钻井工程课程设计

1、东北石油大学课程设计课 程 题 目 学 院 专业班级学生姓名学生学号 指导教师年 月日东北石油大学课程设计任务书课程 题目 专业 姓名 学号主要内容、基本要求、主要参考资料等：1、设计主要内容：根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成一口井的钻井工程相关参 数的计算，最终确定出钻井、完井技术措施。主要包括井身结构、钻具组合、钻 井液、钻井参数设计和完井设计。2、设计要求：要求学生选择一 口井的基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务， 最 终以设计报告的形式完成专题设计，设计报告的具体内容如下：（1）井身结构设计；（2）套管强度设计；（3）钻柱设计；（4）钻井液设计；（5）钻井水力参数设

2、计；（6）注水泥设计；（7）设计结果；（8）参考文献；设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规范、论据充 分、说服力强，达到工程设计的基本要求。3、主要参考资料：王常斌等，石油工程设计，东北石油大学校内自编教材陈涛平等，石油工程，石油工业出版社，2000钻井手册（甲方）编写组，钻井手册，石油工程出版社，1990完成期限指导教师专业负责人、人 前言钻井工程设计是石油工程的一个重要部分， 是确保油气钻井工程顺利实施和质量控制的重要保证， 是钻井施工作业必须遵循的原则， 是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计的科学性、 先进性关系到一口井作业的成败和

3、效益。 科学钻井水平的提高， 在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。设计应在充分分析有关地质和工程资料的基础上， 遵循国家及当地政府有关法律、法规和要求，按照安全、快速、优质和高效的原则进行，并且必须以保证实施地质任务为前提。主要目的层段的设计必须体现有利于发现与保护油气层，非目的层段的设计主要考虑满足钻井工程施工作业和降低成本的需要。本设计的主要内容包括： 1、井身结构设计及井身质量要求：原则是能有效地保护油气层，使不同地层压力梯度的油气层不受钻井液污染损坏；应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短；钻下部高压地层时所用的较高密度钻井液产生的液柱压力， 不致压

4、裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层； 下套管过程中， 井内钻井液柱压力之间的压差不致产生压差卡套管等严重事故以及强度的校核。2、套管强度设计；3、钻柱设计：给钻头加压时下部钻柱是否会压弯，选用足够的钻铤以防钻杆受压变形；4、钻井液体系；5、水力参数设计；6，注水泥设计，钻井施工进度计划等几个方面的基本设计内容。第 1章设计资料的收集1.1.1 预设计井基本参数1.1.2 邻井基本参数1.第 2章井身结构设计4.2.1 钻井液压力体系 4.2.2 井身结构的设计5.2.3 井身结构设计结果6.第 3章套管柱强度设计7.3.1 油层套管柱设计7.3.2 表层套管柱设计1.0.3.3 套管柱设计结果1.1

5、第 4章钻柱设计 1.2.4.1 钻铤的设计1.2.4.2 钻铤及钻杆长度的计算1.24.3 钻柱设计结果1.7.第 5章钻井液设计1.8.5.1 钻井液的计算公式 1.85.2 钻井液密度转换1.8.5.3 钻井液设计1.9.5.4 钻井液设计结果2.0.第 6章钻井水力参数的设计2.16.1 泵的选择 2.1.6.2 泵的各种参数计算2.26.3 泵的设计结果2.9.第 7章注水泥设计3.0.7.1 水泥浆的用量3.0.7.2 所需干泥灰、清水的用量3.17.3 顶替时间的计算3.3.7.4 防凝时间的计算3.4.7.5 注水泥设计结果3.5.第 8 章 设计结果 3.6.3.8.东北石油

6、大学本科生课程设计第1章设计资料的收集1.1 预设计并基本参数井 号sj0076井 别预探井坐标2166912324,5114900设计笄深2100井口海拔144目的层位p,f,y完井层位泉三段地理位置升宿、朱芳屯构造位置松辽盆地三肇凹陷升平向斜设计依据1.设计依据 （1）大庆石油管理局勘探部1992年第73期勘探方案审定纪要（2）本区标准层构造图。（3）邻井资料 2.钻探目的 评价本区油层情况1.2 邻井基本参数1 .井身结构井号项目钻头尺寸（mm）下深（m）套管尺寸（mm）泥浆密度（g/cm3）井深芳29油层21521251391.05 1.2521302 .地层压力井号井段（m）地层压力

7、（g/cm3）破裂压力（g/cm3）芳290-123.91.6芳29123-300.951.6芳29300 500.911.6芳29500 700.931.6芳29700- 1000.981.6芳291000-140011.62芳291400-18001.031.63芳291800-21301.051.653 .钻具组合井号井段（m）钻头外径（mm）密度(g/cm3)钻具组合芳290-1234441.05-1.2 178x 7% 159x26芳29123-21302151.05-1.25 214稳 178xw 214稳 178x9十214稳定器十178减震器十178x18214稳定器十178

8、x 90159 x 26芳291495-15052151.05-1.25178取芯筒十 178x75159x26芳291847-18722151.05-1.25178取芯筒十 178x75159x26芳292047-20772151.05-1.25178取芯筒十 178x75159x264 .钻井液性能井号地质年 代井段(m)钻井液 旧密度(g/cm3)漏斗 粘度ph值静切力(pa)塑性粘 度mp s屈 月艮 值(pa)n值k值失水(api)芳29明2段- 第四系0-123膨润土 混浆1.05-1.222-400-00-0-芳29嫩3段-明2段123-1000两性复 合离了 钻井液1.05-1

9、.222-358-91.5-2.58-184-9.65-.75.1-.31-5芳29泉3段-嫩3段1000-2130两性复 合离了 钻井液1.2-1.2530-458-92.5-315-287-14.55-.65.3-.61-55.小刀经级井号钻头 尺寸(mm)井段(m)泵压(mpa)钻头 压降 (mpa)外空 压降 (mpa)力(kn)喷射 速度 (m/s)钻头水 功率 (kw)比水 功率 (%)上返 速度 (m/s)功率 利用 率()芳294440-1237.927.05.876.011043252.3489.07芳29215123-100013.4310.313.127.58126495

10、132.1376.77芳292151000-149510.778.32.474.3511325471.3677.04芳292151505-184718.0115.432.595.3151414111.1985.64芳292151872-204714.9112.12.814.6913432581.1981.15芳292152077-213015.0112.12.914.6913432581.1980.64芳292151495-150500芳292151847-187200芳292152047-2077006.钻井参数井号井段(m)钻头尺寸(mm)钻头类 型生产厂喷嘴组合钻压(kn)转速(rpm)

11、排量(l/s)泥浆密 度(g/cm3)芳290-123444x3a江汉14+14+1430-4065-7045-481.05-1.2芳29123-10002153b大庆13+13+13160-180195-20048-501.05-1.2芳291000-1495215pm210钻一机厂10+10+9+950-80195-20028-321.15-1.2芳291505-1847215j22江汉12.7+8.7160-18065-7024-281.2-1.25芳291872-2047215j22江汉12.7+10.3160-18065-7024-281.2-1.25芳292077-2130215j

12、22江汉12.7+10.3160-18065-7024-281.2-1.25芳291495-1505215rc-475川克50-8065-7035-401.15-1.2芳291847-1872215rc-475川克50-8065-7035-401.2-1.25芳292047-2077215rc-475川克50-8065-7035-401.2-1.25井号套管类 型套管层 位井段(m)外径(mm)钢级段重(t)长度(m)壁厚(mm)累重抗拉系 数抗挤系 数芳29常规表层0-120339j-559.731209.659.7323.955.52芳29常规油层0-210139j-555.312107.

13、7248.532.3110.24芳29常规油层210-1380139j-5524.3711706.243.221.81.14芳29常规油层1380-2125139j-5518.857457.7218.855.941.38.注水泥设计参数井号套管层 位密度要 求(g/cm3)上返深度(m)水泥塞面深度(m)水泥浆 密度(g/cm3)漏失里(m3)水泥品 种标勺注水泥量(袋)外加剂 品种外加剂量(kg)芳29表层1.201.85-1.90a级4860芳29油层1.2513381.9-1.920g级7680井身结构设计第2章2.1 钻井液压力体系2.1.1 最大泥浆密度maxpmaxsb(2-1)4

14、4式中：max为某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，g/cm3 ； pmax为该井段中所用地层孔隙压力梯度等效密度，g/cm3; &为抽吸压力允许值的当量密度，取 0.036g/cm3 o发生井涌情况时fnkpmaxsbsfh pmaxhnisk(2-2)式中：fnk为第n层套管以下井段发生井涌时，在井内最大压力梯度作用下，上部地层不被压裂所应有的地层破裂压力梯度，g/cm3; h ni为第n层套管下入深度初选点，m； sk为压井时井内压力增高值的等效密度，取 0.06g/cm3; sf为地层压裂安全增值，取0.03g/cm3。2.1.2 校核各层套管下到初选点深度h ni时是否会发生

15、压差卡套prn9.81hmmpmaxsbpmin10 3(2-3)式中：prn为第n层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，mpa；pmin为该井段内最小地层孔隙压力梯度等效密度，g/cm 3 ； hmm为该井段内最小地层孔隙压力梯度的最大深度，m; pn为避免发生压差卡套的许用压差，取12 mpa。2.2 井身结构的设计2.2.1 套管层次与深度的确定根据邻井数据绘制地层压力与破裂压力剖面图，如下图所示当量钻井液密度（g/cm3）地层压力与地层破裂压力剖面图1 .油层套管下入深度初选点h 2的确定由于井深为2100m,所以确定油层套管的下入为 2095m。2 .表层套管下入深度初选点hi的确

16、定试取 hii 280 m ,由邻井基本参数得：pmax 1.05g/cm3, h pmax 2100 m。预计发生井涌时，由公式2-2,并将各值代入得：21003f1k1.05 0.036 0.030.06 1.566 g cm3280根据邻井数据可知280m以下的最小破裂压力梯度为 fmin 1.6g/cm3,因为f1k fmin且相近，所以确定表层套管下入深度初选点为h1280m o3 .校核表层套管下入到初选点280m过程中是否会发生压差卡套管参考邻井基本参数得：在此井段pmax 0.95g/cm3 , pmin0.9g/cm3 ,hmm 123m。由公式 2-3 得： pr1 9.8

17、1 123 0.95 0,036 0.9 10 3 0.10377 mpa因为pr1pn ,所以不会发生压差卡套管，故表层套管的下入深度为280mo4 .校核油层套管下入到2095m过程中是否会发生压差卡套管参考邻井基本参数得：在此井段pmax 1.05g/cm3 , pm. 0.91g/'cm3 ,hmm 500m o由公式 2-3 得： pr2 9.81 500 1.05 0,036 0.91 10 3 0.8633 mpa因为pr2 pn ,所以不会发生压差卡套管，故油层套管的下入深度为2395m5 .3井身结构设计结果查钻井手册（甲方）»,钻头与套管尺寸匹配结果如下表

18、所示井身结构设计表井号项目井深（m）套管下深（m）套管外径（mm）钻头尺寸（mm）sj0076表层285280339.7444.5sj0076油层21002095139.7215.9套管柱强度设计3.1 油层套管柱设计3.1.1 计算的相关公式1.某井段的最大外挤压力pocdgd 10 3(3-1)式中：d为该井段所用泥浆的最大密度，g/cm3; d为某段钢级的下深度，m02.某段钢级套管的最大下入深度dn d3dgsd 10(3-2)式中：d为某段钢级套管抗外挤强度,mpa； sd为最小抗外挤安全系数，取1.125。3.套管浮力系数kb 1(3-3)式中：s为某段所用钢材的密度，取r c ,

19、37.8g/cm 。4.安全系数抗拉安全系数：st 1.83.1.2按抗外挤强度设计由下向上选择第一段套管由公式3-1可知最大外挤压力为pocdgd1 103 1.25 9.81 2095 10 3 25.69 mpa而允许抗外挤强度为pcpoc sd 25.69 1.125 28.91 mpa查钻井手册(甲方)钢 级外径(mm)壁厚(mm)均重(n/m)抗拉强度(kn)抗挤强度 (mpa)内径(mm)s(kn)j-55139.77.72248.1112133.853124.31214.4»选择第一段套管表3-1第一段套管钢级选3.1.3确定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用长度

20、1 .查钻井手册(甲方)选择第二段套管第二段套管下入深度为d227.8551.25 0.00981 1.1252019.6 m ,取表3-2第二段套管钢级选择钢级外径(mm)壁厚(mm)均重(n/m)抗拉强度(kn)抗挤强度(mpa)内径(mm)s(kn)j-55139.76.99226.2987.527.855125.71103.2由公式3-2可知d22004 m 。则第一段套管使用长度为l1di d22095 2004 91 m ,因此套管根数为n 上列10(根)，实际取9.19.1n 10 根。故第一段套管实际使用长度为li 109.191(m),第二段套管实际下入深度为 d2 d1 l

21、12095 91 2004 m 02 .双轴应力校核套管实际所受的挤压力为 tdgd21.250.00981 2004 24.574 mpa查钻井手册(甲方)可知1214.4 10312一冗 0.13974一4 20.124310380.5112 mpa0.06459根据曲线可知二 0.95,二 11210.951064.95 kn ,因此套管实际所受拉力为lqkb 91一一3226.2 101.2517.2855 kn 07.8故 z st 17.2855 1.831.1138(kn)1064.95 kn ,满足双轴应力校核要求。3.1.4确定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用长度1 .

22、查钻井手册(甲方)选择第三段套管第三段套管下入深度为d3 3 1.2521.5121559.3 m ,取0.00981 1.125d2 1500m。则第二段套管使用长度为l2 dd3 2004 1500 504 m ,因此套管根数为n 丝 504 55.38(根)，实际取9.19.1n 56 根。故第二段套管实际使用长度为l256 9.1 509.6(m),第三段套管实际下表3-3第三段套管钢级选择钢级外径(mm)壁厚(mm)均重(n/m)抗拉强度(kn)抗挤强度(mpa)内径(mm)s(kn)j-55139.76.2204.3840.721.512127.3987.5由公式3-2可知入深度为

23、 d3 d2 l22004 509.6 1494.4 m 02 .双轴应力校核套管实际所受挤压力为t dgd3 1.25 0.00981 1494.4 18.325 mpa查钻井手册(甲方)可知1103.2 103s 1 0.139724_20.125710 6378.23 mpa+， t 18.3938故-s 378.230.04864根据曲线可知二s0.96,则z 987.5s0.96 948 kn ,因此套管实际所受拉力为一一 一31.25一 17.2855 114.084 kn7.8z lqkb 17.2855 509.6 226.2 101故 z st 114.084 1.8 205

24、.5312 kn , 948 kn，满足双轴应力 s校核要求。3.1.5校核第三段套管及确定其使用长度1 .使用长度的确定第三段套管使用长度为l3d3 1494.4 m ,因此套管根数为l o 14944 一n 三 14944 164.2(根)，实际取 n 164根。1.1 9.1故第三段套管实际使用长度为l3 164 9.1 1492.4(m)。2 .抗拉强度校核第三段套管所受最大拉应力为3 1.25z lqkb 114.084 1494.4 204.3 101 217.292 370.346 kn7.8而 z st 370.463 1.8 666.21 kn 840.7 kn，满足抗拉强度

25、要求。3.2表层套管柱设计由公式3-1可知，最大外挤压力为pocdgd 10 3 1.2 9.81 280 10 3 3.2962 mpa而允许抗外挤强度为pc poc sd 3.2962 1.125 3.70823 mpa查钻井手册(甲方)选择表层套管：表3-4表层套管钢级选择钢级外径(mm)壁厚(mm)均重(n/m)抗拉强度(kn)抗挤强度 (mpa)内径(mm)s(kn)h-40339.78.38700.51432.35.1023232406.5则表层套管的根数为n 丝0 30.769根,实际取n 30根,所以实际使用9.1长度为 l 30 9.1 273 m 。抗拉强度校表层套管所受最

26、大拉应力为31.2z lqkb 280 700.5 10 31165.9646 kn7.8故 z st 165.9646 1.8 29807363 kn 1432.3 kn，满足抗拉强度要求。3.3套管柱设计结果表3-5套管柱设计参数表井号套管 回套管 层位井段 (m)钢级外径(m)壁厚(mm)根数长度(m)sj0076常规表层0-285h-40339.78.3830280sj0076常规油层0-1494.4j-55139.76.2164.21494.4sj0076常规油层1494.4-2004j-55139.76.9956509.6sj0076常规油层2004-2095j-55139.77.

27、721091第4章 钻柱设计4.1 钻铤的设计根据钻头直径选择钻铤外径，钻铤长度取决于选定的钻铤尺寸与所需钻铤重 量。w sn(4-1)4.1.1 所需钻铤长度的计算公式qc kblc式中：w为设计最大钻压，kn; sn为安全系数，此取sn 1.2; kb为钻井液浮 力系数；lc为所需钻铤的长度，m； qc为每次开钻所需钻铤单位长度重量， n/m; n为每次开钻所需钻铤的根数，每根钻铤的长度9.1m。4.1.2 计算钻柱所受拉力的公式p l qlc qc kb(4-2)式中：p为钻柱所受拉力，kn; lc为钻铤长度，m； qc为钻铤单位长度重量，n/m;l为钻杆长度，m; q为钻杆单位长度重量

28、，n/m。p 外挤 dgl(4-3)式中：p外挤为钻杆所受外挤压力，mpa；d为最小钻井液密度，g/cm3。4.2 钻铤及钻杆长度的计算4.2.1 一次开钻钻具组合1.0-285m(1)钻铤长度的确定查钻井手册(甲方)选择钻铤，钻铤外径203.2mm,内径71.4mm,均重qc 2190 n/m。此时kb 1 s1至 7.80.865 ,最大钻压w40kn。则钻铤长度为lccw snqc kb40 1.22190 10 3 0.86525.3386 m ,所用根数为n经理2.78根9.1从而实际用3根钻铤，钻铤实际度为lc 9.1 c27.3 m。(2)钻杆长度计算及安全校核查钻井手册(甲方)

29、选择钻杆，钻杆外径139.7mm,内径121.4mm,均重q 319.71n/m,钢级e级，钻杆fy 1945.06kn ,安全系数为st 1.3。计算最大安全静拉载荷为： 安全系数法：fa1 0.9fy/st0.9 1945.06 1346.58 kn1.3 设计系数法：fa1 0.9fy/ y/ t 0.9 1945.06 1190.85 kn1.47 拉力余量法：fa1 0.9fy mop 0.9 1945.06 400 1350.55 kn比较三种安全校核知设计系数法计算的fa值最小则钻杆许用长度为faqc lc kbq kb1190.85 2190 10 3 27.3 0.86531

30、9.71 10 3 0.8654119.10 m285 m因此钻杆长度为l 285 27.3 257.7 m，所用根数为n 2577 28.3根,9.1实际取n28根，从而钻杆实际长度为l 28 9.1 254.8 m校核钻杆抗挤强度为p外挤dgl 1.05 0.00981 257.7 2.608 mpa d 58.21 mpa故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求4.2.2二次开钻钻具组合1.285-1000m(1)钻铤长度的确定查钻井手册(甲方)选择钻，钻铤外径177.80mm,内径71.40mm,均重qc1606 n/m。此时kb 1 s1第 7.80.865 ,最大钻压为w 180kn。则钻

31、铤长度为lcw snqc kb180 1.2 155.486 m ,所用根数为1.606 100.86506 17.08 根9.1从而实际用18根钻铤，钻铤实际长度为lc 18 9.1 163.8 m 0 c2.钻杆长度计算及安全校核查钻井手册（甲方）选择钻杆，钻杆外径127.0mm,内径108.60mm,均重q 284.78 n/m ,钢级e级，钻杆fy1760.31kn ,安全系数为st 1.3计算最大安全静拉载荷为:安全系数法:fa10.9fy st0.9 1760.31 1218.676 kn设计系数法:fa10.9fy1.3 0.9 1760.31 1115.689 kn1.42拉力

32、余量法:fa10.9fy mop0.9 1760.31400 1184.271 kn比较三种安全校核知设计系数法计算的fa值最小。则钻杆许用长度为a qc lc kb 1115.689 1606 10 3 163.80.865q kb284.78 10 3 0.8653656.74 m1000 m因此钻杆长度为l 1000 163.8 836.2 m ,根数为n836.291.89 根,9.1实际取n 91根，从而钻杆实际长度为l 91 9.1 828.1 m校核钻杆抗挤强度p外挤dgl 1.05 0.00981 836.2 8.614 mpa d68.96 mpa故安全校核所选钻铤及钻杆满足

33、要求。2.1000-1495m（1）钻铤长度的确定查钻井手册（甲方）选择钻铤，钻铤外径177.80mm,内径71.40mm,均重 qc 1606 n/m。此时kb 1 147.80.8526 ,最大钻压 w 80kn 。则钻铤长度为lcw snqc kb801 70.11m ,所用根数为 1606 10 3 0.8526n 7011 7.7 根9.1，从而实际用8根钻铤，钻铤实际长度为lc 8 9.1 72.8 m 。2.钻杆长度计算及安全校核查钻井手册（甲方）选择钻杆，钻杆外径127.0mm,内径108.60mm,均 重q 284.78 n/m ,钢级e级，钻杆fy 1760.31kn ,安

34、全系数为st 1.3。计算最大安全静拉载荷为:安全系数法:设计系数法:tyfa1fa10.9 1760.31 1218.676 kn1.3 0.9 1760.31 1115.689 kn1.42拉力余量法:fa10.9fy mop0.9 1760.31 400 1184.271 kn比较三种安全校核知设计系数计算的fa值最小。则钻杆许用长度为lfaqclckbq kb1115.6891606 10 3 72.8 0.8526284.78 10 3 0.85264184.48 m 1495 m1422.2，一因此钻杆长度为l1495 72.8 1422.2 m ,根数为 n 156.2 根，9.

35、1实际取n 156根，从而钻杆实际长度为l 156 9.1 1419.6 m 。校核钻杆抗挤强度p外挤dgl 1.15 0.00981 1422.2 16.0445 mpa d 68.96 mpa故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。3.1495-2100m1 .钻铤长度的确定查钻井手册（甲方）选择钻，钻铤外径177.80mm,内径71.40mm,均重 qc 1606 n/m。1 2此时 kb 1 1 0.8462 ,最大钻压 w 180kn。7.8则钻铤长度为lcw sn180 1.23qc kb 1606 100.8462158.94 m ,所用根数为158.94n 17.47 根9.1从而实

36、际用18根钻铤，实际钻铤长度为lc 18 9.1 163.8 m 02 .钻杆长度计算及安全校核查钻井手册（甲方）选择钻杆，钻杆外径127.0mm,内径108.60mm,均重q 284.78 n/m ,钢级e级，钻杆fy1760.31kn ,安全系数为st 1.3计算最大安全静拉载荷为:安全系数法:fa10.9fy st0.9 1760.31 1218.676 kn设计系数法:fa10.9fy1.30.9 1760.311.421115.689 kn拉力余量法:fa10.9fy mop0.9 1760.31400 1184.271 kn比较三种安全校核知设计系数法计算的fa值最小。则钻杆许用长

37、度为faqlkbl a c c bq kb1115.689 1606 10 3 163.8284.78 10 3 0.84620.846263706.05 m 2100 m因此钻杆长度为2100 163.8 1936.2 m 。钻杆所用根数为1936 2，一.- 212.76根,实际取n9.1212根，从而钻杆实际长度为l 212 9.11929.2 m 。校核钻杆抗挤强度d 68.96 mpap外挤dgl 1.2 0.00981 1936.2 22.793 mpa故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。4.3钻柱设计结果钻柱设计参数表井段 （m）钻头尺寸（mm）钻铤外径mm）钻铤内径（mm）钻铤根

38、 数钻杆外径（mm）钻杆内径（mm）钻杆根 数0-285444.5203.271.43139.7121.428285-1000215.9177.8071.418127.0108.68911000-1495215.9177.8071.48127.0108.61561495-2100215.9177.8071.418127.0108.6212第5章 钻井液设计5.1 钻井液的计算公式5.1.1 井筒内钻井液体积nv 井筒_di2 li(5-1)i 1 4式中：v井筒为井筒内钻井液的体积，m3； di为第i段井径，m； li为第i段井眼长度，m05.1.2 地面循环量由于井深为2100m,选择30钻

39、机则地面循环量为v循环120m3。5.1.3 损耗量(5-2)(5-3)(5-4)损耗量为v损耗v井筒v循环20%5.1.4需要加入粘土、清水的量m土v原浆 v水土m土 v水5%1式中：土为所加入粘土的密度，取2000kg/m3; v原浆为所配钻井液的最大体积m3； m土为所加粘土质量，t; v水为配制钻井液所需要的水的体积，m35.2 钻井液密度转换5.2.1 一次开钻需要加入重晶石量m重 v原i m 土 m水式中：m重为加入重晶石的量，t;i为一次开钻钻井液的密度，g/m35.2.2 二次开钻需要加入重晶石量m重 v原21式中：m重为加入重晶石的量，t;2为二次开钻钻井液的密度，g/m3。

40、5.3 钻井液设计参考临井资料，一开时钻井液密度为 1.2g/cm3,二开时钻井液密度为 g/cm3 o(5-5)(5-6)1.255.3.1 井筒内钻井液体积1 . 一次开钻井筒内的钻井液体积由公式5-1可知 23v井筒 1 0.44452 285 44.2036 m342 .二次开钻井筒内的钻井液体积由公式5-1可知 _23v井筒 2 0.21592 (2100 285) 44.2036 110.6164 m3 4因此在钻井过程中v井筒110.6164 m3 。5.3.2 钻井过程中所需的钻井液体积由公式5-2可知v损耗110.6164 120 20% 46.1233 m3则所需钻井液原浆

41、体积为v浆 v井筒 v循环 v损耗 110.6164 120 46.1233 276.7397 m3实际取v原浆280m3。5.3.3 需要加入的水量和土量由公式5-3和公式5-4可知粘土质量为m 土 201000202801000200013.66 t由公式5-4可知水的量为m 土5%13.665%273.25.3.4 钻井液密度转换1. 一次开钻时所需重晶石的量由公式5-5可知所加入重晶石量的为m 重1280 1.2 13.66 273.2100010 3 49.14 t2. 一次开钻时所需重晶石的量由公式5-6可知所加入重晶石量的为m 重 2280 1.251.25.4钻井液设计结果钻井

42、液设计参数表项目钻井液密度(g/cm3)重晶石用量(t)钻井液体积(m3)±* (t)水量(m3)一开1.249.1428013.66273.2二开1.259第6章钻井水力参数的设计6.1 泵的选择6.1.1 确定最小排量qaksvs(6-1)vavs va vslvsl20.0707ds s d ?1133d e1 ndh dp 2n 11200va 3n八九2 ,2qadh d p va40 p(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)式中：ks为岩屑举升效率，无因次，取 0.5;va为最低环空返速,m/s; vs为岩屑在环空的实际上返速度，m/s; vsl为岩屑在钻井液的下滑速度

43、，m/s; ds为岩屑直径，取0.6cm；s为岩屑密度，取2.52 g/cm3 ; d为钻井液密度，g/cm3; e为钻井液有效粘度，pas； dh、dp为井径和钻柱外径， cm； k为钻井液稠度系数，pasn; n为钻井液流行指数，无因次；qa为携岩屑的最小排量，l.s6.1.2计算不同井深循环压耗系数0.8 0.2 b0.57503d pv 4.8,3 ,1.8dpidhdp dh dp(6-6)kc0.8 0.2. b0.57503d pv lc 4.831.8dci dh dc dh dc(6-7)a kg kc mlc(6-8)式中：kg 1.07 10 3 mpa s1.8 l18

44、;pv为钻井液塑性粘度，pas； lc为钻铤长度，m； dpi为钻杆内径，cm； da、dc为钻铤内径、外径，cm。6.1.3临界井深的确定1 .计算按最大钻头水功率方式下的临界井深 第一临界井深为dpcpr a2.8mq；8 m(6-9)第二临界井深为dpapr_a2.8mq；8 m(6-10)l/s o式中：b 0.51655; pr为额定泵压，mpa； q.为额定排量,2 .计算按最大射流冲击力方式下的临界井深 第一临界井深为dfcpr a1.9mq1.8m(6-11)第二临界井深为dfapra1.9mq；8 m(6-12)3 .2泵的各种参数计算6.2.1 一开时泵的计算1.0-285

45、m根据邻井参数可知选择缸套直径为170mm的型号为sl3nb 1000a 的钻进泵两台并联使用，因此额定排量为qr 27.68 2 55.36l/s ,额定泵压为 pr 16mpa。由公式6-1、6-2、6-3和6-4可知最低环空返速为in-22n 13n由钻柱设计和邻井参数可知，钻井液密度1.05g/cm3 ,井眼直径dh 44.45cm ,钻杆外径dp13.97cm ,岩屑直径ds0.6cm ,岩屑密度3s 2.52g/cm , n 0.65,k 0.3。30.1414_ _ 3_ _ 20.62.52 1.05va1 0.6544.45 13.971.05 0.312000.652 0.

46、65 10.1976 m. s3 0.650.14143 d：dh dp d kp1200根据公式6-5可知，携岩所需的最小排量为27.621 l s一无2_2一一qa 44.4513.970.197640故qa qr 55.36l/s,选择的钻井泵合理。由钻柱设计和邻井参数可知，钻井液塑性粘度pv0.008pa s ,钻井液密度dpi 12.14cm,钻铤长度1.05g/cm3,钻杆外径dp 13.97cm ,钻杆内径lc27.3m ,钻铤内径dci 7.14cm ,钻铤外径dc 20.32cm ,井眼直径dh44.45cm 。则由公式6-6可知1.050.8 0.0080.20.51655

47、12.144.80.5750363181.283 10 44.45 13.97 44.45 13.97 .由公式6-7可知kc1.050.8 0.0080.2 27.3c0.51655 0.575037.144.844.45 20.32 3 44.45 20.32 1.8-44.46 10由公式6-8可知346a 1.07 104.46 101.283 1027.331.481 10则根据最大射流冲击力由公式6-11计算临界井深得16dfcz-6t81.9 1.283 1055.36 .31.481 101.283 10 63625.2 m由于d 285mdfc,因此钻头压降为pb pr amd q；8161.481 10 3 1.283 10285 55.361.81