【正文】 則鉆桿許用長(zhǎng)度為 c c B 1 1p226 9 8 1 . 2 1 2 2 0 9 . 3 0 . 8 3 2 1 7 3 / 1 0 0 0 1 8 5 6 . 4 0 . 8 3 2 1 2 9 3 m2 0 4 . 3 4 / 1 0 0 0 0 . 8 3 2a p p BpBF q L K q L KL qK?? ? ? ? ? ? ?? ? ?? 12 。 查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿，鉆桿外徑 ，內(nèi)徑 ，均重? ,鋼級(jí) E 級(jí)，鉆桿抗拉強(qiáng)度 y ? ，抗擠強(qiáng)度 D ? ? ，抗拉安全系數(shù)為 ? ，抗擠安全系數(shù) ?擠 。 計(jì)算最大安全靜拉載荷為： ① 安全系數(shù)法 ? ?ya1 S ?? ? ? ② 設(shè)計(jì)系數(shù)法：選取卡瓦長(zhǎng)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 0 2 6 . 7 7 6 5 0 . 7 8 k N1 . 4 2FF ?? ?? ? ? ③ 拉力余量法：取拉力余量 445KNMOP? ? ?a 3 y0. 9 = 0. 9 10 26 .7 7 44 5 47 9 kNF F M O P? ? ? ? ? 比較三種安全校核知拉力余量法計(jì)算的值最小，作為抗拉安全強(qiáng)度2 11 16 ( KN )aaFF?? 。 從而實(shí)際用 23 根鉆鋌，鉆鋌實(shí)際度為 ? ?c 9 .1 2 3 2 0 9 .3 mL ? ? ? 。 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 25 三次開(kāi)鉆鉆具組合 1800 3280m? 井段 1. 鉆鋌長(zhǎng)度的確定 查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆鋌 ,鉆鋌外徑 ，內(nèi)徑 ，均重c N mq ? 。 94 % 0. 94 68 .9 6 64 .8 2( Mpa )DD??? ? ? ? ? 由于 39。 則鉆桿許用長(zhǎng)度為 c c Bpp1 1 1 6 2 . 1 9 6 3 . 7 0 . 8 4 1 4 1 7 0 m 1 8 0 0 m2 8 4 . 7 8 / 1 0 0 0 0 . 8 4 1aBF q L KL qK? ? ? ?? ? ?? 實(shí)際鉆桿長(zhǎng)度 2 9 . 1 1 8 0 0 9 . 1 7 1 7 3 6 . 3 (m )pL D n? ? ? ? ? 根數(shù) 1 7 3 6 .3 1 9 0 .8 ( )9 .1n ?? 根，實(shí)際取 191 根。 2. 鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核 查《鉆井手冊(cè)（甲方）》選擇鉆桿，鉆桿外徑 127mm，內(nèi)徑 ，均重? ,鋼級(jí) E 級(jí)，鉆桿抗拉強(qiáng)度 y ? ，抗擠強(qiáng)度 D ? ? ，抗拉安全系數(shù)為 ? ，抗擠安全系數(shù) ?擠 。 此時(shí) dB s 1 .2 41 1 0 .8 4 17 .8K ??? ? ? ? ?，最大鉆壓 max 10tW ? ， N ? 則鉆鋌長(zhǎng)度為 ? ?3N m a xc 3cB 1 . 1 8 1 0 1 0 9 . 8 6 2 . 7 9 m2 . 1 9 1 0 0 . 8 4 1SWL qK ? ? ?? ? ???，所用根數(shù)為 ? ? ?? 根。= 1 .7 9 M p a 6 6 .2 0 M p a DP ???外 擠 ，所以滿(mǎn)足抗擠強(qiáng)度。 校核鉆桿抗擠強(qiáng)度： ? ?3 6= = 9 10 20 0 36 .4 25 10 = 9 MPadp gH S? ? ? ? ? ? ?外 擠 擠 一開(kāi)時(shí)鉆桿下部所受最大拉力為下部鉆鋌浮重： 0 . 8 7 3 2 . 1 9 3 6 . 4 6 9 . 6 ( K N )t B c cF K q L? ? ? ? ? 按照雙向應(yīng)力校核鉆桿抗擠強(qiáng)度， 4%?? ??，查《石油工程》圖 96? 雙向應(yīng)力橢圓可知， 96%s??? ? ，因此，鉆桿受拉后抗擠強(qiáng)度降低為： 39。 計(jì)算最大安全靜拉載荷為： ① 安全系數(shù)法 ? ?ya1 1219 S ?? ? ? ② 設(shè)計(jì)系數(shù)法：選取卡瓦長(zhǎng)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(shè) 計(jì)系數(shù)法計(jì) 算的值最 小，作為抗 拉安全強(qiáng)度2 1116( K N )aFa F?? 。 2. 鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核 鉆桿長(zhǎng)度 1 9 . 1 2 0 0 9 . 1 4 1 6 3 . 6 ( m )pL D n? ? ? ? ?根數(shù) ( ) ?? 根，實(shí)際取 18 根。 此時(shí) dB s 0 .9 91 1 0 .8 7 37 .8K ??? ? ? ? ?，最大鉆壓 max 5tW ? ， N ? 則鉆鋌長(zhǎng)度為 ? ?3N m a xc 3cB 1 . 1 8 5 1 0 9 . 8 3 0 . 2 4 m2 . 1 9 1 0 0 . 8 7 3SWL qK ? ? ?? ? ???，所用根數(shù)為 ? ?30 .2 4 3. 39. 1n ?? 根。 表層套管設(shè)計(jì)結(jié)果 表 3— 11 表層套管設(shè)計(jì)參數(shù) 井號(hào) 套管 類(lèi)型 井段 （ m） 鋼級(jí) 外徑 （ m） 壁厚 （ mm） 長(zhǎng)度 （ m） 抗拉安全系數(shù) 抗擠安全系數(shù) SJ0081 常規(guī) 0200 J55 200 套管柱設(shè)計(jì)結(jié)果 表 312 套管柱設(shè)計(jì)參數(shù)表 井號(hào) 套管 類(lèi)型 套管 層位 井段 （ m） 鋼級(jí) 外徑 （ m） 壁厚 （ mm） 長(zhǎng)度 （ m） SJ0081 常規(guī) 表層 0200 J55 200 SJ0081 常規(guī) 中間 0800 J55 800 SJ0081 常規(guī) 中間 8001550 N80 750 SJ0081 常規(guī) 中間 15501800 N80 250 SJ0081 常規(guī) 油層 01830 J55 1830 SJ0081 常規(guī) 油層 18302980 N80 1150 SJ0081 常規(guī) 油層 29803280 N80 300 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 21 第 4 章 鉆柱設(shè)計(jì) 鉆柱設(shè)計(jì)原理 所需鉆鋌長(zhǎng)度的計(jì)算公式 N maxccBcosSWL qK ?? （ 41） 式中： cL 為所需鉆鋌長(zhǎng)度， m ； NS 為安全系數(shù)，一般取 NS =； maxW 為設(shè)計(jì)的最大鉆壓， kN ； cq 為每米鉆鋌在空氣中的重力， kNm 。 中間套管設(shè)計(jì)結(jié)果 表 3— 9 中間套管設(shè)計(jì)參數(shù) 井號(hào) 套管 類(lèi)型 井段 （ m） 鋼級(jí) 外徑 （ m） 壁厚 （ mm） 長(zhǎng)度 （ m） 抗拉安全系數(shù) 抗擠安全系數(shù) SJ0081 常規(guī) 0800 J55 800 SJ0081 常規(guī) 8001550 N80 750 SJ0081 常規(guī) 15501800 N80 250 表層套管柱設(shè)計(jì) 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 19 按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管 由公式 31 可知最大外擠壓力為 c o 1 d 10 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 0 . 9 9 2 0 0 1 . 9 4 ( M P a )pD ?? ? ? ? ? 1 ( Mpa )D c o DpS? ? ? ? ? ? 查《鉆井工藝手冊(cè)》表 38 選擇第一段套管 表 310 第一段套管鋼級(jí)選 鋼級(jí) 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 均重 （ N/m） 抗拉強(qiáng)度 （ kN） 抗擠強(qiáng)度 （ MPa） 內(nèi)徑 （ mm） ?s （ kN） J55 實(shí)際抗擠安全系數(shù) 1117 . 7 9 1 4 . 0 8 1 . 1 2 51 . 9 4DDcoS p?? ? ? ? 假設(shè)設(shè)計(jì)到井口 331 1 1 1 0 7 9 5 . 4 2 0 0 1 0 1 5 9 . 0 8 (K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 抗拉安全系數(shù) 1112 2 8 6 . 4 1 4 . 3 7 1 . 31 5 9 . 0 8TT FS W? ? ? ? 滿(mǎn)足抗拉要求。 32 1 7 5 . 2 1 . 9 5 1 . 31 5 8 . 7 4 3 7 . 8 5 5 2 0 . 3 2TT FS W W W? ? ? ?? ? ? ? 抗拉符合要求。 3 2 7 8 . 3 5 . 5 1 . 31 5 8 . 7 4 3 7 . 8 5TT FS WW? ? ? ??? 抗拉滿(mǎn)足要求。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。 39 0 % 0 .9 1 3 .9 2 7 1 2 .5 3 4 ( M p a )DD??? ? ? ? ?， 第三段套管抗擠安全系數(shù) 339。 1 0 0 . 8 4 1 5 8 3 . 8 7 5 0 1 0 3 6 8 . 2 3 (K N )cBW K q L ??? ? ? ? ? ? ? 1 2 39。 1 0 5 8 3 . 8 7 5 0 1 0 4 3 7 . 8 5 (K N )W q L ??? ? ? ? ? ? 332 39。 假設(shè)第三段下入深度為 800m,則第二段段長(zhǎng)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。 295 % 0. 95 21 .3 05 20 .2 4( Mpa )DD??? ? ? ? ?， 水泥面處抗擠安全系數(shù) 239。 確定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用長(zhǎng)度 1. 查《鉆井工藝手冊(cè)》表 38 選擇第二段套管 表 38 第三段套管鋼級(jí)選擇 鋼級(jí) 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 均重 （ N/m） 抗拉強(qiáng)度 （ kN） 抗擠強(qiáng)度 （ MPa） 內(nèi)徑 （ mm） ?s （ kN） J55 第三段套管下入深度為33d1 3 . 9 2 7 1 0 1 9 ( m )1 . 2 4 0 . 0 0 9 8 1 1 . 1 2 5DDD gS??? ? ???， 已超過(guò)水泥面，應(yīng)考慮 下部套管的重量引起的抗擠強(qiáng)度的降低，按雙向應(yīng)力設(shè)計(jì)套管柱。第一段套管頂部受到的拉伸載荷為 1W ，抗拉安全系數(shù)為 11 1 3 6 6 9 . 8 2 3 . 1 2 1 . 31 5 8 . 7TT FS W? ? ? ?,抗拉滿(mǎn)足要求。 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。 根據(jù)地層壓力資料可得最大地層壓力梯度為 3g/cm ，故： 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì) 15 6g a s 1 . 2 2 1 0 0 0 9 . 8 3 2 8 0 1 0 3 9 . 2 2 ( M p a )p ?? ? ? ? ? ? 4 0 . 0 0 0 1 1 1 5 5 0 . 5 5 3 2 8 01 . 1 1 5 5 1 03 9 . 2 2 3 2 . 0 7 ( M p a )gasi GDpp ee? ???? ? ? 抗內(nèi)壓安全系數(shù) i3 6 . 6 81 . 1 4 4 1 . 1 2 53 2 . 0 7S p?? ? ? ?內(nèi) 滿(mǎn)足抗內(nèi)壓要求。 抗內(nèi) 壓校核： 查《鉆井工藝手冊(cè)》表 38，第三段套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度為 =?內(nèi) 假設(shè)套管內(nèi)完全充滿(mǎn)天然氣，則井口處的內(nèi)壓力 ip 近似為： 4 0 . 0 0 0 1 1 1 5 51 . 1 1 5 5 1 0g a s g a si GDGDppp ee???? 式中： gasp 為井底天然氣壓力， Mpa ； ip 為井口內(nèi)壓力， Mpa ； D為