鉆井技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)-一口井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-02-05 16:46本頁(yè)面
【正文】 和井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水力參數(shù)。并基于上述模型編寫了計(jì)算機(jī)程序，該軟件采用面向?qū)ο蟮?VC2021 語(yǔ)言開發(fā)。鉆井是勘探的繼續(xù)，開發(fā)的先導(dǎo)，鉆井工程的費(fèi)用約占勘探開發(fā)總投入的 3050%，石油鉆井投資太、風(fēng)險(xiǎn)高，鉆井工程設(shè)計(jì)是實(shí)施鉆井工程的前提，而其中鉆具組合和水力參數(shù)的設(shè)計(jì)極其重要，直接關(guān)系著施工的效益和成敗，應(yīng)該體現(xiàn)其科學(xué)性經(jīng)濟(jì)性綜合性，要實(shí)現(xiàn)高水平的鉆井工程設(shè)計(jì)，必須解決目前目前很多鉆井工程技術(shù) 人員仍然在使用紙和計(jì)算器的問題，多年來(lái)地質(zhì)學(xué)家地球物理學(xué)家和石油物理學(xué)家已經(jīng)把先進(jìn)的計(jì)算能力應(yīng)用于他們的專業(yè)領(lǐng)域，在鉆井技術(shù)研究和工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中引入高級(jí)的計(jì)算技術(shù)包括人工智能技術(shù)是解決目前存在的問題的重要途徑，智能鉆井系統(tǒng)的研究是當(dāng)前鉆井與掘進(jìn)技術(shù)的最新研究?jī)?nèi)容之一。國(guó)外為鉆井工程設(shè)計(jì)提供相應(yīng)軟件包的公司有： Landmark 公司， Schlumberger 公司、 Maurer 公司等，這些軟件公司的軟件產(chǎn)品應(yīng)用在鉆井過程的各個(gè)階段從地層壓力預(yù)測(cè)、到井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、井眼軌道設(shè)計(jì)、套管設(shè)計(jì)等，直至鉆井施工中的鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集與分析，幫助客戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)工作流程和作業(yè)過程的一體化，從而在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)達(dá)到資源的優(yōu)化配置，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益。其中： (1)Landmark 公司： CasingSite 軟件實(shí)現(xiàn)了套管柱管串設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，并將設(shè)計(jì)結(jié)果以報(bào)表輸出； WellPlan 軟件完成帶彎接頭底部鉆具組合設(shè)計(jì)、固井臨界返速分析 、水力分析、卡鉆設(shè)計(jì)、摩阻與扭矩、防 碰分析、井控等功能 [1]。 (3)Schlumberger： 該公司產(chǎn)品 Drilling Office 是一體化的鉆井工程應(yīng)用軟件 ,其功能涵蓋了油 井生命周期。 Landmark的缺點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)性一般 , 支持的型較少 ,相應(yīng)計(jì)算考慮因素還有欠缺 。Maurer的缺點(diǎn)是軟件輸出數(shù)據(jù)圖表的規(guī)范性和靈活性差數(shù)據(jù)管理能力不足 ,Paradigm公司的優(yōu)點(diǎn)是三維顯示效果好 , 設(shè)計(jì)的井身軌跡、地震數(shù)據(jù)、地層孔隙壓力等可以在三維可視化的環(huán)境中顯示 ?？傊畤?guó)外軟件雖然采用了先進(jìn)的鉆井工藝技術(shù) ,并很好地將計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于鉆井工程設(shè)計(jì) ,統(tǒng)一了數(shù)據(jù)平臺(tái) ,實(shí)現(xiàn)了鉆井應(yīng)用程序模塊間的一體化 ,但軟件的本地化欠缺，不符合中國(guó)的國(guó)情，某些計(jì)算參數(shù)在國(guó)內(nèi)的實(shí)際生產(chǎn)中很難采集到，使得設(shè)計(jì)軟件在可用性和易用性上存在一定的不足，同時(shí)價(jià)格昂貴，維護(hù)不便。多年來(lái)國(guó)內(nèi)各石油院校以及各大油田研究院所在引進(jìn)吸收自 行開發(fā)的過程中，在鉆井工程設(shè)計(jì)軟件開發(fā)方面做了一定的工作 第 5頁(yè) 本文主要內(nèi)容 本文以鉆井工程一口井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，介紹了鉆井工程井身設(shè)計(jì)的全過程。第四章介紹了本鉆井井身設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)流程圖，基本界面以及軟件的運(yùn)行方式 、 第 6頁(yè) 第 2 章鉆井工程 井身 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) 鉆柱組合設(shè)計(jì) 鉆柱是鉆頭以上，水龍頭以下部分的鋼管柱的總稱，它包括方鉆桿，鉆桿 ，鉆鋌，各種接頭及穩(wěn)定器等井下工具。在轉(zhuǎn)盤鉆井時(shí)，靠它來(lái)傳遞破碎巖石鎖需要的能量，給井底施加鉆壓，以及循環(huán)鉆井液等。鉆柱設(shè)計(jì)包括鉆柱尺寸選擇和強(qiáng)度設(shè)計(jì)量方面內(nèi)容，在設(shè)計(jì)中一般遵循以下兩個(gè)原則：第一：滿足強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度，抗擠強(qiáng)度）要求，保證鉆柱安全工作。 鉆柱尺 寸選擇 具體對(duì)于一口井而言，鉆柱尺寸的選擇首先取決于鉆頭尺寸和鉆機(jī)的提升能力。選擇的基本原則： ，在供應(yīng)可能的情況下，應(yīng)盡量選用大尺寸方鉆桿。因?yàn)榇蟪叽玢@桿強(qiáng)度大，水眼大，鉆井液流動(dòng)阻力小。入井的鉆柱力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以便于起下鉆操作。 表 鉆頭尺寸與鉆柱尺寸 鉆頭直徑 /mm(in) 鉆鋌外徑 /mm(in) 鉆桿外徑 /mm(in) 299(113／ 4) 203(8) 168(65/8) 248299(93/4113/4) 178203(78) 140(51/2) 使用大直徑鉆鋌具有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可用較少的鉆鋌滿足所需鉆壓的要求，可減少鉆鋌，從而減少起下鉆時(shí)連接鉆鋌的時(shí)間 文字 s(t) t 第 7頁(yè) （ 2）提高了鉆頭附近鉆柱的剛度，有利于改善鉆頭工況； （ 3）鉆 鋌和井壁的間隙較小，可減少連接部分的疲勞破壞； （ 4）有利于防斜。 計(jì)算公式 ： Lc S W q K a n c b * / * cos max （ ） 式中： Lc 鉆鋌長(zhǎng)度 m Wmax 設(shè)計(jì)的最大鉆壓， kN； Sn 安全系數(shù)，考慮附加力（動(dòng)載、井壁摩擦力等） ,防止中性點(diǎn)移動(dòng)較弱的鉆桿上，一般取 ～； qc 每米鉆鋌在空氣中的重力， kN/m； Kb 浮力系數(shù)；井斜角，直井時(shí)， =0176。 式中 σ y — 鉆桿鋼材的最小屈服強(qiáng)度， MPa； Ap— 鉆桿的橫截面積， cm2； Fy — 最小屈服強(qiáng)度下的抗拉載荷， kN。 設(shè)計(jì)系數(shù)法（考慮卡瓦擠壓） b. 鉆桿柱強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按最大安全靜拉力 F a 設(shè)計(jì)鉆桿柱的 最大允許下深（長(zhǎng)度）。故 由鉆鋌上面第一段鉆桿開始，先選擇強(qiáng)度較低的鉆桿，確定其許用長(zhǎng)度； 再逐段向上選擇強(qiáng)度更高的鉆桿進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 3）抗內(nèi)壓強(qiáng)度較核： 不同尺寸、鋼級(jí)和級(jí)別的鉆桿的最小抗內(nèi)壓力可在 API RP 7G標(biāo)準(zhǔn)中查得，用適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)去除它，即得其許用凈內(nèi)壓力。 循環(huán)系統(tǒng)壓耗由地表管匯、鉆具內(nèi)、環(huán)空和鉆頭各部分組成。在這樣的情況下，水力參數(shù)設(shè)計(jì)要充分考慮鉆頭水功率和鉆頭射流沖擊力的影響。由于考慮到有些井段長(zhǎng)度過大，為防止某些變徑井段變化突兀，對(duì)于長(zhǎng)井段，判斷其長(zhǎng)度并且將其劃分為更小的單位 a. 水力功率 b．水力沖擊力 c. 最小排量的確定 下部防斜鉆具設(shè)計(jì) 第 9頁(yè) 井斜的原因分析 最本質(zhì)的導(dǎo)致井斜的原因是地層可鉆性的不均勻性和地層的傾斜兩個(gè)因素。 （ 1）地層可鉆性的各向異 性，即地層可鉆性在不同方向上的不均勻性。地層在沉積過程中，由于沉積環(huán)境的不同和變化，形成了沿垂直于地層層面方向可鉆性的變化，俗稱“軟硬交錯(cuò)”。地層可鉆性不緊沿垂直于地層層面上有變化，而且在平行于地層層面方向也有變化。 鉆具導(dǎo)致井斜的主要因素是鉆具的傾斜和彎曲。而導(dǎo)致鉆具的傾斜和彎曲的原因是第一由于鉆具直徑小于井眼直徑，鉆具和井眼之間有一定的間隙，所以鉆具在井眼內(nèi)的活動(dòng)余地很大，這給鉆具的傾斜和彎曲創(chuàng)造了空間條件。當(dāng)壓力超過 一定數(shù)值后，鉆柱將發(fā)生彎曲。還有當(dāng)安裝設(shè)備時(shí)。 滿眼鉆具控制井斜 滿眼鉆具的結(jié)構(gòu)，是在靠近鉆頭大約 20M長(zhǎng)的鉆鋌上適當(dāng)?shù)陌仓梅稣?，以此?lái)達(dá)到放斜的目的。這里介紹我國(guó)著名石油專家楊勛堯提
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