【正文】 ???????? ????????? ???????nnnnnddKdv??? 由鉆 柱設(shè)計和鄰井參數(shù)可知 ， 鉆井液密度 3d ?? ， 井眼直徑 ?d ， 鉆桿外徑 ?d ， 巖屑直徑 ?d ， 巖屑密度3s g/?? ， ?n ， ?K 。 臨界井深的確定 1． 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 mamQpD ?? .81rrPc （ 69） 第 二臨界井深為 mamQpD ?? .81arPa （ 610） 式中 ： ?B ； rp 為 額定泵壓， MPa； rQ 為 額定排量， sL 。 需要加入的水量和土量 由 公式 53 和公式 54 可知粘土質(zhì)量為 ? ?2022100020280100020 ?????土原土?Vm 由 公式 54 可知水的量為 ? ?%5 %5 ??? 土水 mV 鉆井液 密度轉(zhuǎn)換 1. 一次開鉆時所需重晶石的量 由公式 55 可知 所加入 重晶石量 的 為 ? ? 0 0 7 8 0 31 ??????? ?重m 2. 一次開鉆時所需重晶石的量 由公式 56 可知所加入重晶石量的為 ? ? ? ? ????重m 鉆井液設(shè)計結(jié)果 鉆井液 設(shè)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 280 二 開 9 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 21 第 6 章 鉆井水力參數(shù) 的 設(shè)計 泵的選擇 確定最小排量 aQ ass vvK? （ 61） slas vvv ?? （ 62） ? ?31e31d32dsssl ???? ?? dv （ 63） nnnvddK ?????? ????????? ???3 1212 00n1aphe? （ 64） ? ?a2p2ha 40π vddQ ?? （ 65）式中 ： sK 為 巖屑舉升效率， 無因次，取 ； av 為 最低環(huán)空返速， sm ； sv 為 巖 屑在環(huán)空的實際上返速度， sm ； slv 為 巖屑在鉆井液的下滑速度， sm ；sd 為 巖屑直徑，取 ； s? 為 巖屑密度， 取 ； d? 為 鉆井液密度， 3cmg ； e? 為 鉆井液有效粘度， sPa? ； hd 、 pd 為 井徑和鉆柱外徑， cm； K 為 鉆井液稠度系數(shù)， nsPa? ； n 為 鉆井液流行指數(shù)，無因次； aQ 為 攜巖屑的 最小排量 ， sL 。 井筒內(nèi) 鉆井液體積 1． 一次開鉆 井筒內(nèi) 的鉆井液體積 由 公式 51 可知 ? ?321 ????井筒V 井筒內(nèi) 的鉆井液體積 由 公式 51 可知 ? ?322 )2852100( ??????井筒V 因此在鉆井過程中 ? ??井筒V 。 二次開鉆需要加入重晶石量 ? ?12 ?? ?? 原重 Vm （ 56） 式中 ： 重m 為 加入重晶 石的量， t； 2? 為 二次開鉆鉆井液的密度， 3mg 。 損耗量 損耗量為 ? ? %20??? 循環(huán)井筒損耗 VVV （ 52） 需要加入粘土 、清水 的量 土土水原漿 ?mVV ?? （ 53） 1%5 水土 Vm ? （ 54）式中 ： 土? 為 所加入粘土的密度，取 3mKg2022 ； 原漿V 為 所配鉆井液的最大體積 m3 ； 土m 為 所加粘土質(zhì)量， t； 水V 為 配制鉆井液所需要的水的體積 ， 3m 。 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 17 鉆柱設(shè)計結(jié)果 鉆柱設(shè)計參數(shù) 表 井段 （ m） 鉆頭尺寸（ mm） 鉆鋌 外徑 mm） 鉆鋌 內(nèi)徑（ mm） 鉆鋌 根數(shù) 鉆桿 外徑（ mm） 鉆桿內(nèi)徑（ mm） 鉆桿 根數(shù) 0285 3 28 2851000 18 91 10001495 8 156 14952100 18 212 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 18 第 5 章 鉆井液設(shè)計 鉆井液的 計算 公式 井筒內(nèi)鉆井液體積 i2in1i 4π LDV ???井筒 （ 51） 式中 ： 井筒V 為 井筒內(nèi)鉆井液的體積， m3 ； iD 為 第 i 段井徑 ， m； iL 為 第 i 段井眼長度 ， m。 鉆桿 所用 根數(shù)為 ? ? 6 ??n ， 實際取 根212?n ， 從而 鉆桿實際長度為 ? ? 9 2 ???L 。 計算最大安全靜拉載荷為： ① 安全系數(shù)法： ? ? ty1a ???? SFF ② 設(shè)計系數(shù)法： ? ? ? ? tyy1a ???? ??FF ③ 拉力余量法： ? ? y1a ?????? M O PFF 比較三種安全校核知 設(shè)計系數(shù) 法計算的 aF 值最小 。 從而實際用 18 根鉆鋌 ， 實際鉆鋌長度為 ? ? ???L 。 此時 84 sdB ????? ??K， 最大鉆壓 kN180?W 。 校核鉆桿抗擠強度 ? ? ? ?M P P a0 4 4 4 2 20 0 9 8 Dd ??????? ?? Lp 外擠 故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。 計算最大安全靜拉載荷為： ① 安全系數(shù)法： ? ? ty1a ???? SFF ② 設(shè)計系數(shù)法： ? ? ? ? tyy1a ???? ??FF ③ 拉力余量法： ? ? y1a ?????? M O PFF 比較三種安全校核知 設(shè)計系數(shù) 計算的 aF 值 最小 。 則鉆鋌長度為 ? ? .2180 3Bc Nc ??? ????? ?Kq SWL， 所用 根數(shù)為 ? ? ??n ， 從而實際用 8 根鉆鋌， 鉆鋌 實際 長度為 ? ? ???L 。 （ 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 mN1606c ?q 。 則鉆桿許用長度為 ? ? ? ? 3 3B Bcca ???? ?????? ???? ? ?Kq KLqFL 因此 鉆桿長度為 ? ? 3 6 31 0 0 0 ???L ， 根數(shù)為 ? ? 6 ??n ， 實際取 根91?n ， 從而 鉆桿實際長度為 ? ? ???L 。 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 ?q ， 鋼級 E 級 ， 鉆桿 ?F ，安全系數(shù)為 ?S 。 則鉆鋌長度為 ? ? .21180 3Bc Nc ??? ????? ?Kq SWL， 所用 根數(shù)為 ? ? ??n 。 二次開鉆鉆具組合 （ 1） 鉆鋌長度的確定 查《鉆井手冊（甲方）》選擇 鉆 ， 鉆鋌外徑 ，內(nèi)徑 ，均重東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 14 mN1606c ?q 。 則 鉆桿許用長度為 ? ? ? ? 3 3B Bcca ???? ?????? ???? ? ?Kq KLqFL 因此 鉆桿長度為 ? ? ???L ， 所用 根數(shù)為 ? ? ??n ，實際取 根28?n ， 從而 鉆桿實際長度為 ? ? ???L 。 （ 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 ?q ,鋼級 E 級 ， 鉆桿 ?F ， 安全系數(shù)為 ?S 。 則鉆鋌長度為 ? ? .2140 3Bc Nc ??? ????? ?Kq SWL， 所用 根數(shù)為 ? ? ??n 。 鉆鋌 及 鉆桿 長度的 計算 一次開鉆鉆具組合 （ 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mN2190c ?q 。 計算鉆柱所受拉力的公式 ? ? ? ?? ? Bcc KqLqLp ???? （ 42） 式中 ： p 為 鉆柱所受拉力， kN； cL 為 鉆鋌長度 , m； cq 為 鉆鋌單位長度重量， mN ；L 為 鉆桿長度 , m； q 為 鉆桿單位長度重量 ， mN 。 套管柱設(shè)計結(jié)果 表 35 套管柱設(shè)計參數(shù) 表 井號 套管 類型 套管 層位 井段 （ m） 鋼級 外徑 （ m） 壁厚 （ mm） 根數(shù) 長度 （ m） SJ0076 常規(guī) 表層 0285 H40 30 280 SJ0076 常規(guī) 油層 J55 SJ0076 常規(guī) 油層 J55 56 SJ0076 常規(guī) 油層 20222095 J55 10 91 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 12 第 4 章 鉆 柱 設(shè)計 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量。 表層套管柱設(shè)計 由公式 31 可知 ， 最大外擠壓力為 ? ?M P 33doc ??????? ??Dp ? 而 允許抗外擠強度為 ? ?M P a7 0 8 2 2 9 6 ????? Spp 查《鉆井手冊（甲方）》選擇表層套管 ： 表 34 表層套管鋼級選擇 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） H40 323 則表層套管的根數(shù)為 ? ? ??n ， 實際取 根30?n ， 所以 實際使用長度為 ? ?m2 7 ???L 。 故第三段套管實際使用長度為 )m( 4 9 6 43 ???L 。 套管實際所受擠壓力為 ? ?M P 4 9 40 0 9 8 3dt ????? D?? 查《鉆井手冊（甲方）》可知 ? ? ? ?MP . 1 3 9 7π41 6223S ????? ?? 故 ???? 根據(jù)曲線可知 sz ??? ， 則 ? ?sz ???? ??? ， 因此 套管 實際所受拉力為 ? ? 3Bz ???????? ??????? ?L qK? 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 10 故 ? ? ? ?sztz ??????? ???? S ， 滿足雙軸應(yīng)力校核要求。 則第 二 段套管使用長度為 ? ?m50415002022322 ????? DDL ， 因此 套管根數(shù)為 )( 2 根??? Ln ， 實際取 56?n 根 。 故 ? ?(kN )sztz ??????? ???? S ， 滿足雙軸應(yīng)東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 9 力校核要求。 故第一段套管實際使用長度為 )m( ???L ， 第二段套管實際下入深度為 ? ?m2022912095112 ????? LDD 。 抗拉安全系數(shù) ： .81t ?S 按抗外擠強度設(shè)計由下向上選擇第一段套管 由公式 31 可知最大外擠壓力為 ? ?M P 0 9 331doc ??????? ??Dp ? 而 允許抗外擠強度為 ? ?M P ????? Spp 查《鉆井手冊（甲方）》 選擇第一段套管 表 31 第一段套管鋼級選 鋼