远程教育学院石油工程专业《钻井工程》课程设计任务书

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1、书山有路勤为径！ 远程教育学院石油工程专业 钻井工程课程设计 任 务 书 中国石油大学（北京） 远程教育学院 书山有路勤为径！ 目 录 一、地质设计摘要 二、井身结构设计 三、固井工程设计 四、钻柱设计 五、钻井设备选择 六、钻井液设计 七、钻进参数设计 八、下部钻具组合设计 九、油气井控制 十、各次开钻或分井段施工重点要求 十一、地层压力监测要求 十二、地层漏失试验 十三、油气层保护 十四、完井井口装置 十五、环保要求 十六、钻井进度计划 十七、成本预算 书山有路勤为径！ XX 油区 XX 凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计。 设计内容： （其中打“ ”部分必须设计，其他部分可选做或不做）

2、一、地质设计摘要（ ）； 根据 xx 井钻井地质设计，本井设计井深 米，预测压力系数为0.950.98，属于正常压力体系。主要目的层为。 因此本井设计表套封固第四系、第三系泰康组，一开直接采用高密度钻井液钻进，将可能存在的浅层气压稳；若一开确实钻遇浅层气，则在固井水泥浆中加入防气窜剂，保证固井质量。 二、井身结构设计（ ）； 井身结构设计 设计系数 抽吸压力系数： 0.04g/cm3 激动压力系 数： 0.04 g/cm3 地层破裂安全增值： 0.03 g/cm3 井涌条件允许值： 0.05 g/cm3 正常压力压差卡钻临界值： 1215MPa 异常压力压差卡钻临界值： 1520MPa 书山有

3、路勤为径！ 一、地质概况 表 A-1 井 别 探 井 井 号 A5 设计井深 目的层 JQ 井 位 坐标 地面海拔 m 50 纵（ ） m 4275165 横（ y ） m 20416485 测线位置 504 和 45 地震测线交点 地理位置 XX 省 XX 市东 500m 构造位置 XX 凹陷 钻探目的 了解 XX 构造 JQ 含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气源 完钻原则 进入 JQ150m 完钻 完井方法 先期裸眼 层位代号 底界深度， m 分层厚度， m 主要岩性描述 故障提示 A 280 砾岩层夹砂 土 ,未胶结 渗漏 B 600 320 上部砾岩 ,砂质砾岩 ,中下部含砾砂岩

4、渗漏 C 1050 450 中上部含砺砂岩、夹泥岩和粉砂质泥岩； 下部砺状砂岩，含砺砂岩、泥岩、粉砂质泥岩不等厚互层 防塌 D 1600 泥岩、砂质泥岩、砺状砂岩、含砺砂岩不等厚互层，泥质粉砂岩 防漏 防斜 E 1900 300 砂质泥岩、泥质粉砂岩、夹砺状砂岩、含砺砂岩 防斜 防漏 F3 2650 750 泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩 防斜 F2J 2900 250 泥岩夹钙质砂岩，夹碳质条带煤线，中部泥岩夹煤层、下部 泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩 防斜、塌、卡 F2K 3150 250 泥岩为主，泥质粉砂岩，中粗砂岩，砂砾岩间互 F1 3500 350 泥岩、泥质砂岩、下部灰褐色泥岩 防漏、喷

5、、卡 QJ 3650 (未穿 ) 150 深灰，浅灰色灰岩为主，间夹褐，砖红色泥岩 防漏、喷、卡 书山有路勤为径！ 井身结构设计表 （ 1） 设计一开井深 200 米，表层套管下深 199 米，封固上部松散地层，为二开安全施工创造条件。 （ 2）若一开钻遇浅层气，则在固井水泥浆中加 入防气窜剂，保证固井质量。 （ 2） 油层套管水泥浆返深可根据实钻油气显示情况最终确定。原则上含气井水泥浆应返至地面，不含气井水泥浆返高至少高于最浅油顶 200 米。 书山有路勤为径！ 三、固井工程设计： 1套管柱强度设计（ ）； 1、套管柱设计条件 套管尺寸 mm 螺纹 类型 套管下深 m 钻井液密度 g/cm3

6、 安 全 系 数 抗挤 抗拉 抗内压 139.70 长圆扣 3691 1.81 1.5 2.5 1.6 2、套管柱的校核 序 号 井 段 m 段 长 m 壁 厚 mm 钢 级 螺 纹 每 米 重 kg/m 抗挤 抗拉 抗内压 理 论 强 度 MPa 实际压力 MPa 安全系数 螺 纹 强 度KN 累 重KN 安全系数 理 论 强 度 MPa 安全系数 1 0-2500 2500 7.72 J55 长圆扣 25.3 76.6 28.9 1.9 2504 678 2.5 73.4 2.54 2 -3691 1191 N80 96.5 39.7 1.8 3538 / 9.8 97.1 1.51 备注

7、：油层套管水泥浆返深可根据实钻油气显示情况最终确定。原则 上含气井水泥浆应返至地面，不含气井水泥浆返高至少高于最浅油顶 200 米。 套管扶正器安放要求 套管扶正器安放 序号 套管程序 套管尺寸 （ mm） 钻头尺寸（ mm） 井段 （ m） 扶正器 型号 扶正器间距 （ m） 1 表层套管 表层套管不安装扶正器 2 油层套管 139.7 215.9 1200-2127 弹性扶正器 20-30 备注： 1）套管扶正器安放位置要根据实钻井眼情况进行调整； 书山有路勤为径！ 3水泥及水泥浆设计； 注水泥浆设计 套管 名称 封固井段 （ m） 水泥浆主要性能要求 水 泥 密度 （ g/cm3） 稠化

8、 时间 （ min） API 失水 （ ml） 抗压 强度 （ MPa） 流变性n值 自由水 （ ml） 型号 数量 （ t） 表层 套管 0 259 1.85 3.5 - - A 25 油层 套管 12002127 1.80 100-130 50 14 - 0 G 38 说 明 （ 1）水泥浆稠化时间根据现场实际情况来进行调整，油层套管固井稠化时间为施工时间 +60 90min； （ 2）根据实测井径和封固要求对水泥用量及密度进行修正； （ 3）油层套管固井低密度抗压强度要求 48h，表层套管固井抗压强度要求 24h。 4注水泥浆及流变学设计； 注水泥浆设计 套管 名称 封固井段 （ m）

9、水泥浆主要性能要求 水 泥 密度 （ g/cm3） 稠化 时间 （ min） API 失水 （ ml） 抗压 强度 （ MPa） 流变性n值 自由水 （ ml） 型号 数量 （ t） 表层 套管 0 259 1.85 3.5 - - A 25 油层 套管 12002127 1.80 100-130 50 14 - 0 G 38 书山有路勤为径！ 说 明 （ 1）水泥浆稠化时间根据现场实 际情况来进行调整，油层套管固井稠化时间为施工时间 +60 90min； （ 2）根据实测井径和封固要求对水泥用量及密度进行修正； （ 3）油层套管固井低密度抗压强度要求 48h，表层套管固井抗压强度要求 24h

10、。 水泥浆流变学计算 1、确定流变模式 B=( 200- 100)/( 300- 100)=0.46 0.50.03 水泥浆选用幂律流变模式 2、判别流态 n=2.096 lg( 300/ 100)=0.67 K=0.511 300/511n=0.68Pa.sn 计算临界紊流雷诺数： Re=3470-1370n=2549 3、环空 紊流 临界流速计算 =2.19m/s 4、 紊流 临界排量计算 QC=V C ( D2-d2)/4=26.7 l/s 5、压力损耗计算 P 损 =5.0MPa 6、顶替终了的最大泵压计算 P 压差 =7.0 MPa P 损 =5.0 MPa P 附加 =3.0 MP

11、a Pmax =15.0 MPa nnnec dDn nKRV 22 1 )( 48()83.0(01.0 书山有路勤为径！ 四、钻柱组合和强度设计（ ）； 钻具组合设计及强度校核 1 一开钻具组合 名称 数量 （根） 外径 mm 内径 mm 推荐长度 m 单位重量 N/m 段重 kN 累重 kN 方钻杆方入 1 133.4 82.5 10.6 1008.90 / / 钻杆 12 127.0 108.6 108 290.00 钻铤 6 158.8 71.4 54 1214.30 65.57 108.75 钻铤 3 177.8 71.4 27 1599.36 43.18 43.18 钻头 1 3

12、11.2 0.4 注：以上计算数据未考虑补芯高，施工中注意修正 2 二开钻具组合 （ 1）推荐第一套钻具组合 钻具 组合 名称 数量 （根） 外径 mm 内径 mm 推荐长度 m 单位重量 N/m 段重 kN 累重 kN 方钻杆方入 1 133.4 82.6 8.7 1008.90 钻杆 253 127.0 108.6 2277 290.00 钻铤 24 158.8 71.4 216.0 1214.30 262.30 262.30 钻头 1 215.9 0.3 注：以上计算数据未考虑补芯高，施工中注意修正 书山有路勤为径！ 3 三开钻具组合 名称 数量 （根） 外径 mm 内径 mm 推荐长度

13、 m 单位重量 N/m 段重 kN 累重 kN 方钻杆方入 1 133.4 82.5 9.6 1008.90 / / 钻杆 372 127.0 108.6 3348 290.00 钻铤 32 158.8 71.4 288 1214.30 349.71 421.68 钻铤 5 177.8 71.4 45 1599.36 71.97 71.97 钻头 1 311.2 0.4 注：以上计算数据未考虑补芯高，施工中注意修正 强度校核 中和点位置 外径 158.8mm内径 71.4mm 钻铤 钻 具 名称 外径 mm 内径 mm 钢 级 重量 N/m 长度 m 上截面 轴向力 kN 最大负荷 kN 屈服强度MPa 实际 安全 系数 钻铤 158.8 71.4 1214.30 216 61.65 钻杆 127 108.6 G-105 290.00 1908 525.33 1584.66 724 4.22 钻柱 合成应力 MPa 轴向应力 MPa 弯曲应力 MPa 剪应力 MPa 设计安全 系数 实际安全 系数 189.31 154.29 2.70 61.93 1.4 3.82