石油工程钻井工程设计文档格式.docx
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1.设计依据
（1）1997年《勘探方案审定纪要》
（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。
1.2邻井基本参数
1.2.1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
树39-更新25
表层
444
100
339
1.05—1.15
105
技术
311
1800
244
1.25—1.27
1805
油层
215
2165
139
1.85—1.9
2170
122地层压力
井段
3
地层压力（g/cm）
破裂压力（g/cm3）
0—103
.8
1.5
103—500
.9
1.55
500—900
.95
1.57
900—1200
.97
1.6
1200—1500
1.03
1.7
1500—1800
1.8
1800—2170
2.04
123钻具组合
钻头外
径（mm）
密度（g/cm）
钻具组合
树39-更新25
0-103
1.05-1.15
①178X75+①159X26
树39-
更新25
103-1803
1.25-1.27
①228减震器+①229X27+①203X54+
①178X75+①159X27
1803-2170
1.85-1.9
①214稳定器+①178X3+①214稳定器+
①178X9+①214稳定器+①178减震器+
①178X18+①214稳定器+①178X90+
①159X26
124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
（mPas）
屈服值
N值
K值
失水
（API）
树
39-
更
新
25
四方台组
-第
四系
搬土
18-30
-
嫩2段-四方台组
103-1150
复合
离子
1.1-1.2
30-40
8.5-9
.5-2
8-23
4-12
.6-.75
.1-.2
1-5
泉4
段-
嫩1
段
1150-1803
30-45
1.5-3
20-3010-
5
.55-.7
.1-.4
1-4
泉3段-
2-3
30-501
5-20
.3-.5
125水力参数
钻头尺
寸（mm）
泵压
（MPa）
钻头压降
环空压降
冲击力
（kN）
喷射速度
（m/s）
钻头水功率
（%）
比水功
率（%）
上返速度
功率利用率
更新
7.57
6.76
.81
5.76
104
2
.34
89.26
103-700
8.81
6.67
2.13
5.85
101
307
4
.76
75.76
700-1400
14.94
11.29
3.65
8.48
128
563
7
.83
75.57
3111
400-1803
15.6-
1.294.
31
72.35
2151
803-2170
15.82
12.56
3.27
5.47
110
313
8
1.11:
79.36
126钻井参数
钻头
尺寸
（mm）
钻头类
型
生产厂
喷嘴组合
钻压
转速
（rpm）
排量
（l/s）
泥浆密度
（g/cm3）
X3A
江汉
14+14+14
65-704
L5-48
MSK
11+11+11+11+11
50-80
195-200
45-48
I.1-1.2
J11
14+12.7+12.7
230-240
L8-52
1400-1803
J22
240-260
10+10+10
160-180
65-70:
>
4-26
127套管柱设计参数
套管类
套管层
位
外径
钢级
段重
⑴
长度
（m）
壁厚
累重
抗拉系
数
抗挤系
常规
0-100
J-55
9.65
8.11
8.11:
!
8.746.
91
0-10
N-80
11.05
10
.651
00.98
3.71*
94.7
10-1160
J-551
0.0311
5068.4
■6
100.33
2.34
1.13
1160-1470
10.03
310
18.45
39.82
8.4
1470-1800
330
21.36
17.52
1.17
0-1480
7.72
1480
37.44
51.23
2.19
1480-2030
550
13.91
17.33
9.11
2030-2165
P-110
135
3.42
3.42f
9081.
28
128注水泥设计参数
固井前密度要求
（g/cm）
上返深
度（m）
水泥塞
面深度
水泥浆密度
漏失里
水泥品
种标号
注水泥量（袋）
外加剂
品种
量（kg）
1.15
A级
409
1.27
G级
2604
1.9
1600
534
第2章井身结构设计
2.1钻井液的压力体系
当量密度/（g/cm3）
0.511.522.5
严深井
22
oOoO
24
68
oO
O2
46
8O
12
OO
地层压力
——破裂压力
地层压力与地层破裂压力剖面图
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；
Sb为抽吸压力允许值的当量密度，取0.024g/cm3。
max
SbSf
Dpmax
Dni
（2-2）
发生井涌情况
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，gcm3；
为某井段钻进井段中所用的最大
pmax
泥浆密度，g/cm3；
Sb为抽吸压力允许值的当量密度，取0.024g/cm3；
Sf为地层压裂安全系数，0.03；
&
为发生井涌时的井涌允量，取0.05g/cm3。
2.1.2校核各层套管下到初选点时是否会发生压差卡套
PO'
00981Dpmin（PmaxSbpm』（2-3）
p为第n层套管钻进井段实际的井最大静止压差，MPa；
pmin为该井段最小地层孔隙压力梯度等效密度，g/cm3；
Pn为避免发生压差卡套的许
用压差，取12MPa；
Dpmin为该井段最小地层孔隙压力梯度的最大深度，m（
2.2井身结构的设计
2.2.1套管层次的确定
（1）中间套管下入深度初选点D21
取初选点D211600m
pmax$
D21
1.60.0240.03
0.05
1.722（gcm）
由图查得fi6001.8gcm3,ff1600且相近，因此取D211600m，又套
管底部需留有5m的口袋，因此中间套管下入深度初选点为D211595m。
（2）表层套管的下入深度初选点D1
取初选点D11200m
d2
SS2S
fEp2bfdk
1
1595
1.50.0240.030.05
1200
1.620（gcm）
由图查得f12001.7gcm3，fEf1200且相近，因此取D11200m，因套管底
部需留有5m的口袋，因此取D11195m。
（3）油层套管下入深度D3
D3220052195（m）
（4）校核中间套管下入到初选点D211595m过程中是否会发生压差卡套管由图查得，p16001.5gcm3，pmin0.97gcm3，Dpmin1200m。
P10.00981pmaxS,
pminDpmin
0.009811.50.0240.9711956.495（MPa）
P1Pn，所以取D21595m。
（5）验证表层套管下到
D11195m处是否会发生压差卡套管
p20.00981
pmaxSbpminDpmin
0.00981
0.970.0240.8103
0.196（MPa）
P2Pn，所以取D11195m。
是0.00981pmaxpminDpmin
0.009811.60.0241.51595
1.94（MPa）
P3Pn，所以取D32195m。
2.3设计结果
井身结构设计表
表层套管
中间套管
油层套管
下深m
1195
2195
第3章套管校核
3.1计算的相关公式
3.1.1某井段的最大外挤压力
PcdgD103（3-1）式
中：
d为该井段所用泥浆的最大密度，g/cm3；
D为某段钢级的下入深度，m;
3.1.2某段钢级套管的最大下入深度
Dn
dgSD
103
（3-2）
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；
3.1.3套管浮力系数
（3-3）
Pd
Ps
s为某段所用钢材的密度，取7.85g/cm3;
3.1.4安全系数
抗挤安全系数Sc1.125，抗拉安全系数St1.8
3.2套管设计与校核
3.2.1油层套管
（1）最大外挤载荷
Pd0.00981dD3S=
0.009811.91.1252195
46.03（MPa）
表3-1油层套管参数表
mm
径
均重
N/m
抗挤强度
MPa
抗拉强度
kN
屈服强度
第一段
T--95
139.7
124.3
248.14
47.8
2135
2095
第二段
J--55
33.9
1463
1214
D2
Pc2
dgSc
1.90.009811.125
1616.68（m）
D1LD221951616.68578.32（m）
N1
578.32
9.1
63.6,取N
64根，则D1
649.1582.4（m）
所以D22195582.41612.6（m）
177.2
（根），取2177（根）。
（2）校核
z1
248.14582.41匕1031.8197.17kN
7.85
1.90.009811612.630.06MPa
30.06106
2095103
4.6%
3140.13972
0.1243
查双向应力椭圆得
96%
抗拉强度变为:
0.96
2049.6kN>
197.17kN，符合要求。
z2248.14
1.8743.11kN<
1463kN，符合要求。
3.2.2中间套管
pc1
0.00981dD2Sc
0.009811.27
1.1251595
22.36MPa
22^
1.270.009811.125
表3-2中间套管参数表
C--75
244.5
222.4
634.94
25.7
4519
4190
C--95
224.4
583.88
22.9
4777
4840
D
1633.84m，取D?
1200m
D1LD215951200395m
Ni39543.4，取Ni44根
贝UD1449.1400.4m
D21595400.41194.6m
N21194.6131.27，取N2131（根）
z1634.94400.411271031.8383.58kN
1.270.009811194.614.88MPa
2.9%
14.88106
419010
1422
0.24450.2224
查双向应力椭圆得—98%
s
抗拉强度变为：
—45190.984428.62kN>
383.58kN，符合要求。
第二段z2583.881194.611271031.8383.58
1435.97kN<
4777kN，符合要求。
3.2.3表层套管
PcdgD1Sc0.009811.2711951.12516.75MPa
表3-3表层套管参数表
抗挤轻度
339.7
313.6
13.06
1050.95
7108
17.9
127
z1050.95119511031.81894.86kN<
7108kN，符合要求。
N1195131.32，取N131根。
第4章钻具设计
4.1钻铤的设计
4.1.1所需钻铤长度的计算公式
Lc
SNWmax
qKcos
（4-1）
Lc为所需钻铤长度，m;
Sn为安全系数，一般取Sn=1.15-1.25；
Wmax为
设计的最大钻压，kN；
qc为每米钻铤在空气中的重力，kNm;
Kb为浮力
系数；
为井斜角度数，直井时0°
；
4.1.2计算钻柱所受拉力的公式
钻柱所受拉力为
PLcqcLpqbp心（4-2）
P为钻柱所受拉力，kN；
Lc为钻铤长度，m;
qc为每米钻铤在空气中的重力，kNm；
Lp为钻杆长度，m；
qbp为每米钻杆在空气中的重力，kNm；
4.2钻具的设计
4.2.1一次开钻钻具组合
1钻铤长度的计算
选钻铤：
外径203.2mm，径71.4mm，qc2190N/m
又知：
W
40kN，Kb10.838，Sn1.2
WSn401.2
Lc26.15m
qcKb2.190.838
N26^5
2.87，取N3根
因此Lc39.127.3m
2钻杆长度计算
选钻杆：
外径139.7mm,径121.4mm,qbp
319.71N/m,E级，Fy
1945.06kN
d58.21MPa
（1）
安全系数校核
Fa1
0.9Fy
0.91945.06
13
1346.58kN
（2）
卡瓦挤毁校核
1.52
1151.68kN
（3）
拉力余量校核
Fa3
0.9FyMOP=0.91945.06
400
1350.55kN
钻杆长度为
Lp
qcLcKb
1151.682.1927.30.838
4107.9m>
qbpKb
0.319710.838
实际钻杆长度
Lp120027.31172.7m
因此N空勺
128.87，取N128根
3钻杆抗挤强度校核
p外挤=0.009811.271172.71.125=16.44MPa<
D，符合要求。
4.2.2二次开钻钻具组合
11200m1400m井段
W240kN，
Kb1
0.838，Sn
1.2
钻铤长度为
.WSn
cqcKb
2401.2
156.6m
2.190.838
156.6怖
N17.2，取
N18根，则
Lc189.1
163.8m
（2）钻杆长度计算
外径139.7mm
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