石油工程钻井课程

1、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。本设计的主要容包括

2、： 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， 是钻井周期最短； 钻下部高雅地层时所用的较 高密度钻井液产生的液柱压力， 不致压裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层； 下套管过程中， 井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、套管柱设计：选择不同型号的套管，满足钻井中固井、完井要求； 3、钻具组合设计：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

3、个方面的基本设计容；目录第 1 章 预设井、邻井基本参数 11.1 设计资料收集 11.2 井身结构设计图 4第 2 章 井身结构设计 52.1 最大钻井液密度和压差计算公式 52.2 井身结构设计 6第 3 章 套管柱设计 83.1 资料的查取汇总 83.2 油层套管柱的设计 83.3 表层套管柱的设计 10第 4 章 钻柱设计 124.1 钻铤的设计 124.2 钻具组合 134.3 结论统计 16第 5 章 钻井液设计 175.1 所需钻井液体积及相关公式 175.2 井筒钻井液体积计算 175.3 钻井液密度转换 185.4 结论统计 19第 6 章 钻井水力参数设计 206.1 水力

4、参数相关公式 206.2 泵的选择 236.3 相关参数计算 24第 7 章 注水泥设计 287.1 水泥浆的用量 287.2 所需干水泥的用量 307.3 所需清水的体积的计算 307.4 顶替排量的计算 317.5 顶替容积的计算 317.6 防凝时间的计算 32第 8 章 设计结果 34参考文献 36第1章预设井、邻井基本参数1.1设计资料收集预设计井基本参数井号SJ0065井另U预探井坐标21603563,5023464设计井深1600井口海拔128目的层位P完井层位青23段地理位置升南、宋芳屯构造位置松辽盆地中央坳陷区三肇凹陷永乐向斜设计依据1.设计依据 （1） 1997年勘探方案审

5、定纪要（2）本地区地震T1, T2构造图。2.钻井目的（1）证实该目的层是否为构造类型油气藏，以及岩性因素对油气藏影响程度。（2）查明该区的油气情况。（3）查明该区的储层特性。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/cm ）井深永乐区块导管444.5203391.05 1.1525永乐区块油层215.916201391.2 1.251625（2）地层压力井号井段3地层压力（g/cm ）破裂压力（g/cm 3）永乐区块0 170.951.3永乐区块170400.961.35永乐区块400600.951.4永乐区块6008001.021.45永乐区

6、块80010001.081.49永乐区块100012001.131.52永乐区块120015001.21.57永乐区块150016201.251.6(3)钻具组合井号井段钻头外径(mm)密度(g/cm 3)钻具组合永乐区块-1620215214稳疋器+178短钻铤+214稳疋器+178X 9+214稳定器+178X 27+214稳定器+ 178X 90+ 159X 26(4)钻井液性能井号地质年代井段(m)钻井液类型密度3 (g/cm )漏斗粘度(s)PH值静切 力(Pa)塑性粘度(mPa.s)屈服 值(Pa)N值K值失水(API)永乐区块嫩3段-第四系0-1050两性复合 离子钻井液30-4

7、08.5-9.5-28-184-9.6-.75.1-.31-5永乐区块青2-3段-嫩2段1050-1620两性复合离子钻井液30-458.5-91-2.513-236-12.6-.7.2-.41-4(5)水力参数井号钻头尺寸(mm)井段(m)泵压(MPa)钻头压降(MPa)环空 压降 (MPa)冲击力(kN)喷射 速度 (m/s)钻头水 功率(%)比水 功率(%)上返速度(m/s)功率利用率(%)永乐区块2150-80017.98 16.241.747.07161592161.6290.31永乐区块215800-1620 12.649.972.675.78121363101.6278.85(6

8、)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)排量(l/s)泥浆密度3 (g/cm )永乐 区块0-8002153B10+10+10160-180195-20035-38 1.05-1.15永乐 区块800-1620215FM282D大港10+10+10+10 :2-50195-20035-38 1.15-1.25(7)套管柱设计参数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(t)抗拉系数抗挤系数永乐区块常规油层0-10139J-557.7210.2534.953.2266.7永乐区块常规油层10-1360139

9、J-556.2135028.1234.72.251.25永乐区块常规油层1360-1620139J-557.722606.586.5817.031.71(8)注水泥设计参数井号套管层位固井前 密度要 求(g/cm3)上返深度(m)水泥塞面深度(m)水泥浆密 度(g/cm 3)漏失里(m3)水泥品种标号注水泥 量(袋)外加剂品种外加剂量(kg)永乐区块油层1.2513100G级30001.2井身结构设计图当量钻井液密度（g/cm3）破裂压力破裂压力地层压力与地层破裂压力剖面图第2章 井身结构设计2.1最大钻井液密度和压差计算公式考虑是否发生井涌DfSbSf皿Sk（ 2-1）fpmax bf dk

10、21式中：f为发生井涌时，在井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 ；为某井段钻进井段中所用的最大泥浆密度，g/cm3 ；pmaxSb为抽吸压力允许值的当量密度，取0.036 g/cm3 ； Sf为地层压裂安全系数，0.03 ；Sk为发生井涌时的井涌允量，取0.06 g/cm3。压差计算公式p 0.00981. Dm pmin pmin=0.00981S. D .（ 2-2）pmax b pmin pmin式中：某井段实际的井最大压差p，MPa ；、.分别为井段最大与最小地pmax pmin层压力当量密度，g/cm3 ； D 、D .为最大与最小地层压力点所

11、对应的井 pmax pmin深，m ;压差允值 pN =15-18 Mpa。资料的查取汇总Sb =0.036 g/cm3 ；Sg =0.04 g/cm3 ；Sk =0.06 g/cm3 ；Sf =0.03 ；Pn =15-18 Mpa。2.2井身结构设计221套管层次的确定(1)确定表层套管的下入深度D21D =1600 m , S =0.06 g/cm3 代 pmaxk将 pmax=1 g/cm3，Sb=0.036 g/cm3，Sf=。.03 ,入公式(2-1 )中有pmax Sb SDpmax 石Sk= 1.25 0.036 0.0330.06 =1.444 g/cm现试取D21=750m

12、代入上式中有p =1.25 0.036 0.03 1600f750而f750m=1.45 g/cm3，因f f750m且相近，所以确定表层套管的下入深度初选点为 D21=750m。(2) 校核表层套管下入到初选点D21 =750m过程中是否发生压差卡套:将=1.02 g/cm3 , S =0.036g/cm?,. =0.95 g/cm3 , D . =600m代入公式pmaxbpminpmin(2-2)中有=0.6239MPa而 pN 15 18M Pa，因 p pN ,不会发生压差卡套，所以初选点D21 750m为0.00981mpminDpmin0.00981pmaxSbpminDpmin

13、111.020.0360.95600P表层套管的下入深度（3）因为井深为H=1600m在留足5m 口袋的前提下，油层套管下入深度为1595m。现校核油层套管：将=1.25 g/cm3， S = 0.036g/cm3，. =1.02 g/cm3， D . =750m 代入公式pmaxb口pmi npmin(2-2)中有p 0.00981pminDpmin0.00981pmaxSbpmin Dpmin=0.009811.250.0361.02750=1.957 MPa而pN 15 18M Pa，因p pN，不会发生压差卡套，所以油层套管的下入深度为H=1595m设计结果井身结构设计表井号项目井深（

14、m钻头尺寸（mr）套管外径（mn）下入深度（m）SJ0065表层套管755444.5339.7750SJ0065油层套管1600215.9139.71595第3章 套管柱设计3.1资料的查取汇总抗压安全系数为Si1.12 ,抗外挤安全系数为St1.8 ,抗拉安全系数为Sc 1.0 ,最小抗外挤安全系数为Sd 1.125。3.2油层套管柱的设计按抗外挤强度设计由下而上设计选择套管(1) 第一段油层套管所受最大外挤力为3pc1dgD1SD 10=1.25 9.8 1595 1.125 10=21.981 MPa ；查钻井手册(甲方)选择第一段套管如下:钢级外径(mm)壁厚(mm)均重(kg/m)抗

15、拉强度(t)抗压强度(MPa)抗挤强度(MPa)径(mn)s( KNJ-55139.76.9923.07100.733.16427.855125.71103.2(2) 确定第二段套管下入深度和第一段套管的使用长度查钻井手册(甲方)选择第二段套管如下:钢级夕卜径(mm)壁 厚(mm)均重(kg/m)抗拉强度(t)抗压强度(MPa)抗 挤 强度(MPa径(mms ( KNH-40139.76.220.835921.44318.064127.3716.218.064D2第二段套管的下入深度为331310.8 m dgSD 10 31.25 9.8 1.125 10 3取D2=1300m则第一段套管的

16、使用长度为：L1 D1 D2=1595-1300=295 m ；取每根套管的长度为：L 9.1m ;则第一段套管共N=295/9.1=32.4根，取33根，实际下入深度33 9.1300.3 m ;第二段套管共N=( 1595-300.3)/9.仁142.3根，取142根，实际下入深度142 9.1 1292.2 m ；油层套管的强度校核(1) 抗拉强度校核浮力系数：B1 A=1s1.25=0.8417.85qc123.07 9.8226.086 N/m ；Wcd1StBqdL1St/9800= 0.841 226086 300.3 1.8/9800=10.49 t而t1 100.7t，则wc

17、d1 q t1，所以第一段满足抗拉强度要求。(2) 应用双轴应力来校核第一段油层套管.1 25浮力系数：B 1十1莎=0841套管浮重为：zL1qc1 B = 300.3 226.086 0.841 10 3=57.099 (KN);57.0990.0518s 1103.2结合双轴应力椭圆查得：0.975 ;s则实际抗外挤强度为：pc1 0.975 27.855 27.159 MPa ；s3而实际外挤力为：Pc实际dgD2SD 10 3= 1.25 9.8 1292.2 1.125 10 3 =17.808 MPa ；PC实际 Pc1，所以第一段满足双轴应力校核s(3) 第二段油层套管抗拉强度

18、校核浮力系数：B 1 d =1s1.25=0.8417.85q 彳 20.83 9.8Mc1204.134 N/mWW斗cd 总cd1Wcd2St=204.1341292.2226.086 300.30841 18/9800 =51.24 t而t2 59t，则Wcd总t2，所以第二段满足抗拉强度要求，不需要进行双轴应力校核。3.3表层套管柱的设计设计选择表层套管表层套管所受最大外挤压力为pc3dgD3SD 10查钻井手册(甲方)选择表层套管如下:钢级夕卜径(mm)壁 厚(mm)均重(kg/m)抗拉强度(t)抗压强 度(MPa)抗 挤 强度(MPa)径(mm)s(KN)J-55339.712.1

19、9101.2306.223.78713.445315.34755.1332表层套管强度校核浮力系数:s1.15=0.8547.85qc3 101.2 9.8 991.76 N/m ；Wcd3 StBqc3D3St/9800=0.854 991.76 750 1.8/9800=116.67 t而t3 306.2t，则Wcd1 St t1，所以表层套管满足抗拉强度要求。取每根套管的长度为：L 9.1m ;则表层套管共N=750/9.仁82.4根，取82根，不足长度的用一短套管。设计结果套管柱设计参数表项目井 段(m)钢级外径(mm)壁厚(mm)均重(kg/m)抗拉强度(t)抗压强 度(MPa)抗挤

20、强度(MPa)径(mm)s(KN)表层套管0-750J-55339.712.19101.2306.223.78713.445315.34755.1油层 套管II0-1300H-40139.76.220.835921.44318.064127.3716.2油层套管I1300-1595J-55139.76.9923.07100.733.16427.855125.71103.2第4章钻柱设计4.1钻铤的设计根据五兹和鲁宾斯基理论得出：允许最小钻铤的最小外径为：允许最小钻铤外径=2倍套管接箍外径一钻头直径。钻铤长度取决于选定的钻铤尺寸与所需钻铤重量。所需钻铤重量的计算公式所需钻铤重量=设计的最大钻压安

21、全系数钻井液的浮力系数1，考虑最危险状态，选最小式中：安全系数为Sf 1.15 1.25 ；浮力系数为钻井液密度，使浮力系数为最大。4.2钻具组合421 开钻具组合当使用尺寸为444.5mm钻头时，Wmax=180KN。选用钻铤：NC 56-80 外径为 203.2mm，径为 71.40mm,长度为 9.1m，qc=2.19KN/m浮力系数:s1.05=0.866 ;7.85所需钻铤重量为：叶低伽=259.8 KN ; 0.866则钻铤长度为：m 259.8Lc=118.6 m ;qc 2.19Lc 118.613.03 （根）钻铤根数为：Nc9.19.1实际取Nc 14根，则钻铤实际长度为：

22、14 9.1127.4 m ；选用外径为139.7mm,径为121.4mm,钢级为E级，按最小屈服强度计算的最小抗拉力 Fy1945.06KN ;最小抗挤压力为D 58.21M Pa ； qp 319.71N/m 的钻杆。实际钻杆长度为：LP750 127.4 662.6 m ；所需钻杆根数为：NpLp622668.4Pp9.19.1(根)；实际取Np 69根，则钻杆实际长度为：69 9.1627.9 m。4.2.2 一开钻具的强度校核(1)安全系数法：安全系数取St 1.30Fa1 0.9Fy/St 0.9 1945.06/1.30 1346.58 KN ；(2)设计系数法:设计系数取y/

23、x1.47a20.9Fy /y/ x0.9 1945.06 /1.471190.85 KN ;(3) 拉力余量法:拉力余量取MOP=500KNFa3 0.9Fy MOP 0.9 1945.06 5001250.55 KN ；比较以上三种校核方法,可以看出按卡瓦挤毁比值计算的Fa2最小，则钻杆的许用长度为IFa2LcqcLPqP B qP=1190.85127.4 2.190.31970.8660.3971=3428.4 m 627.9 m ；(4) 抗挤强度校核：33P外挤dghSD 10 =1.25 9.8 627.9 108.653 MPa D 58.2 MPa ；综上所知，所选钻杆钻铤满

24、足要求二开钻具组合当使用尺寸为215.9mm钻头时，Wmax=50KNo选用钻铤：NC44-62 (4IF)外径为 158.80mm,径为 71.40mm,长度为 9.1m，qc=1.212KN/m浮力系数:1s1.20=0.847 ;7.85501 25所需钻铤重量为：n= =73.79 KN ;0.847则钻铤长度为：Lcm 73.79=60.88 m ;qc 1.212钻铤根数为：NcLc60.889.19.16.69 (根);实际取Nc 7根，则钻铤实际长度为：7 9.1 63.7 m ；选用外径为127mm径为112mm钢级为E级，按最小屈服强度计算的最小抗拉力Fy 1760.31K

25、N ;最小抗挤压力为D 68.96MPa； qp 284.78N/m 的钻杆。实际钻杆长度为：Lp 1595 63.7 1531.3 m ；所需钻杆根数为：Lp 1531 3Np 上 -168.3根；实际取Np 169根，则钻杆实际长度为：169 9.1 1537.9 m9.19.1二开钻具的强度校核(1)安全系数法:安全系数取St 1.30a10.9Fy/St 0.9 1760.3/1.30 1218.68 KN ；(2)设计系数法：设计系数取y/ x 1.42Fa2。.迅/ y/ x0.9 1760.3/1.421115.7 KN ；(3) 拉力余量法:拉力余量取MOP=500KNFa3

26、0.9 Fy MOP 0.9 1760.3 500 1048.28 KN ；比较以上三种校核方法，可以看出按拉力余量法计算的Fa3最小，则钻杆的许用长度为I Fa3LcqcLp qp B qp_1048.2863.7 1.2120.28478 0.8470.28478=4224.07（ m）1531.3 （ m）；(4) 抗挤强度校核:p外挤dghSD 10 3=1.25 9.8 1531.3 10 3 18.758 MPa D 69.96 MPa综上所知，所选钻杆钻铤满足要求。4.3设计结果钻具组合设计表项目钻头尺寸（mm钻铤钻杆型号外径（mm径（mr）i长度（mm钢级外径（mm径（mn）长

27、度 （mm一开444.5NC56-80203.271.40127.4E级139.7121.4627.9二开215.9NC44-62 （4IF）158.871.463.7E级127108.61531.3第5章钻井液设计5.1所需钻井液体积及相关公式所需钻井液体积=井筒钻井液体积+地面循环量+损耗量（5-1 ）其中：井筒钻井液体积为n 2V_Dj2Lj（ 5-2）i 1 4 i i式中：Dj为第i段井径，Li为第i段井眼长度；地面循环量为：15钻机为100m3，30钻机为120m3,40钻机为140m3 ；损耗量为：井筒内钻井液体积地面循环量20%（ 5-3）原浆体积为V原浆V水m±土（

28、5-4）粘土的质量与水体积的关系为m 土（5-6）5%1查取资料知：土 2000kg/m33，重晶石 4200kg/m。5.2井筒钻井液体积计算一次开钻井筒钻井液体积为Vb1 - Db1L- 0.44452 750 116.3 m3 ；二次开钻井筒钻井液体积为b1；Db1L14 b2 2- 0.44452750 - 0.21592 850147.4 m3 ；44选用30钻机，则地面循环量为120m3 ；损耗量为：井筒内钻井液体积 地面循环量 20% =147.4 12020%53.48 m3则V原浆147.4 120 53.48 320.88 m3，实际取V原浆330 m3。现将 土 2000

29、kg/m3，V原浆 330m3代入公式(5-5)及( 5-6)中有解得：m土 16.1 t，330 V 水m土5%3322 m3 。m 土2000V水"T5.3钻井液密度转换密度转换公式加重m 土 m水 m重晶石Vm重晶石v原浆 重晶石(5-7)式中:加重为需要调整到的钻井液密度，g/cm3 ；m 土、m水分别为土与水的质量，kg ;m重晶石 为需要的重晶石质量, kg ； V原浆为原浆体积，m3 ；加入重晶石的质量(1)第一次需要将钻井液密度调整到加重11.15g/cm3将数据代入公式(5-7)贝3 16.11.15 10333103322 103 m重晶石 1330 皿44200

30、由此解得m重晶石157 t。(2)第二次需要将钻井液密度调整到加重2 1.25g/cm3将数据代入公式(5-7)则:1.25 103仞103322 103 m重晶石2330重晶必4200由此解得m重晶石2106 t ,即第二次需再加重晶石 106-57=49 t 。5.4设计结果钻井液设计参数表项目泥浆密度（g/cm3）重晶石用量一开1.1557二开1.15649第6章 钻井水力参数设计泵组所提供的水力能量，一部分消耗于沿程损失，一部分为钻头所利用。一般情况 在软到中软地层采用最大冲击力工作方式，在硬地层采用最大水马力工作方式。因此， 在表层套管段，采用最大冲击力的工作方式，在油层套管段采用最

31、大水马力（最大水功 率）工作方式。6.1水力参数相关公式m0.80.2B0.57503dPv.4.8 dpi. . 1.8 dh dP dh dPa Kg Kc mLc(6-1 )(6-1 )0.516550.8 d(6-2)0.80.2.pv Lc0.516550.57503Kcdd4.8cidh dc3dh dc1.80.2L1PV严4.84.84.8d2 d3 d4(6-3)最大冲击力工作方式相关公式第一临界井深为DFcPr1.9mQ8(6-4)第二临界井深为Fapr伽(6-5)当D DFc时最优喷嘴直径为de0.081 dQ2pra mD Q8(6-6)当DFc D DFa时最优喷嘴直

32、径为de0-171 dPCQOpt2(6-7)当D DFa时最优喷嘴直径为20-081 dQap a mD Q1'8 a(6-8)当Q Q时最大射流力为Fj Kf . PrQ a mD Q3'8当Q Qr时最大射流力为Fj KF prQ a mD Q3'8(6-9)(6-10)最大水功率工作方式相关公式第一临界井深为DPcpr2'8mQ1'8(6-11)第二临界井深为DPapr2.8mQl.8a(6-12)当D DPc时最优喷嘴直径为(6-13)0.081 dQ24C2 pra mD qJ.80.126当DPc D DPa时最优喷嘴直径为(6-14)d

33、4e . pc2当D DPa时最优喷嘴直径为81amD Q：.8(6-15)当Q Q时最大水功率为P P a mD Q2.8 b r当Q Qr时最大水功率为2 8Pb prQ a mD Q2.8最优排量为(6-16)(6-17)1Qoptpr1.82.8Klpr2.8 a mL11.8(6-18)式中:pv为钻井液塑性粘度,Pa s ; dpj为钻杆径，cm; dh为井眼直径，相当于井段所用钻头直径，cm; dp为钻杆外径，cm; dc为钻铤外径，cm； B为常数，平钻杆B 0.51655，贯眼钻杆B 0.57503； Lc、L分别为钻铤、钻杆长度，m 0、pnKc分别为地面管汇、钻铤外的压耗

34、系数；Qr、Qa分别为额定排量、携岩所需的最小排量，L/s ; pr为额定泵压，MPa C为喷嘴流量系数，无因次；de为喷嘴的当量直径，cm; Pr、pr分别为额定泵功率、泵压，KW MPa D为井深，n。岩屑举升效率为Ks vs/va(6-19)式中：Ks为岩屑举升效率，无因次，要求 Ks 0.5 ； vs为岩屑在环空的实际上返速度,m/s ； va为钻井液在环空的平均上返速度，m/s。(6-20)vsl0.0707d s3d2s d 33e(6-21)dh dp 1120叫n2n 1 n3n(6-22)Qa4 dhdp va(6-23)vsvavsl式中：vsl为岩屑在钻井液中的下滑速度，

35、m/s ; ds为岩屑直径，cm; s为岩屑密度，g/cm3 ；e为钻井液有效粘度，Pas ； K为钻井液稠度系数，Pas ; n为钻井液流性指数,无因次；d为钻井液密度，g/cm3。6.2泵的选择查邻井水力参数资料及钻井参数知:井号井段（m泵压（MPa排量（L/s）永乐区块0-80017.9835-38永乐区块800-162012.6435-38泵的选择如下:井号井段(m)泵型缸套直径(mm)额定 泵压(MPa)额定功率(KW)柴油机转速仲m)理论排量(L/s)SJ00650-750一台SL3NB-1300A17021956140038.75SJ00650-1600一台SL3NB-1000A

36、18014.5735.5130040.346.3相关参数计算表层套管段(0-750m)m0.80.2B0.57503dPv.4.8 d .Pidh dp3dh dp 1.81.150.80.0150.20.575030.5750312.144.844.45 13.97 3 44.4513.97 1.8=0.0000017K 1"5 O.。15。2 12740.516557.144.80.5750344.45 20.32 3 44.4520.32 1.8=0.002538a Kg Kc mLc= 0.00107 0.002538 0.0000017 127.4=0.00339将n=0.

37、0000017 , K =0.002538 , a=0.0039代入公式(6-4)中得第一临界井深为 cPrFc1.9mQ?.8 m21 0.003391.9 0.000001738.751.80.0000017=7004 m >750 mKF100= °.982015 =0.04699100最大射流力为Fj KfPrQa mD q3.80.04699956 38.750.00339 0.000001775038.753.8=8.4 KN将幔=0.5 , K=0.2 ,ds=0.6cm， s=2.52 g/cm3， n=0.7，d =1.15 g/cm3，dh =44.45cm

38、，dp=13.97cm 代入公式(6-19)、(6-20)、(6-21 )中vsvavslvsl0.0707d s13d2s d 3彳3edh$1200van2n 13n可解得 va=0.145 ms 。则携岩所需的最小排量Qad2.2dhdpva=20.344.45213.9720.145Ls <Qr即所选泵满足要求。因为D DFc，故最优喷嘴直径de 4o.。81 dQfC2 pr a mDQ8=1.69520.081 1.15 38.7524 0.982210.003390.0000017 750 38.751.8cm采用三个相同直径的喷嘴，则每个喷嘴直径为d?de = 3 1.6

39、95=0.979 cm。3 e 3油层套管段（0-1300m）0.8 0.2 Bd Pv 748d .Pi0.57503dh dPdh dp 1.8= 1.250.80.020.20.575030.5750310.864.821.59 12.7 3 21.5912.7 1.8=0.00000412Kc1.250.0120.2 63.70.516550.57503=0.00159mLc= 0.001077.144.80.00159 0.0000041221.59 15.883 21.59 15.88 匸863.7=0.002398则第一临界井深为Dp-Pc 2.8mQ1.814.50.00239

40、82.8 0.00000412 40.341.8°.00000412=1036 m <1600 m现将 Ks=0.5 , K=0.3 , ds=0.6cm , s=2.52 g/cm3 , n=0.7 , d=1.25 g/cm3 , dh=21.59cm ,dp=12.7cm 代入公式(6-19)、(6-20)、(6-21 )中vsvavslvsl0.0707d s1dh1200va2n 1 n3n可解得va=0.9594 ms。则携岩所需的最小排量为22Qd2d2va 4 hpa=21.59212.720.95944=22.969 L/ <Qr即所选泵满足要求则第二临

41、界井深为为DPapr2.8mQ80.0023980.0000041214.52.8 0.00000412 22.9691.8 =3877 m因 Dp。1600Pa所以最优排量为11QoptPr 1.8pr 1.82.8Kl2.8 a mL114.51.82.80.0023980.00000412 1600=34.165 乂则水功率为Pb prQa mDQ2.814.5 34.1650.0023980.00000412 160034.1652'8KW=318.468因Dp。1600 。卩玄,故最优喷嘴直径为40126 dQ0ptcm'；prC2采用三个相同直径的喷嘴，则每个喷嘴直

42、径为d3 e 31.906 =1.1004 cm 。第7章注水泥设计7.1水泥浆的用量所需水泥浆体积的计算公式VT 7 i DHi DSi L 4dj2h1 -DHih2(7-1)式中：h1为水泥塞深度，15m ； h2为井眼口袋高度，5m ； L为设计封填水泥长度，m ; 为第i次开钻钻头尺寸，m ； Dgi为自外向里第i层套管的外径，m ； dj为 第i层套管的径，m ; i为修正系数，1.1。水泥浆体积的计算(1)封固表层套管水泥浆体积的计算将 =444.5mm, D$i =339.71mm, L=750m, d=315.3mm, h =15m ， h2 =5m 代入公式(7-1 )中有

43、VT1 7D 2D 2i DHi DSi2L -di2h14 i 1D42 .Hih221.10.4445220.3397127502 2-0.3153215 0.444525444=55.2（m3）则封固表层套管水泥浆体积为VT表层55.2 m3 。(2) 封油层套管水泥浆体积的计算1) 封固0-1300m油层套管水泥浆体积的计算将=215.9mm, Dsj =139.7mm, L=1300m, d=127.3mm, h =15m， h2 =5m 代入公式(7-1 )中有VT2 匸 i DHi DSi L 7di2h1 7 DHi h2=1.1 0.21592 0.1397213000.12

44、732 150.21592 5444=30.8( m3)2)封固1300-1600m油层套管水泥浆体积的计算将=215.9mm, D$i =139.7mm, L=300m, d1 =125.7mm, h =15m ，h2 =5m代入公式(7-1)中有VT3 7 i DHi DSi L ；di2h1 7DHih2=1.10215920.13972300 0.1257215 0.215925=7.4(m3)则封固油层套管水泥浆体积为VT油层VT2 VT3 30.8 7.4 38.2 m37.2所需干水泥的用量所需干水泥的质量的计算公式配制1m3的水泥浆所需水泥灰的质量qc w（ 7-2）w m c

45、式中：c为水泥灰的密度，3.15 g/cm3 ；为水的密度，1.0 g/cm3 ； m为水灰比，0.44cw（G级水泥）；干水泥质量的计算（1）封固表层套管所需干水泥的质量为3.15 1.0WVq 1.1 55.280.2 tT 表层T 表层1.0 0.44 3.15（2）封固油层套管所需干水泥的质量3.15 1.0WVq 1.1 38.255.5 tT油层T油层 r1.0 0.44 3.157.3所需清水的体积的计算所需清水的体积计算公式m WVTL（ 7-3）iw式中：m为水灰比，0.44 （G级水泥）；w为水密度，1.0 g/cm3 ；为干水泥质量，kg ；732清水体积的计算(1)封固

46、表层套管所需清水的量:V表层清水0.44 80.235.29 m3固井时储备清水的体积为：20 m3 ;(2)封固油层套管所需清水的量:呂由层清水口叫油层叱空24.42 m31.0w固井时储备清水的体积为：40 m3 ;7.4顶替排量的计算(1)表层：井径444.5mm,套管外径339.71mm,钻井液返速2.23m/s ;QVA -40.444520.3397122.23 1.10.15824 m3/s(2)油层：井径215.9mm,套管外径139.7mm,钻井液返速2.23m/s ;QnVA -20.2159220.139722.23 1.10.05218 m3/s47.5顶替容积的计算(1)表层：径为315.3mm套管;V表层D2h0.31532 750 58.53 m344(2)油层:0-1300m 径为 127.3