钻井工程计算1.doc

1．某井用Φ127mm 钻杆(372.4 N/m )2200m ，Φ184.20mm 钻铤

(1737N/m )60m 、Φ158.8mm 钻铤(1328N/m )100m 及Φ216mm 钻头，钻井液密度1.2 g/cm 3 。钻进时加钻压180kN ，套管钢材密度为7.8g/cm 3，求中性点位置。（10分）

[解]：① =-=s

m f K ρρ10.846 ② =11c c f L q K 88.17千牛<180千牛，

故中性点落在Φ158.8mm 的钻铤上

③设中性点高度（距井底距离）为N L 米 21

11c f c c f c N q K L q K P L L -+==60+81.736=141.736米

2．某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时的泵压为18MPa ，所用排量为30 l/s ，钻井液密度为1.3g/cm 3。此时循环系统的循环压耗系数K l =0.0223MPa(l/s)1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：此时钻头上喷嘴直径是多大?（14分）

[解]： ①8.1Q K P l l ⋅==10.19MPa

②由l b S P P P +=

得：81.7=-=l s b P P P MPa

③由422022

081.005.0e b Cd Q A C Q P ρρ==

得：4229081.0b P C Q d ρ==1.1cm = 11mm

3．某井使用密度为1.3g/cm 3的钻井液钻至3800m 时发生井涌，关井后求得关井

立管压力为4MPa ，关井套管压力为5.5MPa 。

（1）求压井用的钻井液密度；

（2）已知上一层套管下深2500m ，该处地层破裂压力的当量密度为

1.98g/cm 3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关

井套压。（12分）

解：（1）压井所需要的钻井液密度：

407.13800

00981.043.100981.01=⨯+=+=D p sp

d d ρρg/cm 3 （2）允许的关井套压max i p

t f t d i D D p ρρ00981.000981.0max ≤+

故 ()

68.16)3.198.1(00981.000981.0max =-=-≤d f i p ρρMPa 4．某井钻至2400m 井深时，测得井斜角30︒，井斜方位角100︒。使用具有一定

造斜率的弯外壳马达继续钻进120m 后，测得井斜角35︒，井斜方位角75︒。现打

算利用该造斜工具再继续钻进某一深度后使井斜角达到40︒，井斜方位角达到

50︒。求此时造斜工具的装置角应该为多少（不考虑反扭角）？扭方位的井段长

度为多少？（14分）

解：ϕααααγ∆+=cos sin sin cos cos cos 22211

=cos30︒cos35︒+sin30︒sin35︒cos(75︒-100︒)=0.969

γ1=14.23︒

56.3120

23.1430301=⨯=∆=D K C γ(︒/30m) ϕααααγ∆+=cos sin sin cos cos cos 22211

=cos35︒cos40︒+sin35︒sin40︒cos(50︒-75︒)=0.962

γ = 15.92︒

1397.0sin sin cos cos cos cos 121=-=γ

ααγαω ∆ϕ=50︒-75︒=-25︒

∴ω=-arccos0.1397=-81.97︒

16.13456.392.153030=⨯==∆C m K D γm

5.某井钻进至井深3000m 处发生井涌，此时所用钻井液密度为1.20g/cm 3，关井立管压力为

5.0MPa ，关井套管压力为

6.5 MPa ，求：

（1） 产层的地层压力P P ；

（2） 压井应该用的钻井液密度；

答案： （1）316.40530002.100981.0=+⨯⨯=p P （MPa ）

（2）ρk =40.316/3000/0.00981 =1.37（g/cm 3）

6．某井用Φ127mm 钻杆(372.4 N/m )2200m ，Φ184.20mm 钻铤(1737N/m )60m 、Φ158.8mm 钻铤(1328N/m )100m 及Φ216mm 钻头，钻井液密度1.2 g/cm 3 。钻进时加钻压180kN ，套管钢材密度为7.8g/cm 3，求中性点位置。（10分）

[解]：① =-=s

m f K ρρ10.846

② =11c c f L q K 88.17千牛<180千牛，

故中性点落在Φ158.8mm 的钻铤上

③设中性点高度（距井底距离）为N L 米 21

11c f c c f c N q K L q K P L L -+==60+81.736=141.736米

7．某井使用密度为1.3g/cm 3的钻井液钻至3800m 时发生井涌，关井后求得关井

立管压力为4MPa ，关井套管压力为5.5MPa 。

（1）求压井用的钻井液密度；

（2）已知上一层套管下深2500m ，该处地层破裂压力的当量密度为

1.98g/cm 3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关

井套压。（12分）

解：（1）压井所需要的钻井液密度：

407.13800

00981.043.100981.01=⨯+=+=D p sp

d d ρρg/cm 3 （2）允许的关井套压max i p

t f t d i D D p ρρ00981.000981.0max ≤+

故 ()

68.16)3.198.1(00981.000981.0max =-=-≤d f i p ρρMPa

8．（10分）某井用12.25in 钻头钻进至2000米，钻井液密度为1.25g/cm3，钻压为180kN ，

井斜角为6º，钻具组合为：9in 钻铤（qc=2847N/m ）27m + 7in 钻铤（qc=1606N/m ）54m + 6.5 in 钻铤（qc=1362N/m ）81m+5in 钻杆1838m ， 求中性点所处的井深。（钻柱钢材密度按7.8g/cm 3计算）

解:．设中性点落在6.5in 钻铤上，高度为x 米 根据中性点的定义，有： []1806cos 847.227606.154362.1)8

.725.11(=︒⨯+⨯+-x 解得： m x 086.38=

中性点井深为：m D N 914.1880086.3827542000=---=

9．（12分）某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到井深2000m 时，排量为30L/s ，循

环压耗为5Mpa ，钻进到2500m 时所用排量为28L/s ，循环压耗为5.5Mpa 。现计划保持排量不变，用18MPa 的泵压钻到3000米，钻井液密度为1.3g/cm 3，钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。 试设计喷嘴直径。

解:（1）求循环压耗系数a m ,：