钻井工程建设设计课程设计.docx
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钻井工程建设设计课程设计
东北石油大学华瑞学院
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
年月日
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预设计井基本参数
井 号
SJ0046
井 别
预探井
坐 标
21598491,5079361
设计井深
2100
井口海拔
130
目的层位
h，p
完井层位
青2，3段
地理位置
葡西
构造位置
松辽盆地中央坳陷区古龙凹陷葡西鼻状构造南侧
设计依据
1.设计依据
（1）1997年《勘探方案审定纪要》
（2）本区地震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．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
古625
表层
444
210
339
1.05－1.2
215
古625
油层
215
1995
139
1.25－1.35
2000
2．地层压力
井号
井段（m）
地层压力（g/cm3）
破裂压力（g/cm3）
古625
0－123
.9
1.5
古625
213－500
.95
1.51
古625
500－800
.96
1.53
古625
800－1100
1
1.55
古625
1100－1400
1.05
1.57
古625
1400－1700
1.08
1.58
古625
1700－2000
1.14
1.6
3．钻具组合
井号
井段（m）
钻头外径（mm）
密度（g/cm3）
钻具组合
古625
0-213
444
1.05-1.2
Φ178×75＋Φ159×26
古625
213-2000
215
1.25-1.35
Φ178×18+Φ214稳定器＋Φ178×9＋Φ214稳定器＋Φ178×9＋Φ214稳定器＋Φ178减震器＋Φ178×95＋Φ159×26
古625
1906-1926
215
1.25-1.35
Φ178取芯筒＋Φ178×75＋Φ159×26
4．钻井液性能
井号
地质年代
井段（m）
钻井液类型
密度（g/cm3）
漏斗粘度（s）
pH值
静切力（Pa）
塑性粘度
屈服值（Pa）
N值
K值
失水（API）
古625
明2段-第四系
0-123
搬土混浆
1.05-1.2
22-45
-
-
-
-
-
-
-
古625
嫩3段-明2段
213-1450
复合离子钻井液
1.05-1.15
22-35
8-9
5-1
8-15
4-7
.65-.75
.1-.3
1-5
古625
姚2-3段-嫩2段
1450-1860
复合离子钻井液
1.15-1.2
35-40
8-9
1-2
15-23
7-12
.60-.65
.3-.4
1-4
古625
青2-3段-姚2-3段
1860-2000
复合离子钻井液
1.3-1.35
40-45
8-9
2-2.5
25-28
12-14
55-60
4-5
1-4
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（kW）
比水功率（%）
上返速度（m/s）
功率利用率（%）
古625
444
0-213
8.04
7.05
.98
6.01
104
325
2
.34
87.79
古625
215
213-1200
15.47
11.53
3.94
8.47
136
597
16
2.3
74.52
古625
215
1200-1460
16.96
14.81
2.15
5.08
151
398
10
1.19
87.32
古625
215
1460-1906
8.96
6.24
2.73
4.37
92
209
5
1.49
69.57
古625
215
1926-2000
17.59
14.7
2.89
5.37
142
395
10
1.19
83.57
古625
215
1906-1926
0
0
6．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（g/cm3）
古625
0-213
444
X3A
江汉
14+14+14
30-40
65-70
45-48
1.05-1.2
古625
213-1200
215
3B
大庆
13+13+13
160-180
195-200
48-54
1.05-1.15
古625
1200-1460
215
J11
江汉
12.7+8.7
120-140
70-110
24-28
1.15-1.2
古625
1460-1906
215
PM210
大庆
12.7+12.7+12.7
30-40
195-200
30-35
1.2-1.35
古625
1926-2000
215
ATJ11
江汉
12.7+9.35
120-140
70-110
24-28
1.3-1.35
古625
1906-1926
215
RC-475
川.克
12.7+10.3
50-80
65-70
35-40
1.3-1.35
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
古625
常规
表层
0-140
139
J-55
7.72
140
3.54
46.85
2.39
14.21
古625
常规
油层
140-950
139
J-55
6.2
810
16.87
43.31
1.8
1.44
古625
常规
油层
950-1995
139
J-55
7.72
1045
26.44
26.44
4.24
1.28
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/cm3）
漏失量（m3）
水泥品种标号
注水泥量（袋）
外加剂品种
外加剂量（kg）
古625
表层
1.2
0
1.85-1.9
0
A级
832
0
古625
油层
1.35
905
1.85-1.92
0
G级
1017
0
第2章井身结构设计
2.1钻井液压力体系
2.1.1最大泥浆密度
（2-1）
式中：
为某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度，；为该井段中所用地层孔隙压力梯度等效密度，；为抽吸压力允许值的当量密度，取0.036。
发生井涌情况时
（2-2）
式中：
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，；为第n层套管下入深度初选点，m；为压井时井内压力增高值的等效密度，取0.06；为地层压裂安全增值，取0.03。
2.1.2校核各层套管下到初选点深度时是否会发生压差卡套
（2-3）
式中：
为第n层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，MPa；为该井段内最小地层孔隙压力梯度等效密度，；为该井段内最小地层孔隙压力梯度的最大深度，m；为避免发生压差卡套的许用压差，取12MPa。
2.2井身结构的设计
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