本科毕业设计论文钻井工程课程设计.docx

本科毕业设计论文钻井工程课程设计.docx

《本科毕业设计论文钻井工程课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业设计论文钻井工程课程设计.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本科毕业设计论文钻井工程课程设计

表A-1钻井工程课程设计任务书

一、地质概况29：

井别：

探井井号：

设计井深：

3265m目的层：

井位坐标

地理位置

构造位置

测线位置

钻探目的

进一步了解构造情况

完钻原则

钻穿J层

完井方法

射孔完井

层位代号

底界深度（M）

主要岩性描述

故障提示

ρf

ρP

A

320

表层，未胶结

渗漏

1.0

B

480

砾岩夹泥岩

防斜

1.23

1.02

C

1150

砂砾岩

防斜

1.23

1.02

D

1472

砂质泥岩

防斜

1.32

1.09

E

1755

泥岩、泥岩砂岩互层

防蹋

1.36

1.12

F

2170

页岩、泥岩

防斜、防塌

1.43

1.12

G

2700

砂岩

防漏

1.57

1.18

H

3089

泥岩、泥岩砂岩互层

防斜

1.71

1.21

I

3150

泥岩

防塌

1.90

1.22

J

3245

砂岩

防喷

2.32

1.23

当量密度为：

g/cm3

表A-2设计系数

名称

Sw

g/cm3

Sg

g/cm3

Sf

g/cm3

Sk

g/cm3

ΔPN

MPa

ΔPa

MPa

数值

0.024

0.021

0.026

0.023

14

20

备注

石工专业石工（卓越班）1201班学生姓名XXX

图A-1地层压力和破裂压力

一．井身结构设计

1.由于该井位为探井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。

由图A-1得，钻遇最大地层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm³，则设计地层破裂压力当量密度为：

ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026.

试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33g/cm³,

ρf1400=1.36g/cm³>ρfD且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为H1=1500m。

验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。

从图A-1知在井深1400m处地层压力梯度为1.12g/cm³以及320m属正常地层压力，该井段内最小地层压力梯度当量密度为1.0g/cm³。

ΔPN=0.00981×（1.10+0.024-1.0）×320=0.389<11MPa

所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。

水泥返至井深500m。

2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。

校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。

从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23g/cm³，该井段内的最小地层压力梯度为1.12g/cm³，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。

Δpa=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20Mpa

所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。

水泥返至井深2265m。

3.表层套管下入深度。

中间套管下入井深1500处，地层压力梯度当量密度为1.12g/cm³，给定溢流数值Sk=0.023g/cm³。

由公式ρfD=1.12+0.024+1500/D1×0.023+0.026

试取700m得ρfD=1.22g/cm³

由图A-1得ρf700=1.23g/cm³

ρf700–ρfD=1.23-1.22=0.01<（0.024~0.048）g/cm³

满足要求，即表层套管下深700m。

表层套管水泥返至地面。

4.本井采用井身结构。

表层套管用444.5mm（）钻头，钻至井深705m，339.7mm（）套管下至井深704m,水泥返至地面。

中间套管用311.1mm（）钻头，钻至井深1505m，244.5mm（in）套管下至井深1502m,水泥返至井深500m。

油层套管用215.9mm（）钻头，钻至井深3265m，139.7（in）mm套管下至井深3265m,水泥返至井深2265m。

将井身结构设计数据填入表A-3。

表A-3井身结构设计结果

序号

井段，m

钻头尺寸，mm

套管尺寸，mm

水泥返深，m

表层

0～705

444.5

339.7

地面

中间套管

705～1505

311.1

244.5

500

油层套管

1505～3265

215.9

139.7

2265

二、固井工程设计

1.套管强度设计

（1）表层套管下深704m，选用K-55，壁厚9.65mm套管，不必进行强度设计。

（2）中间套管设计（244.5mm）

设计数据:

下入深度1502m

钻井液密度ρm=1.12+0.024=1.144g/cm³，抗外挤安全系数Sc=1.05,抗拉安全系数St=1.80,抗内压安全系数Si=1.10

设计方法:

采用等安全系数法

计算井口最大内压力Psi

Mpa

设计内压力

因此，抗内压强度小于16.577Mpa的套管均不能选用。

确定下部第一套管，设计挤压强度为

由表查得J-55,壁厚10.03mm套管：

Pc=17.72Mpa,Pi=27.23Mpa

PT=2313.1kN,q=583.8N/m

di=224.4mm，长圆螺纹。

>1.05

>1.10

第二段选用J-55，壁厚8.94mm套管。

Pc=13.93Mpa,Pi=24.27Mpa

PT=2015kN,q=525.4N/m

di=226.6mm，长圆螺纹。

许可下入深度:

第一段套管下入长度

L1=1502-1182=320m

校核第一段套管抗拉强度

>1.8

第二段套管下入长度

L2=1502-320=1182m

由于第二段套管穿过了水泥封固面，故应进行双轴应力校核。

先计算在水泥面处套管在双轴应力作用下的实际抗挤强度。

所受拉力载荷：

则查表

实际抗挤强度

抗挤安全系数

水泥面处实际抗挤强度满足要求。

对第二段套管底端进行双轴应力校核。

查表得K’=0.934

=0.934×13.93=13.01MPa

第二段不满足要求，故延伸第一段套管向上100m。

即

查表得K’=0.924

P‘’cc2=0.924×13.93=12.87MPa

所以第一段套管下入长度L1=420m

抗拉安全系数

抗内压安全系数

第二段套管下入井深，校核该段套管顶部截面（井口）的抗拉强度

以上计算结果列入表A-4。

表A-4中间套管设计结果

序号

井段

m

段长

m

壁厚

mm

钢级

螺纹类型

重力kN

安全系数

段重

累重

抗拉ST

抗挤Sc

抗内压Si

2

0～1082

1082

8.94

J-55

长圆螺纹

188.45

348.04

2.41

1.07

1.61

1

1082～1502

420

10.03

J-55

159.59

159.59

3.77

1.051

1.81

油层套管设计（139.7mm）

设计数据:

下入深度3265m

钻井液密度ρm=ρP+Sb=1.23+0.024=1.254g/cm3，抗外挤安全系数Sc=1.10,抗拉安全系数St=1.80,抗内压安全系数Si=1.10

设计方法:

等安全系数法

计算井口最大内压力Psi

设计内压力

因此，抗内压强度小于35.48的套管均不能选用。

确定下部第一套管，设计挤压强度为

由表查得N-80壁厚9.17mm套管：

Pc=60.88Mpa,Pi=63.36Mpa

PT=1903.8kN,q=291.9N/m

di=121.4mm，长圆螺纹。

校核第一段套管抗拉强度

以上计算结果列入表A-5中。

表A-5油层套管设计结果

序号

井段

m

段长

m

壁厚

mm

钢级

螺纹类型

重力kN

安全系数

段重

累重

抗拉ST

抗挤Sc

抗内压Si

1

0～3265

3265

9.17

N-80

长圆螺纹

800.8

800.8

2.377

1.51

1.96

三、注水泥浆设计

（1）表层套管

设计数据：

套管下入长度Ls=704m,水泥塞高度ho=10m，水泥浆返深：

地面，钻井液性能，n=0.52，。

水泥浆性能，，。

水泥浆附加量70%，钻井液压缩系数。

计算井径按钻头直径444.5mm。

水泥用量N

704=45.55m³

附加30%，

水泥浆密度时，每袋水泥（50kg）配水泥浆0.04015m3/袋（40.15升/袋），则

用水量VW（水灰比m=0.5）VW=1501×50×0.5/1000=37.53m3

替钻井液Vm

替钻井液终泵压

设计结果见表A-6中。

（2）中间套管

设计数据：

设计井深H=1505m,水泥塞高度ho=20m，套管下入长度Ls=1502m，水泥返深500m，水泥附加量30%，钻井液压缩系数，计算井径按钻头直径311.1mm。

钻井液性能，n=0.5,。

水泥浆，，。

水泥用量N

附加30%，

水泥浆密度时，每袋水泥（50kg）配水泥浆0.04015m3/袋（40.15升/袋），则

袋

用水量VW（水灰比m=0.5）VW=963×50×0.5/1000=24.075m3

替钻井液Vm

替钻井液终泵压10026.94MPa

计算环空临界流速（塑性流体）

计算管内流速Vi

计算管内Rei

计算管外水泥浆段

计算管外钻井液段Reom

管内摩阻系数

管外摩阻系数fo

管内压耗Pci

环空耗压Pco

循环压耗

替钻井液终泵压

碰压泵压

计算注水泥施工总时间:

选用AC-400B型水泥车3台，每台车平均每分钟注水泥20袋，则

替钻井液

其它（倒换阀，开挡销，压胶塞，碰压）

总施工时间

选用G级水泥。

（3）油层套管

设计数据：

设计井深H=3265m,水泥塞高度ho=20m，套管下入长度Ls=3262m，水泥返深2265m，水泥附加量40%，钻井液压缩系数，计算井径按钻头直径215.9mm。

钻井液性能，n=0.52,。

水泥浆，，。

水泥用量N

m³

附加40%，

水泥浆密度时，每袋水泥（50kg）配水泥浆0.04015m3/袋（40.15升/袋），则

用水量（水灰比m=0.5）

替钻井液Vm

替钻井液终泵压1002×0.00981=5.86MPa

设计结果见表A-6中。

表A-6注水泥浆设计结果

套管层次

钻井液密度g/cm3

水泥浆上返高度m

水泥塞高度m

水泥级别

水泥浆密度g/cm3

水泥浆量m3

用水量

m3

干水泥袋数

替钻井液量m3

替钻井液终泵压Mpa

表层

1.044

地面

10

G

1.85

78.27

37.53

1501

57.852

5.57

中间

1.144

1005

20

38.65

24.075

963

59.39

14.11

油层

1.254

1005

20

30.051

18.7

7