jù) 鉆井設(shè)備的選擇應(yīng)符合 SY/T5375 中的規(guī)定。 鉆井設(shè)備選取原則 選用鉆機(jī)類型的提升能力應(yīng)是相同井深直井的鉆機(jī)的 倍，轉(zhuǎn)盤最低轉(zhuǎn)速可達(dá) 40r/min 以下。國內(nèi)外油田選擇鉆機(jī)一般以鉆機(jī)公稱鉆深或者最大鉤載作為選擇鉆機(jī)的主要參數(shù)。所選擇的鉆機(jī)最大鉤載能完成下套管和解除卡鉆的任務(wù)，并保證有一定的超深能力。 本井設(shè)計鉆深 1794m，依據(jù)鉆機(jī)選擇原則，鉆機(jī)設(shè)備負(fù)荷能力、鉆達(dá)深度及配置應(yīng)能夠滿足 1794m鉆井的需要，同時 為了 易于處理井下復(fù)雜情況 和 提高鉆速等。若能夠接通交流電， 建議選擇 寶雞石油機(jī)械有限公司的 ZJ30/1700DB 型交流變頻電驅(qū)動鉆機(jī)，其參數(shù)見表 。 表 ZJ30/1700DB 型交流變頻電驅(qū)動 鉆 機(jī)基本 參數(shù) 鉆機(jī)型號 ZJ30/1700DB 名義鉆井深度 m 114mm鉆桿 1600～ 3000 127mm鉆桿 1500～ 2500 最大鉤載， kN 1700 大鉤速度， m/s 0～ 提升系統(tǒng)繩數(shù) 10 鉆井鋼絲繩直徑， mm 29 最大快繩拉力， kN 210 絞車 型號 JC30DB 額定功率， KW 600 檔數(shù) 2 檔，無級調(diào)速 剎車 液壓盤剎 +能耗制動 液壓盤剎 +電磁渦流輔剎或 EATON 輔剎 天車型號 TC170 鉆機(jī)選擇 33 鉆機(jī)型號 ZJ30/1700DB 游車型號 YG170 提升系統(tǒng)輪徑， mm 1005 大鉤型號 YG170 水龍頭 型號 SL170 中心管直徑， mm 64 轉(zhuǎn)盤 開口直徑， mm 檔數(shù) 2 檔，無級變速 驅(qū)動方式 獨(dú)立電驅(qū)動或復(fù)合驅(qū)動 井架 型號 K， A 有效高度， m 33， 41 額定載荷， kN 1700 底座 型號 疊箱 鉆臺高度， m 5， 6 凈空高度， m ， 鉆井泵 型號 臺數(shù) F13001 驅(qū)動方式 交流變頻電驅(qū)動 電控方式 ACDCAC 一對一控制 總裝機(jī)功率， KW 2400+810 井場布置 圖如圖 所示 鉆機(jī)選擇 34 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 52 4 2 62 73 93 83 73 64 0 4 1 4 23 53 43 33 23 12 82 93 0 1 243561 51 41 31 21 11 06 7 6 86 66 56 46 36 26 16 05 95 85 75 65 55 4 5 3 5 2 5 195 0 4 9 4 8