【正文】 東北石油大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 課程 題目 專業(yè) 姓名 學(xué)號 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等： 設(shè)計主要內(nèi)容： 根據(jù)已有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用所學(xué)的專業(yè)知識，完成一口井的鉆井工程相關(guān)參數(shù)的計算，最終確定出鉆井、完井技術(shù)措施。主要包括井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、鉆井液、鉆井參數(shù)設(shè)計和完井設(shè)計 。 主要參考資料： 王常斌等，《石油工程設(shè)計》，東北石油大學(xué)校內(nèi)自編教材 陳濤平等，《石油工程》，石油工業(yè)出版社， 2022 《鉆井手冊（甲方）》編寫組，《鉆井手冊》，石油工程出版社， 1990 完成期限 指導(dǎo)教師 專業(yè)負責(zé)人 年 月 日 前 言 鉆井工程設(shè)計是石油 工程的一個重要部分，是確保油氣鉆井工程順利實施和質(zhì)量控制的重要 保 證，是鉆井施工作業(yè)必須遵循的原則，是組織鉆井生產(chǎn)和技術(shù)協(xié)作的基礎(chǔ)，是搞好單井預(yù)算和決算的唯一依據(jù)。 科學(xué) 鉆井水平的提高，在一定程度上依靠鉆井設(shè)計水平的提高。主要目的層段的設(shè)計必須體現(xiàn)有利于發(fā)現(xiàn)與保護油氣層，非目的層段的設(shè)計主要考慮滿足鉆井工程施工作業(yè)和降低成本的需要。 套管強度設(shè)計； 鉆柱設(shè)計 ： 給鉆頭加壓時下部鉆柱是否會壓彎，選用足夠的鉆鋌以防鉆桿受壓變形； 鉆井液體系； 水力參數(shù)設(shè)計； 6，注水泥設(shè)計，鉆井施工進 度計劃等幾個方面的基本設(shè)計內(nèi) 容 。 （ 3）鄰井資料 2. 鉆探目的 評價本區(qū)油層情況 鄰井基本參數(shù) 1．井身結(jié)構(gòu) 井號 項目 鉆頭尺寸 (mm) 下深 (m) 套管尺寸 (mm) 泥漿密度 (g/cm3) 井深 芳 29 油層 215 2125 139 － 2130 2．地層壓力 井號 井段 （ m） 地層壓力 (g/cm3) 破裂壓力 (g/cm3) 芳 29 0－ 123 .9 芳 29 123－ 300 .95 芳 29 300－ 500 .91 芳 29 500－ 700 .93 芳 29 700－ 1000 .98 芳 29 1000－ 1400 1 芳 29 1400－ 1800 芳 29 1800－ 2130 3．鉆具組合 井 號 井段 （ m） 鉆頭外徑 (mm) 密度 (g/cm3) 鉆具組合 芳 29 0123 444 Φ17875＋ Φ15926 芳 29 1232130 215 Φ214穩(wěn)定器＋ Φ1782＋ Φ214穩(wěn)定器＋ Φ1789＋ Φ214穩(wěn)定器＋ Φ178減震器＋ Φ17818＋Φ214穩(wěn)定器＋ Φ17890＋ Φ15926 芳 29 14951505 215 Φ178取芯筒＋ Φ17875＋ Φ15926 芳 29 18471872 215 Φ178取芯筒＋ Φ17875＋ Φ15926 芳 29 20472077 215 Φ178取芯筒＋ Φ17875＋ Φ15926 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 2 4．鉆井液性能 井號 地質(zhì)年 代 井段 (m) 鉆井液 類型 密度(g/cm3) 漏斗粘度(s) pH值 靜切力 (Pa) 塑性粘度 ? ?smP? 屈服值(Pa) N 值 K 值 失水(API) 芳 29 明 2 段 第四系 0123 膨潤土 混漿 2240 00 00 芳 29 嫩 3 段 明 2 段 1231000 兩性復(fù)合離子鉆井液 2235 89 818 49 . . 15 芳 29 泉 3 段 嫩 3 段 10002130 兩性復(fù)合離子鉆井液 3045 89 1528 714 . . 15 5．水力參數(shù) 井號 鉆頭尺寸(mm) 井段 (m) 泵壓(MPa) 鉆頭壓降(MPa) 環(huán)空壓降(MPa) 沖擊力 (kN) 噴射速度(m/s) 鉆頭水功率（ kW） 比水功率(%) 上返速度(m/s) 功率利用率 (%) 芳 29 444 0123 .87 104 325 2 .34 芳 29 215 1231000 126 495 13 芳 29 215 10001495 113 254 7 芳 29 215 15051847 151 414 11 芳 29 215 18722047 134 325 8 芳 29 215 20772130 134 325 8 芳 29 215 14951505 0 0 芳 29 215 18471872 0 0 芳 29 215 20472077 0 0 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 3 6．鉆井參數(shù) 井號 井段 (m) 鉆頭尺寸 (mm) 鉆頭類 型 生產(chǎn)廠 噴嘴組合 鉆壓 (kN) 轉(zhuǎn)速(rpm) 排量 (l/s) 泥漿密度(g/cm3) 芳 29 0123 444 X3A 江漢 14+14+14 3040 6570 4548 芳 29 1231000 215 3B 大慶 13+13+13 160180 195200 4850 芳 29 10001495 215 PM210 鉆一機廠 10+10+9+9 5080 195200 2832 芳 29 15051847 215 J22 江漢 + 160180 6570 2428 芳 29 18722047 215 J22 江漢 + 160180 6570 2428 芳 29 20772130 215 J22 江漢 + 160180 6570 2428 芳 29 14951505 215 RC475 川 克 5080 6570 3540 芳 29 18471872 215 RC475 川 克 5080 6570 3540 芳 29 20472077 215 RC475 川 克 5080 6570 3540 井號 套管類 型 套管層 位 井段 (m) 外徑(mm) 鋼級 段重 (t) 長度 (m) 壁厚(mm) 累重 (t) 抗拉系 數(shù) 抗擠系 數(shù) 芳 29 常規(guī) 表層 0120 339 J55 120 芳 29 常規(guī) 油層 0210 139 J55 210 芳 29 常規(guī) 油層 2101380 139 J55 1170 芳 29 常規(guī) 油層 13802125 139 J55 745 井號 套管層 位 固井前密度要求(g/cm3) 上返深度 (m) 水泥塞面深度(m) 水泥漿密度(g/cm3) 漏失量(m3) 水泥品種標號 注水泥量 (袋 ) 外加劑品種 外加劑量 (kg) 芳 29 表層 0 0 A 級 486 0 芳 29 油層 1338 0 G 級 768 0 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 4 第 2 章 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計 鉆井液壓力體系 最大 泥漿 密度 bpm am ax Sx ?? ?? （ 21） 式中 ： max? 為 某層套管鉆進井 段中所用最大泥漿密度 ， 3g/cm ； pmax? 為 該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度， 3g/cm ； bS 為 抽吸壓力允許值的當(dāng)量密度， 取 3g/cm 。 校核各層套管下到初選點 深度 niH 時是否會發(fā)生壓差卡套 ? ? 3p m inbp m a xmmrn ?????? ?? SHp （ 23） 式中 ： rnp? 為 第 n 層套管鉆進井段內(nèi)實際的井內(nèi)最大靜止壓差， MPa； pmin? 為 該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度等效密度 ， 3g/cm ； mmH 為 該井段內(nèi)最小地層孔隙壓力梯度的最大深度， m； Np? 為 避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取 12 MPa。 05001000150020222500 1 2當(dāng)量鉆井液密度（ g / c m3）井深（m）破裂壓力梯度 地層壓力梯度 地層壓力與地層破裂壓力剖面圖 2H 的確定 由于井深為 2100m ， 所以確定油層套管的下入為 2095m 。 預(yù)計發(fā)生井涌時 ， 由 公式 22， 并 將各值代入得： ? ?3f 1k ??????? 根據(jù)鄰井?dāng)?shù)據(jù)可知 280m 以下的最小破裂壓力梯度為 3fm in ?? ， 因為fmink1f ?? ? 且相近，所以確定表層套管下入深度初選點為 m2801 ?H 。 由 公式 23 得： ? ? ? ?M P a1 0 3 7 3r1 ??????? ?p 因為 N1r pp ??? ，所以不會發(fā)生壓差卡套管， 故 表層套管的下入深度為 280m。 由 公式 23 得： ? ? ? ?M P a8 6 3 32r ??????? ?p 因為 N2r pp ??? ，所以不會發(fā)生壓差卡套管，故油層套管的下入深度為 2395m。 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計表 井號 項目 井深（ m） 套管 下深（ m） 套管外徑（ mm） 鉆頭尺寸（ mm） SJ0076 表層 285 280 SJ0076 油層 2100 2095 東北石油大學(xué)本科生課程設(shè)計 7 第 3 章 套管柱 強度 設(shè)計 油層套管柱設(shè)計 計算的相關(guān)公式 3doc 10g ??? Dp ? （ 31） 式中 ： d? 為 該井段所用泥漿的最大密度， 3g/cm ； D 為 某段鋼級的下 深 度 ， m。 sdB 1 ????K （ 33） 式中： s? 為 某段所用鋼材的密度，取 3g/cm 。 則 第一段套管使用長度 為 ? ?m9120222095211 ????? DDL ， 因此 套管根數(shù)為 )( 1 根??? Ln ， 實際取 根10?n 。 套管實際所受的擠壓力為 ? ?M P 0 9 8 2dt ????? 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?。 確定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用長度 《鉆井手冊（甲方）》選擇第三段套管 表 33 第三段套管鋼級選擇 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） J55 由公式 32 可知 第 三 段套管下入深度為 ? ? 3 ????D， 取 m15002 ?D 。 故第 二 段套管實際使用長度為 )m( ???L ， 第 三 段套管實際下入深度為 ? ?m4 9 4 . 0 92 0 0 4223 ????? LDD 。 校核 第三段 套管 及確定其 使用長度 第三段套管使用長度為 ? ? ?? DL ， 因此 套管根數(shù)為 )( 3