（石油与天然气工程专业论文）钻井工程掌中宝开发及应用.pdf

中文摘要 论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： 钻井工程掌中宝开发及应用 石油与天然气工程 李振选( 签名) 李琪( 签名) 摘要 随着计算机技术、网络技术的发展，掌上电脑成为新兴的个人移动办公工具，由于 其具有轻便、小巧、功能强大、操作简单等特点，越来越受到人们的青睐，并逐步应用 于各行各业。 石油钻井工程涉及多个学科，施工过程中需要进行大量计算，查阅大量的工具手册、 标准，并需要随时记录一些施工参数。因此掌上电嘧在石油钻井行业中具有广阔的应用 空间。 钻井工程掌中宝是利用数据库编程技术、嵌入式软件开发技术开发而成的掌上电脑 钻井工程应用软件，其具有数据手册查询、工程计算、专业电子书查阅三大功能，其中 数据手册收录了钻机、钻头、管柱、油田化学、事故工具、地面设备六大类共1 0 0 余张 数据表近8 万数据：工程计算6 0 项，涉及到定向井、钻井液、地层压力、钻井参数、压 井计算、固井计算、井下事故、水力参数、设备参数等方面；专业电子书六本，总页数 达9 0 0 0 页，内容涉及现场监督、标准规范、钻采新技术、钻采设备等方面。 钻井工程掌中宝是国内首例掌上电脑在石油钻井行业的成功应用。同时其具有摩尔 掌上电脑软件所不具备的数据库查询功能，因此该软件处于国内外先进水平。 钻井工程掌中宝的开发成功及现场应用，必将大大提高工程技术人员的工作效率， 具有非常广阔的推广应用前景。 关键词：钻井掌上电脑数据库计算机 论文类型：应用研究 英文摘要 s u b j e c t ： s p e c i a l i t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r ： d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fd r i i l e r sp o c k e tp c p e t r o l e u m n a t u r a lg a se n g i n e e r i n gf a c u l t y l iz h e n x n a n ( s i g n a t u r e ) 垃虿篮! 丝 l i q i ( s i g n a t u r e ) 盆如 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rs c i e n c ea n dn e t w o r kt e c h n o l o g y , p o c k e tp ch a s b e c o m ea ni n d i v i d u a lm o b i l eo f f i c et o o lo fr i s i n gf a v o r i t e d u et oa d v a n t a g e so fp o r t a b l e ， c a b i n e t f u n c t i o n a la n de a s y - t o u s e 。i tf i x e sm a n yp e o p l e sa t t e n t i o na n dt h e ns t e p si n t oa l l l i n e si nt h e s ey e a r s p e t r o l e u md r i l l i n ge n g i n e e r i n gi n v o l v e sm a n ys u b j e c t s i nd r i l l i n g p r o c e s s ，al o to f c a l c u l a t i o ns h o u l db em a d e ，m a n yr e f e r e n c eb o o k sa n dm a n u a l ss h o u l db ec o n s u l t e d ，a n d s e v e r a lo p e r a t i o n a lp a r a m e t e r ss h o u l d b er e c o r d e dt og u a r a n t e es a f eo p e r a t i o n s o ，p o c k e tp c h a sw i d es p a c et op l a yi t sr o l e d r i l l e r sp o c k e tp ci sa ni n t e r a c ta p p l i c a t i o n sf o rd r i l l i n ge n g i n e e r i n g ，d e v e l o p e du s i n g d a t a b a s ep r o g r a m m ea n di n s e r ts o f t w a r ed e v e l o p i n gt e c h n i q u e i tp r o v i d e st h r e es e r v i c e s i n c l u d i n gd a t a b a s er e f e r e n c e ，e n g i n e e r i n gc a l c u l a t i o na n de l e c t r o n i cc a t e n ac o n s u l t a t i o n ，t h e d a t a b a s ei n c l u d e s10 0 + d a t a s h e e t s ( a b o u t8 0 0 0 0d a t a ) ，c o v e r i n gs i xa s p e c t ss u c ha sd r i l lr i g ， d r i l lb i t , p i p es t r i n g ，o i lf i e l dc h e m i s t r y , d r i l l i n ga c c i d e n tt o o la n ds l r f a c e e q u i p m e n t e n g i n e e r i n gc a l c u l a t i o np r o v i d e s6 0s i m u l a t i o n s ，i n v o l v i n gc a l c u l a t i o ni nd i r e c t i o n a ld r i l l i n g ， d r i l l i n gf l u i d ，f o r m a t i o np r e s s u r e ，d r i l l i n gp a r a m e t e r s ，w e l lk i l l ，w e l lc e m e n t i n g ，d o w n h o l e a c c i d e n t s ，h y d r a u l i cp a r a m e t e r sa n de q u i p m e n tp a r a m e t e r s s i xb o o k sa r ei ne l e c t r o n i cc a t e n a c o n s u l t a t i o ns e c t i o n ，p r e s e n t i n gi n f o r m a t i o ns u c hg , so n s i t u s u p e r v i s i n g ，c r i t e r i o n ，n e w t e c h n o l o g yi nd r i l l i n ga n dp r o d u c t i o n ，a n dd r i l l i n ga n dp r o d u c t i o ne q u i p m e n t s ，a n dt h et o t a l p a g e si sm o r et h a n9 0 0 0 i th a sd a t a b a s er e f e r e n c ew h i c hi sn o ta p p e a r e di nm a u c e r sd r i l l e r st o o l k i t , r a n g i n gi t s e l fal e a d i n gs o f t w a r ei na n da b r o a d 。 p o c k e tp ci st h ef i r s ts o f t w a r es u c c e s s f u l l yu s e di np e t r o l e u md r i l l i n gi nc h i n a i tw i l l b e n e f i tf o ri m p r o v i n gw o r ke f f i c i e n c yo f d r i l l i n gt e c h n i c i a n s k e y w o r d s ：p e t r o l e u md r i l l i n g ，p o c k e tp c ，d a t a b a s e ，c o m p u t e r t h e s i s ：a p p l i c a t i o ns t u d y 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：鸯承也日期：矽哆f 胁 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学 位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公 开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名：奢承粤日期：彤f 序 导师签名：，签趔，日期：碰兰：笪 第一章绪论 第一章绪论 1 1 掌上电脑的发展 回顾掌上电脑的发展历史，其发展可划分为三个阶段。第一阶段是二十世纪八十年 代，在电子计算器的基础上融入简单字词典和简单记事本功能的记事本型掌上电脑( 图1 1 ) ；第二阶段是二十世纪末发展起来的集传真、打印、录音、图书、网络、无线通讯 等功能于一体的功能化掌上电脑( 图1 2 ) ；第三阶段将是集外观和造型个性化设计、个 人需求自由定制和组合的个性化掌上电脑。 现在。我们处于掌上电脑的功能化时代。相对于第一代记事本型掌上电脑来说，第 二代功能化掌上电脑更加注重实用性和易用性。通过在操作系统上植入应用软件，使得 掌上电脑既能够满足多种不同的应用需求、同时操作起来又非常简单。 图1 - 1 记事本型掌上电脑图l 一2 功能化掌上电脑 1 2 掌上电脑的应用前景 九十年代末，掌上电脑在许多行业已经得到了广泛应用，其中包括：农业的农田信 息空间分析、水、电抄表收费、医院计费、工业控制中实时数据采集、野外地质测量、 国土资源调查、计算机辅助设计、地理信息系统中电子地图制作等。 随着计算机技术、网络技术的发展，掌上电脑成为新兴的个人移动办公、娱乐工具， 由于其具有轻便、小巧、功能强大、操作简单等特点，越来越受到人们的欢迎，被誉为 “口袋里的办公室”，有人预言掌上电脑必将风靡2 1 世纪，可见其未来的应用前景非常 广阔。 l - 3 课题背景及本文主要工作 石油钻井工程涉及多个学科，施：e 过程中需要进行大量复杂的计算，查阅大量的工 具手册、标准，并需要随时记录一些旌工参数。另外钻井施工现场地处野外，日常工作 场所流动，因而无法在施工现场随身携带台式计算机和笔记本电脑。掌上电脑具有计算 西安石油夫学硕士学位论文 器小巧、轻便的特点可以随身携带，同时又具有笔记本电脑复杂计算、无线传输数据的 能力。完全可以满足钻井现场收集数据、工程计算的需要。 掌上电脑在石油钻井中的应用，国内尚未见报道，国外的摩尔公司在2 0 0 4 年初推出 套“t h ed r i l l e r st o o l k i tf o rp o c k e tp c ”软件。其包括了涉及钻井施工的2 0 类1 2 7 项计 算。这套软件的突出优点是单位制可根据用户的习惯自由组合，其缺点是没有收录专业 电子书，没有提供技术、工具数据库查询功能。 钻井工程掌中宝的开发及应用，充分考虑石油工程技术人员的需要，集工程计算、 工具手册电子书查阅、工具数据库查询于一体，为工程技术人员提供便捷、有效的辅助 工具，对提高钻井施工的科学性、经济性、安全性必将起到重要的作用。 2 第二章系统简介 第二章系统简介 2 1 系统开发运行环境 为了保证系统的稳定性、可移植性，系统的开发均使用微软的w i n d o w s 系统环境和 微软的v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 集成软件开发环境，数据库服务器使用s q ls e v e r2 0 0 0 ，掌 上电脑数据库服务器使用s q l s e v e r c e ，数据库的连接、管理使用a d on e t 技术实现。 掌上电脑的数据库查询用户界面、工程计算界面均使用微软最新的软件开发语言v i s u a l c 样n e t 开发编制。掌上电脑需要安装n e t 框架精简版为软件运行提供支持。 使用a d o b ea c r o b a t 软件开发制作专业电子书，在掌上电脑上安装a d o b ea c r o b a t r e a d e rf o rp o c k e tp c 阅读器软件进行阅读。 使用i n s t a l ls h i e l d 软件制作系统的安装盘，从而保证了系统的成功安装。 2 2 系统主要功能 系统主要功能为数据手册查询、工程计算、专业电子书查阅，其中数据手册收录了 钻机、钻头、管柱、油田化学、事故工具、地面设备六大类共1 0 0 余张数据表近8 万数 据；工程计算6 0 项，涉及到定向井、钻井液、地层压力、钻井参数、压井计算、固井计 算、井下事故、水力参数、设备参数等等方面；专业电子书六本，总页数达9 0 0 0 页，分 别为钻井监督指南、钻井监督上册、钻井监督一下册、石油开采新技术及标 准规范、钻井工程新工艺新技术与设备、钻探工程技术及标准规范全书。 3 两安石油大学硕十学位论文 第三章系统构成 3 1 系统总体构成 系统包含三大部分( 图3 1 ) ，第一部分为数据手册，其收集了钻井旎工所涉及的 设备、管材、技术参数等数据；第二部分为工程计算，其涵盖了钻井旌工诸多环节中常 用的计算：第三部分为专业电子书，将现场常用的多本专业书制作成电子书供随时查阅。 3 2 系统子模块构成 3 2 1 数据手册子模块构成 1 钻机模块构成 图3 - 1 系统总体结构图 4 第三章系统构成 水 4 - 溅 胡j 弦 一i ，| ：， 搜 披 j 主投 蛊j z 辱二 j i 置披j 史 片、 瓜 氐 毒、 氛 烨 、览溉娓 肼 沁； 蜒 巷、 娥上蛙 f u ；匕i b；l 三；1 2 i 毡 ￥匕 | ：三 誊幽啦瞄曲蕾蕾幽 2 钻头模块构成 图3 - 2 钻机模块结构图 3 管柱模块构成 图3 - 3 钻头模块结构图 诗牲 | i iliiiilii 迪 n j 蔓莨 ；智i纳 成 1 0 铺 铤 “f 柑 i n t | ! j 观 u娥 援 腿 蛾 匹 e汜 醚 匕 t 匕 出避 幽誓幽 4 油田化学模块构成 图3 _ 4 管柱模块结构图 5 西安石油大学硕士学位论文 lllllli ll ；i i 水 撕 “f水 i i 川” 蛾1 獭 _ 口勺水 ，j 、+ 溅 仆 ， 、 蠢蔓荆撒 j j 发 水水 j 瘦 l i 、体 l ! r 絮濒性性 l 处 t溅 l 理 刁力荆 性成 陀 f n 能 h 匹 雕性f 分 阳邑 z 然变变 l 剂 l ，冉 1 1 e 办 h e化化化 5 事故工具模块构成 图3 - 5 管柱模块结构图 i ilillii l ii i ： 内p | | 卜强 ：f f 1 喹 瓦l驻管 j r 修 孑i 铺毹e锥 攒 秘l 拱 德钉 l ； ：f 癸 背专ij 卜投扳 缝 劐、 ：w堪铣 弼 公磅i 爪 撩翰l 彳：打爿翔 毹 锥矧：推坝饿 搋煺l 燧捞螺l捞 土 毡 范l 范 器j 眨魂一 u w # w “一 j 。t 、 6 地面设备模块构成 图3 - 6 事故工具模块结构圈 i ilii i iiiili x 蔓彩铺 嘲放 疑馥i v爿、 救陡 0j 。： ，： _ 0 ”l j ? i | i 防l 巩 | 现 炙 t 业 1 j 粥卜 “n j 捌 喷 i i 爨 孵￥ 管 铃 卜铺 咎 规 器 。芸 规膛娥f i 乜 器孙，世 匕 匕 。二_ f 3 2 2 工程计算子模块构成 l 、定向井模块构成 图3 7 地面设备模块结构图 6 第三章系统构成 2 、钻井液模块构成 图3 - 8 定向井模块结构图 iiijliiiil 雕拯i稀 徽 训“ 圳 流 j n 水 变铡 | i ；jk 嚏i 嵇 i 不 所 崩 l ：多 坶 刎 。缚 引+ i i 时 娟 4 ； 数 切 心? 戳 妤铎劈逃 i 抟 ：l l i ，j 嘲 洲i j 趸钳 照： 彳i i m幽 3 、地层压力模块构成 图3 - 9 钻井液模块结构图 4 、压井计算模块构成 图3 1 0 钻井液模块结构图 7 西安石油大学硕士学位论文 5 、固井计算模块构成 图3 1 1 压井计算模块结构图 矧胍m | iiii lii i i 车f 】_ i 韭 癸论i 。 水 伊 舞 管 参抗瓣水水 僻：营 数骚tj 溅泥 浆 戢t执 迎 ；拦： 伸 j 避 虺 t “浆鼻l 发3 缱 l 锋深 3 誓酱i 6 、水力参数模块构成 图3 1 2 固井计算模块结构图 lllliilliii 船：晰 孙珥 j 小 铺钻 i ii 瓤￥ i 蛴唏 喷 ：# ：； 一。 i ! i宅 奠 铤铤 峨 ；唆 l 嗡i i 希 l 辩 订下i 内 外 l 勺 争l 、 乐射 水扑 返；器化 崩 j | 、 j i ij i ：i 降 l述 i j 3 。迭迷能浓 土| 皋毒e誊e 事 j3 j 霆艘b艘 1 套鹱 l ，j t * h _ m * 蕾遴 7 、钻井参数模块构成 图3 一1 3 水力参数模块结构图 8 引引一 引训引越。刊制引训蚓 第三章系统构成 钻井参数模块包含钻铤浮重、 8 、井下事故模块构成 井下事故模块包含卡点计算、 9 、设备参数模块构成 最小钻铤长度两个计算模块。 钻杆允许扭转圈数、泡油量计算三个计算模块。 设备参数模块包含泵额定功率、泵输出功率、泵实用功率计算三个计算模块。 3 2 3 专业电子书模块构成 图3 1 4 专业电子书模块结构图 9 钻探r狂技术技幽矧矧型 训引一 ；制刮刊制_训型 硅安石油大学硕士学位论文 第四章系统数据结构与计算方法 4 1 系统数据结构 工具、技术参数数掘不仅可以随时供技术人员查询，同时还为工程计算的各个模块 提供数据支持，因此建立规范的数据库是保证系统简捷、易用的前提。参考石油数据 库规范标准建立了本系统的数据库结构，数据表名使用英文字符，命名规则为使用表 名含义中文拼音的第一个字母组合而成；表结构中的字段名同样也使用英文字符，命名 规则也是使用字段含义的中文拼音的第一个字母组合而成。在建立数据库的数据表时， 在表结构表中建立每张数据表的结构信息，其结构如表4 1 所示，以供软件开发时使用。 数据库的详细表结构见附表1 。 表4 - 1 数据库中数据表结构 表名表名含义字段名字段含义单位类型长度 a p i s n c fa p i 水泥成分a p 野j a p l 分级 t e x t l a p i s n c fc 3 s h lc 3 s 含量d o u b l e a p i s n c fc 2 s h lc 2 s 含量 d o u b l e a p i s n c fc 3 a h lc 3 a 含量d o u b l e a p i s n c fc 4 a 潮c 4 a f 含量d o u b l e a p i s n c fw g n x d瓦格纳细度 c m z g t e x t1 0 4 2 系统计算方法 系统的工程计算模块收录了钻井施工中常用的计算，其计算方法来自钻井测试手 册、钻井甲方手册、钻井工具手册、钻井工程技术手煅和部分钻井行业标准。 4 2 1 定向并 1 、斜井钻头钻压 w o b = w ( c o sq ( 旋转钻井) ( 4 一1 ) w o b = w ( c o sa - - f s i n ) ( 旋转钻井)( 4 2 ) 式中：w o b 一斜井中的钻头钻压，k n ； w 一地面钻压，k n ； a 一井斜角，度； f 一摩擦系数，一般取0 3 ； 2 、井眼曲率 e = ( a1 2 + q2 2 - - 2 01a2 c o sb)172(4-3) 式中：e 一上下两测点为任意长度时计算出的“井眼曲率”； n - 一上测点的井斜角，度； o2 一下测点的井斜角，度； 1 0 第四章系统数据构成与计算方法 一两测点方位变化的绝对值，度； 3 、井斜角全角变化率 g a b = 3 0 l a b x 【( da qb ) 2 + 2 s i n 2 ( q a 2 + qb 2 ) 1 7 2 式中：g a b a 、b 两测点间的井斜全角变化率，度3 0 m ； l a b a 、b 两测点间的井段长，m ； ga 、ab - - a 、b 两测点的井斜角，度； 中一a 、b 两测点方位差，度； 4 、水平位移 s z = ( n a - - n b ) 2 + ( e a - - e b ) 2 严 式中：s z a 、b 两测点间的水平位移，m ； n a 、n b a 、b 丽测点问的南北坐标，m ； e a 、e b a 、b 两测点的东西坐标，m ： 5 、井底空间误差 r = ( h z + s z 2 ) 1 ，2 式中：r 一定向井实际井底与设计井底的空间距离，m ： h 一实际井底与设计井底的垂直距离，m ； s z 一实际井底与设计井底的水平偏差距，m ： 4 2 2 钻井液 1 、井筒容积 v d f = h 4 d h 2 x h 式中：v d f 一井筒容积，i n j ： d l l 一井径，m ； h 一井深，i t i 。 2 、配浆计算 w s = ps x v d f x ( pd - - p ) ( ps - - p ) 1 0 0 0 v = v d f w s ps 1 0 0 0 式中：w s 一所需粘土的质量，k g ； ps 一粘土密度，g c m 3 ： p 一水的密度，g c m 5 ； od 一钻井液密度，g c m j ； v 一所需水量，m 3 。 3 、加重计算 w = p 扣v 辱( p 重p 原) ( p 加t o 重) 1 0 0 0 式中：w 。一所需加重剂的质量，k g ； 0m 一加重剂的密度，g c m 3 ； 1 l ( 4 4 ) ( 4 5 ) f 4 - 6 ) ( 4 - - 7 ) ( 4 8 ) ( 4 9 ) ( 4 一l o ) 西安石油大学硕士学位论文 p 重、p 一加重后、加重前的钻井液密度，g c m 3 ： v 。一加重前的钻井液体积，m 3 。 4 、稀释计算 v w = v d f xp w ( p & 一p 徭) ( p 轴一p w ) 式中：v w 一所需加水量，r l l 3 ： v d f 一原钻井液体积，m 3 ； p 一原钻井液密度，g c m 3 ： p # 一稀释后钻井液密度，g ，c 矗； pw 一水的密度，g c m 3 。 5 、循环周时间 t = ( v * 一ve ) 6 0 qi 式中：t 一钻井液循环一周的时阃，m i n ； v ；一井眼容积，i ； v # 一钻柱体积，i ； qi 一泥浆泵排量，l s 。 6 、油气上窜速度 v = ( h 一h b t $ t ) t * 式中：v 一油气上窜速度，】s ： h 一油气层深度，m ； h b 一循环钻井液时钻头所在井深，m ； tm 一井深为h b 时的迟到时间，m i n ： t 一从开泵循环到见到油气显示的时间，m i n ； t # 一从上次停到这次开泵中间静止时间，m i n 。 7 、加水所需重晶石 w = o 2 4 5 6 ( pd - - 6 6 7 7 8 ) v 式中：w * 一加水后所需的重晶石量，蚝； pd 一钻井液密度，c m 3 ； vm 一加入水的体积，m 3 。 8 、流变参数 0o = 03 n = 3 3 2 xl g ( e6 0 0 03 0 0 ) k = o 4 7 8 8 06 0 0 ，5 1 1 0 p v = 06 0 0 一03 0 0 r l0 0 = 2 4 1 4 2 x ( e6 0 0 1 挖一o3 0 0 1 艘) 】2 y p = 0 5 x ( 03 0 0 p v ) 1 2 ( 4 1 1 ) r 4 1 2 ) ( 4 一1 3 ) ( 4 1 4 ) ( 4 1 5 ) r 4 1 6 ) f 4 1 7 ) ( 4 1 8 ) f 4 1 9 ) ( 4 2 0 ) 第四章系统数据构成与计算方法 式中：oo 一动切力，p a ； 03 一旋转粘度计3 r p m 的读数，无因次； n 一流性指数，无因次； o6 0 0 一旋转粘度计6 0 0 r p m 的读数，无因次； 03 0 0 一旋转粘度计3 0 0 r p m 的读数，无因次； k 一稠度系数，p a s “： p v 一塑性粘度，m p a s ； r l 。一极限高剪切粘度( 接近于钻头水眼粘度) ，m p a s y 西一屈服值( 动切力) ，p a 。 9 、环空剪切速率 r = 4 7 2 v a ( d h d p ) 式中：r 一环空剪切速率，s ： v a 一环空上返速度，m s ： 曲一井眼直径，c m ； d p 一钻柱外径，c m 。 l o 、剪切应力 0r = 0o + 时 式中：0r 一剪切应力，p a ； 4 2 3 地层压力 1 、d c 指数 d c = l g ( 3 2 8 2 n a ) 皿；( 0 0 6 8 4 w d b ) x ( pn od ) 式中：d c 修正d 指数，无因次： n 一转速，r p m ； t 一钻时，m i n ； w 一钻压，k n ： d b 一钻头直径，i n l 1 1 ； pn 一正常地层孔隙压力当量密度，g c m 3 ； pd 一钻井液密度，g ，c m 3 。 2 、静液压力 p h = 0 0 0 9 8 l p h 式中：p 一液体密度，g c m 3 ； h 一液柱垂直高度，m ： p h 一静液压力，m p a 。 3 、压力梯度 g = p h 1 3 ( 4 2 1 ) ( 4 2 2 ) ( 4 - - 2 3 ) r 4 2 4 ) r 4 2 5 ) 商安年i 油大学硕士学位论文 式中：g 一压力梯度，m p a m ； p 一压力，m p a ； h 一高度，m 。 4 、地层孔隙压力 p p = 0 0 0 9 8 1xpt w xd v ( 4 - - 2 6 ) 式中：pt w - - 地层水平均密度，g c m 3 d v 一该点到水平面的垂直高度，m ； p p 一孔隙压力，m p a 。 5 、破裂压力梯度 g f = ( p h + p s ) h ( 4 2 7 ) 式中：g f 地层破裂压力梯度，m p a m ； p h 一液柱压力，m p a ； p s 一地层破裂时的立管压力，m p a ： h 一破裂地层的垂深，m 。 6 、上覆岩层压力 p o = 0 0 0 9 8 1 x h x 【( 1 一中) xp m + 巾xp ( 4 2 8 ) 式中：p o 一上覆岩层压力，m p a ； h 一垂直深度，m ； 中一岩石孔隙度，； pm 一岩石基质密度，g c m 3 ； p 一岩石孔隙液体密度，g ，c m 3 ； 4 2 4 钻井参数 1 、钻铤浮重 g f = 6 1 6 5 3 8 x ( o d 2 - 1 d 2 ) l c - - 7 8 5 4 x l c x ( pm a x o d 2 一pm i x i d 2 ) ( 4 - - 2 9 ) 式中：g f 一钻铤浮重，k g ； 0 d 一钻铤内径，m ； m 一钻铤内径，m ： l c 一钻铤长度，m ； pm a 一钻铤外钻井液密度，g c m ； pi i l i 一钻铤内钻井液密度，g ，c 一。 2 、最小钻铤长度 l c = w x k f f 6 1 6 5 3 8 x ( o d 2 一m 2 ) x ( 1 一p d pr ) ( 4 - - 3 0 ) 式中：l c 一最小钻铤长度，m l k f 一安全系数，无因次； pd - - 3 井液密度，g c m 3 。 1 4 第四章 系统数据构成与计算方法 pr 一钢材密度，g c m 3 。 4 2 5 压井计算 l 、关并地层压力 p p = p h + p s d 式中：p p 一地层压力，m p a ： p h 一钻柱内钻井液柱压力，m p a ： p s d 一关井立管压力，m p a 。 2 、压并钻井液密度 pd l = 1 0 2 ( p p + p e ) h 1 0 0 0 0 式中：pd l 一压井所需钻井液密度，g c m 3 ； p p 一地层流体压力，p a ； p e 一附加压力，p a 。 h 井深，m 。 3 、压井循环立压 p t = p s d + p e + p c s 式中：p t 压井循环时立管压力，m p a ； p s d 一关井立管压力，m p a ； p c s 一循环压耗，m p a 。 4 、初始循环压力 p t i = p s d + p e + p s t 式中：p t i 一初始循环压力，m p a ； p s d 一关井立管压力，m p a ： p s t 一压井排量时循环压耗，m p a 。 5 、终了循环压力 p c f = pm i pm p s t 式中：p c f 终了循环压力，m p a ； pr n i 一压井时所需钻井液密度，g e m 3 ： pm 一关井时钻柱内未侵钻井液密度，舻m 3 。 4 2 6 固井计算 1 、套管参数计算 ob = 4 x ( o d 2 - i d 2 、xom i n 1 0 0 0 p o = o 8 7 5 xob o d ( o d d ) 】 p e = ob 1 9 8 9 ( o d i d ) 2 o d - - 0 0 3 6 】 式中：ob 一管体屈服强度，m p a ： o d 套管外径，m ： 1 s ( 4 3 1 ) r 4 3 2 ) f 4 3 3 ) ( 4 - - 3 4 ) f 4 3 5 ) r 4 3 6 ) r 4 3 7 ) ( 4 3 8 ) 晒安石油大学硕七学位论文 d 一套管内径，m ； om i n 一钢材最小屈服强度，m p a ； p o 一套管内压力，m p a ； p e 一套管挤毁压力，m p a ； 2 、套管抗挤下深 h e = p e ( pd k s 0 0 0 9 8 1 1 式中：h e 套管的抗挤下深，m ： k s 一安全系数，国产套管取1 1 3 ，进口套管取l ，1 2 5 ； pd 一钻井液密度，g ，c 矗。 3 、套管浮重 g 泥= g 空( 1 一pd pr ) 式中：g 泥一套管在钻井液中的重量，k g ； g 空一套管在空气中的重量，k g ； pd 一钻井液密度，g c m 3 ； pr 一钢材的密度，取7 8 9 c m 3 。 4 、理论水泥浆量 v c = n 4 k l ( d a 2 - - d c 0 2 ) h + d c i n 2 h 】 式中：v c 一水泥浆用量，m 3 ； k 1 一水泥附加系数； 曲一并眼直径，m ； d c o 、d c i n 一套管的外、内径，m ； h 套管外水泥返高，m ： h 一套管内水泥塞高，m 。 5 、干水泥量 q = v c x pe xp 水x t 2 ( p 水+ m pe ) 式中：q 一干水泥总量，t ； pe 一千水泥密度，g c m 3 ； p 水一水的密度，g c m 3 ； l 【2 一地面损失系数； m 水灰比。 6 、水泥浆密度 pc = pe p 水( 1 + m ) ( p 水+ m pe ) 式中：pc 一水泥浆密度，g c m 3 7 、套管热伸长 x l = u t l t 1 6 ( 4 3 9 ) ( 4 - - 4 0 ) ( 4 - - 4 1 ) f 4 - - 4 2 ) ( 4 - - 4 3 ) ( 4 4 4 ) 第四章系统数据构成与计算方法 式中：l 一套管受热伸长值，m 。 o 一钢材线性膨胀系数，1 2 4 5 1 0 ： l 一套管长度，m ： t 一温度增加值，。 8 、套管热应力 o m a x = a e t 式中： om a x 一套管所承受的最大热应力，m p a ； e 一钢材弹性模量，m p a 。 9 、套管通过能力 c m = os ( 5 9 9 d o x k lx k 2 ) 式中：c m 一套管允许通过的最大井眼曲率，度3 0 m ： os 一套管管体的屈服强度，m p a ； d o 一套管管体外径，m ； k 1 一安全系数，a p i 推荐1 8 ，i a d c 推荐1 2 1 5 ： k 2 一螺纹应力集中系数，a p i 推荐3 0 ，i a d c 推荐2 o 2 5 。 4 。2 7 井下事故 1 、卡点计算 l = e e f p 1 0 0 0 0 0 式中：l 一卡点深度，m ； e 一钻杆连续提升时平均伸长，c m ； e 一钢材弹性系数，2 1 x1 0 6 k g c m 2 ； f 一管体截面积，c m 2 ； p 一钻杆连续提升时的平均拉力，t 。 2 、钻杆允许扭转圈数 n 一5 0 o u ( 丁【g s d ) 式中：n 一钻杆允许扭转圈数，圈m ； o 一钢材屈服强度，k g c m 2 ； g 一钢材剪切弹性系数，8 1 0 5 k g c m z ； s 一安全系数，取1 5 ； d 一钻杆外径，c m 。 3 、泡油量计算 q = k x 4 ( r i b 2 - - d p 2 ) h + 4 x d p i 。x h 式中：q 一泡油量，m 3 ； d l l 一井眼直径，m ； d d 一钻杆外径，m ； 1 7 ( 4 - - 4 5 ) ( 4 - - 4 6 ) f 4 4 7 ) f 4 4 8 ) r 4 4 9 ) 西安茬i 油大学硕十学位论文 d p i 一钻杆内径，1 3 1 ； h 一钻杆内油柱高，m ： h 钻杆外油柱高，m 。 4 2 8 水力参数 l 、地面管汇压耗 x p g = 3 7 6 7 x1 0 4 pd o8 x u 。v 02 q 1 8 式中：p g 一地面管汇压力损耗，m p a ； pd 一钻井液密度，g c m 3 ； u 。，一钻井液塑性粘度，m p a s ； q 一排量，。 2 、钻杆内压耗 a p p i = 7 6 2 8 xpd o s l l p v 02 q 18 l p d p i 4 f 8 式中：p p i 一钻杆内压力损耗，m p a ； l p 一钻杆长度，m ； d p i 一钻杆内径，i n l n ； 3 、钻杆外压耗 p p a = 7 6 2 8 pd o - s x u 。v 0 - 2 q 1 一x l p ( d h d p ) 3 ( d h + d p ) 1 8 式中：p p a 钻杆外循环压力损耗，m p a ； l p 一钻杆长度，m ； d h 一井眼直径，r a i n ； d p 一钻杆外径，l l l n l ； 4 、钻铤内压耗 a p p i = 7 6 2 8 xpd o - 8 x u p v 0 2 q 18 l c d c i 4 8 式中：p p i 一钻杆内压力损耗，m p a ； l c 一钻铤长度，m ； d c i 钻铤内径，m m ； 5 、钻铤外压耗 a p c a = 7 6 2 8 xpd o s x u p v 0 2 x q l _ 8 x l p ( d h - d c ) 3 ( d h + d c ) 1 8 式中：p c a 一钻铤外循环压力损耗，m p a ； d c 一钻铤外径，n l l n ： 6 、喷嘴压降 a p b = o 8 0 4 1 0 4 pd q 2 c 2 d e 4 式中：p b 一喷嘴压力降，p a ； pd 一钻井液密度，g c m 3 ： q 一排量，l s ； 1 8 ( 4 - - 5 0 ) ( 4 5 1 ) ( 4 5 2 ) ( 4 - 5 3 ) ( 4 5 4 ) 似- 5 5 ) 第四章系统数据构成与计算方法 c 一流量系数，取0 9 5 o 9 8 ： d e 一喷嘴当量直径，c m ； 7 、喷嘴当量直径 d e = ( d l2 + d 2 2 + d 3 2 + 1 1 2 d e 一喷嘴当量直径，c m ： d 1 一喷嘴l 直径，c m ； d 2 一喷嘴2 直径，c l t i ； d 3 一喷嘴3 直径，c m ： 8 、喷嘴喷射速度 v j = 1 2 7 4 x c q d e 2 式中：v j 一喷嘴喷射速度，m s ； 9 、喷嘴水功率 p b = 0 0 8 1 1 1 8 pd x q 3 c z d e 4 式中：p b 一喷嘴水功率，k w ； 1 0 、喷嘴冲击力 f j o 0 1 xpd x s n v j 2 式中：f j 一射流冲击力，n ； s n 一喷嘴的横截面积，c m 2 ； 1 1 、环空上返速度 v a = 1 2 7 4x q ( d h 2 - d p 2 ) 式中：v a 一环空返速，m s ； d h 一井径，c m ； d p 一钻杆外径，c m ； 1 2 、岩屑滑落速度 v s ：o 0 7 1x d r c x ( pr e pd ) 呵( pd u f ) 1 胆 式中：v s 一岩屑滑落速度，m s ； d r c 一岩屑直径，m m ； pr c 一岩屑密度，g c m 3 ； u f 一钻井液视粘度，m p a s 。 1 3 、环空净化能力 l c = l v s v a 式中：v s 一环空净化能力，无因次； 1 4 、环空岩屑浓度 c a = ( c e v a v s ) ( v a v s - 1 ) + c e 】 c e = q c ( q c + q ) 1 9 f 4 5 6 ) ( 4 5 7 ) ( 4 5 8 ) 弭- - 5 9 ) ( 4 6 0 ) ( 4 6 1 ) ( 4 6 2 ) f 4 - - 6 3 ) ( 4 6 4 ) 两安石油人学硕士学位论文 q c = ( x d h 2 ) 1 4 4 x v m ( 1 一中) 1 0 5 式中：c a 一环空岩屑浓度，无因次； q c 每秒钟产生的岩屑量，i s ： v m 一最大钻速，m h ； 巾一岩石孔隙度，一般取0 2 5 ，无因次。 4 2 9 设备参数 l 、泵额定功率 p p r = p r x q r 式中：p p r 一泵的额定功率，k w ； p r 一额定泵压，m p a ； q 一额定排量，l s ； 2 、泵输出功率 p a o = p r q 机f i 容 式中：p a o 一泵的最大允许输出功率，k w ； p r 一泵的额定功率，l ( w ； n 机一机械效率，( 取8 0 8 5 ) n 容容积效率，( 取8 0 ) 。 3 、泵实用功率 p p = p s q 式中：p p 一泵的实用功率，k w ； p s 一总泵压，m p a ： q 一排量，讹； ( 4 6 5 ) ( 4 6 6 ) ( 4 6 7 ) ( 4 6 8 ) 第五章系统实现 第五章系统实现 5 1 生成系统数据库文件 掌上电脑使用s q l s e r v e r c e 格式的数据库文件，其扩展名为“s d f ”，目前在微软的 所有数据库软件中均没有提供直接生成这类文件的工具，要生成这种文件需要有s q l s e r v e r 数据库服务器、网页服务器的共同支持，同时还需编制掌上电脑的数据库调用程 序。其生成需要五个步骤( 见图5