钻井工程课程设计

！西南石油大学石油工程专业学生专业课程设计钻井工程设计专业年级：学号：姓名：指导教师：西南石油大学石油工程学院2007年3月15日构造名称：WL 构造井号：jing-66井井别：开发井钻井工程设计地质设计：（签名）日期：工程设计：（签名）日期：地质审核意见：（签名）日期：地质批准意见：（签名）日期：工程审核意见：（签名）日期：工程批准意见：（签名）日期：地质设计一、地质概况1. 井位座标：2. 地面海拔：300米3. 构造位置：WL构造4. 地理位置：HN省QH县WL乡5. 测线位置：6. 设计井深：4800米7. 钻探目的：开发ST系气层二、地层分层、岩性描述故障提示三、地层压力剖面表A-3名称 w S ()3cm g ()3cm g S g()3cm g S f ()3cm g S k ()a N MP P ∆ ()a a MP P ∆数值 0.036 0.036 0.0250.0617 22钻井工程设计身结构一、井深结构1. 井身结构表2. 井身结构示意图二、固井设计1. 各层套管柱设计表2. 水泥设计四、钻柱设计五、机械破碎参数设计1．各层段地层可钻级值2．机械破碎参数六、钻井液设计七、水力参数设计构造名称：WL 构造井号：jing-66井井别：开发井钻井工程设计说明专业年级：2003级石油工程专业学号：03053125姓名：指导教师：目录一、地质概况 (1)二、地层分析、岩性描述、故障提示 (1)三、地层压力剖面 (2)四、井身结构设计 (2)五、固井工程设计 (5)六、钻柱设计 (8)七、机械破碎参数设计 (11)八、钻井液设计 (13)九、水力参数设计 (13)十、油气井压力控制 (17)十一、地层压力监测要求 (18)十二、油气层保护 (18)十三、环境保护 (18)十四、完井井口装置 (18)参考文献 (19)一、地质概况1．井位座标：表A-12．地面海拔：300米3．构造位置：WL构造4．地理位置：HN省QH县WL乡5．测线位置：6．设计井深：4800米7．钻探目的：开发ST系气层二、地层分层、岩性描述故障提示三、地层压力剖面图A-1名称 w S ()3cm g ()3cm g S g ()3cm g S f ()3cm g S k ()a N MP P ∆ ()a a MP P ∆数值0.0360.0360.0250.061722四、井身结构设计钻探目的层为须5砂岩地层，确定完井方法为射孔完井。

油气套管下入须5层3~5米。

根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐层，高压水层等复杂地层的影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图A-1）进行。

设计系数见表A-3。

由于该井为开发井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。

从图A-1查得钻遇最大地层压力当量密度3max 950.1g P =ρ，则设计地层破裂压力当量密度由 周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》（4-13）式确定，即06.04800025.0036.0950.11⨯+++=H fD ρ 试取m H 39001=，在图A-1查得33900090.2cm g f =ρ，再将m H 39001=代入上式，得06.039004800025.0036.0950.13900⨯+++=fD ρ 3085.2cm g =以为39003900f fD ρρ〈，且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为m H 39001=。

验证中间套管下入深度初选点3900m 是否有卡钻危险，从图A-1知在井深3900m 处地层压力梯度为377.1cm g ，以及2400m 以上属正常地层压力，该井段内最小地层压力梯度当量密度为307.1cm g ，则由 周开吉、郝俊芳编写的《钻井工程设计》（4-15）式，求得2400)07.1(00981.0⨯-=∆m N P ρ其中31806.1036.077.1cm g S w H m =+=+=ρρ代入上式，得1733.172400)07.1806.1(00981.0>=⨯-=∆N P所以中间套管下入井深3900有卡套管的危险，中间套管下入深度应当减小。

求在允许压力差17a MP 的条件下，中间套管的下入深度2H2)07.1(00981.017H m ⨯-=ρ07.100981.0172+=H m ρ353.107.1375000981.017cm g =+⨯==-w m S ρ中间套管下入深度处的地层压力梯度 即，3494.1036.053.1cm g =-从压力剖面图上查出地层压力梯度3478.1g 时，相应井深m 3615，故中间套管深度为m 3615。

水泥返至地面。

油层套管下入须5层3~5米，即m H 44854=。

判断此深度是否有卡套管的危险。

a a a MP P MP P 2297.143615)494.1036.088.1(00981.0=∆<=⨯-+=∆，无卡套管的危险。

所以油层套管下入深度为m 4485。

水泥返至地面。

表层套管下入深度中间套管下入井深m 3615处的地层压力梯度当量密度3494.1cm g ，给定溢流数值306.0cm g S k =，则表层套管下深由（4-13）式计算，即09.216555.106.03615025.0036.0494.1H H fD +=⨯+++=ρ 试取m H 13500=，由图查得3135072.1cm g f =ρ，再将m H 13500=代入上式，得31350717.113509.216555.1cm g fD =+=ρ 因为13501350f fD ρρ<且相近，满足要求，即表层套管下入深度为m 1350。

表层套管水泥返至地面。

本井采用8313in 7985⨯⨯井深结构，由图4-9a 可查得各层次套管所用钻头尺寸。

表层套管用)17(5.4421in mm 钻头，钻至井深m 1350，)13(7.33983in mm 套管下至井深m 1349，水泥返至地面。

中间套管用)12(31141in mm 钻头，钻至井深m 3615，)9(5.24485in mm 套管下至井深m 3612，水泥返至地面。

油层套管用)8(9.21521in mm 钻头，钻至井深m 4485，)7(8.177in mm 套管下至井深m 4482，水泥返至地面。

)5(2.14987in mm 钻头钻至目的层。

表A-4五、固井工程设计1．套管强度设计 （中间套管） 设计数据：下入深度m 3612，钻井液密度3566.1cm g m =ρ，抗外挤安全系数02.1=c S ，抗拉安全系数80.1=T S ，抗内压安全系数20.1=i S 。

设计方法：采用等安全系数法计算井口最大内压力si PHbi si G e P P ρ⨯⨯--=410115.1a P bi MP H P 94.523612494.100981.000981.0max =⨯⨯==ρa si MP e P 42.4294.52361255.010115.14==⨯⨯⨯--设计内压力a i si iD MP S P P 90.5020.142.42=⨯== 因此，抗内压强度小于a MP 90.50的套管均不选用。

确定下部第一段套管，设计抗挤强度为a c m c MP H S P 02.5602.13612566.100981.000981.01=⨯⨯⨯==ρ由表5-4查得P-110，壁厚mm 84.13套管，a c MP P 813.54=，a i MP P 156.63=，KN P T 4.6325=，mm d i 8.216=，m N q 8.780=，长圆螺纹。

02.1021.13612566.100981.0813.54011=>=⨯⨯==c c c S P P S 20.149.142.42156.631>===si i i P P S 第二段选用C-90，壁厚mm 84.13套管，a c MP P 091.49=，a i MP P 501.61=，KN P T 6.5146=，mm d i 8.216=，m N q 8.780=，长圆螺纹。

许可下入深度：m H 324002.1566.100981.0091.492=⨯⨯=第一段套管下入长度m L 375324036151=-= 校核第一段套管抗拉强度KN N T z 33.236103633.2)85.7566.11(8.78037551=⨯=-⨯⨯= 80.177.2633.2364.63251>==T S第三段套管选用C-75，壁厚mm 84.13套管，a c MP P 782.43=，a i MP P 228.51=，KN P T 8.4443=，mm d i 8.216=，m N q 8.780=，长圆螺纹。

许可下入深度：m H 289002.1566.100981.0782.432=⨯⨯=第二段套管下入长度m L 350289032402=-= 校核第二段套管抗拉强度KN T z 57.220)85.7566.11(8.7803502=-⨯⨯= 80.13.2357.2206.51462>==T S20.140.194.41501.612>==i S第三段套管下入井深m H 28903=，校核该段套管顶部截面（井口）的抗拉强度10.118.210)85.7566.11()3503753612(8.78057.2208.444333>=⨯-⨯--+=-T S表A-52．注入水泥浆设计（中间套管）设计数据：设计井深m H 3615=，水泥塞高度m h 200=，套管下入长度m L s 3612=，水泥返至地面，水泥浆附加量30%，钻井液压缩系数03.1=p k ，计算井径按钻头直径mm 311，钻井液性能3566.1cm g m =ρ，5.0=n ，n a s P K ⋅=3.0。

水泥浆385.1cm g x =ρ，s P a ⋅=02.0η，a P 150=τ。

水泥用量4321V V V V N ++=其中：h d D V m)(1085.72251-⨯=- 3625)5.241.31(1085.7225⨯-⨯⨯=- 313.104m = h d V i 2521082.7-⨯= 2068.211085.725⨯⨯=- 374.0m =附加30%，%30)(213⨯+=V V V %30)74.013.104(⨯+= 3461.31m =水泥浆密度385.1cm g x =ρ，每袋水泥配水泥浆袋304015.0m ，则袋339604015.0461.3174.013.1044321=++=++=V V V V N用水量w V （水化比5.0=m ）wmw Nb V ρ310=339.841105.0503396m =⨯⨯⨯=替钻井液量p s i m K L L d V )_(1085.7023-⨯=)2890350320375(68.211085.723+++-⨯⨯⨯=- 375.132m =表A-6六、钻柱设计钻柱组合第一次开钻（0~1350m ）mmKl mmDP mmDC mmDC mmDC A mm 1331278.177********.444+++++φφφφφ （注：3A ——代表三牙轮钻头，DC ——钻铤，DP ——钻杆，Kl ——方钻杆）。