經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！第二屆石油工程設(shè)計(jì)大賽鉆井工程設(shè)計(jì)1目錄第1章...............................................................41.1地質(zhì)概況.....................................................................................................................41.2地層分層、巖性描述故障.......................................................................................41.3M4井壓力預(yù)測(cè)........................................................................................................6第2章.......................................................62.1鉆井液體系................................................................................................................62.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)........................................................................................................72.3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果..................................................................................................10第3章.............................................3.1油層套管設(shè)計(jì)..........................................................................................................103.2表層套管設(shè)計(jì)..........................................................................................................123.3套管柱設(shè)計(jì)結(jié)果......................................................................................................123.4套管強(qiáng)度設(shè)...................................................................................................................133.5鉆鋌的設(shè)計(jì)...............................................................................................................13第4章..........................................................4.1M4井水質(zhì)分析......................................................................................................154.2鉆井液的計(jì)算公式................................................................................................164.3鉆井液密度轉(zhuǎn)換......................................................................................................164.4鉆井液設(shè)計(jì)..............................................................................................................174.5鉆井液類型選............................................................................................................184.6鉆井液設(shè)計(jì)結(jié)果......................................................................................................18第5章........................................................25.1一開設(shè)計(jì)..................................................................................................................195.2二開設(shè)計(jì)..................................................................................................................21第6章............................................................6.1水泥漿的用量...........................................................................................................216.2所需干泥灰、清水的用量......................................................................................236.3頂替時(shí)間的計(jì)算....................................................................................................246.4注水泥設(shè)計(jì)結(jié)果......................................................................................................25第7章....................................7.1防噴器級(jí)別選擇和組合方式..................................................................................257.2防噴措施..................................................................................................................257.3地層壓力監(jiān)測(cè)要求..................................................................................................26第8章........................................8.1鉆井工程進(jìn)度計(jì)劃見(jiàn)下表......................................................................................268.2成本預(yù)算..................................................................................................................27.........................................................................3第1章地質(zhì)設(shè)計(jì)1.1地質(zhì)概況1.1.1地質(zhì)條件管道途徑地區(qū)波狀沙丘綿延廣布，地勢(shì)平坦，地表起伏較小，較為開闊，不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育、屬管道工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單地段。1.1.2預(yù)設(shè)計(jì)井基本參數(shù)1.1.3構(gòu)造位置區(qū)塊構(gòu)造位置處于XX盆地XX斜坡。本區(qū)構(gòu)造特征明顯、規(guī)律性強(qiáng)，地層北東高-南西低，整體呈向西傾斜的單斜，構(gòu)造的主體基本上是向西傾斜的單斜構(gòu)造，只在局部發(fā)育微幅度鼻隆構(gòu)造。1.1.4地理位置地理位置位于M市B區(qū)C村東北約10公里1.1.5地震烈度工程所在地區(qū)地震基本烈度為6度。1.1.6地應(yīng)力特征本區(qū)塊地應(yīng)力方向大概NE60°~90°，最小水平主應(yīng)力方位195.85°1.2地層分層、巖性描述故障M4井巖性及分層故障分析4深層厚主要描巖性分層述無(wú)砂巖段縮、砂巖段縮、防防防防防防漏防鉆51.3M4井壓力預(yù)測(cè)M4井地層壓力預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)本井NPEDC9組氣層壓力約為NPEDC10組氣層壓力約為32.0。M4井地層壓力預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)330第2章井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1鉆井液體系2.1.1最大泥漿密度S（2-1）maxpmaxw式中：max為某層套管鉆進(jìn)井段中所用最大泥漿密度，g/cm3pmax為該井段中所用地層孔隙壓力梯度當(dāng)量密度，g/cm3；S為w6抽汲壓力當(dāng)量密度，取0.036g/cm3。發(fā)生溢流情況時(shí)SSS/HK（2-2）fmaxpmaxwf式中：為第nfmag/cm；3X為第n層套管；Sk為溢流條件，取0.06g/cm；Sf為地層3壓裂安全增值，取0.03g/cm。32.1.2校核各層套管下到初選點(diǎn)深度時(shí)是否會(huì)發(fā)生壓差卡套Xp0.00981Hnnmp式中：p為避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差,MPa為深度為允許壓nm差為時(shí)的鉆井液密度g/cm。3p效密度，g/cm3。H為該井段內(nèi)最深正常地層壓力。n2.2井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.2.1套管層次及下入深度7當(dāng)量鉆井液密度-3012/M4井地層壓力預(yù)測(cè)結(jié)果圖1.中間套管下入深度初選點(diǎn)確定該井無(wú)復(fù)雜地層設(shè)計(jì)系數(shù)取以下值：S=0.036g/cm3WS=0.06g/cm3KS=0.03g/cm3Fp12MPa。n==根據(jù)鉆與地層最大地層壓力求設(shè)計(jì)破裂壓力梯度8鉆遇最大地層壓力梯度為0.953考慮抽汲壓力S=0.036g/cm3W則最小鉆井液密度為0.986g/cm3min考慮鉆柱下放壓力激動(dòng)S=0.036g/cm3g則最小設(shè)計(jì)破裂壓力梯度為1.022g/cm3考慮安全因素S=0.03g/cm3f則設(shè)計(jì)地層破裂壓力梯度為1.052g/cm3從壓力剖面圖橫坐標(biāo)1.052處向下引垂線，與地層破裂壓力梯度米且無(wú)卡鉆危險(xiǎn)不用下尾管。2.計(jì)算中間尾管的最大下入深度3840-3000=840m計(jì)算尾管下入米井深時(shí)壓差卡鉆的可能性，鉆井尾管下入預(yù)定深度時(shí)采用的鉆井液密度為0.894+0.036=0.933p（0.93-0.914）*3000=0.47MPapN=0.00981符合要求3表層套管下入深度初選點(diǎn)的確定根據(jù)中間套管下入深度30000.06g/cm的溢流3條件計(jì)算表層套管可下入深度;0.030.06/Hfd00米0.030.06/400fd=1.41g/cmg/cm33符合設(shè)計(jì)要求3油層套管下入深度米是否有卡套管危險(xiǎn)9p=0.0981*（0.95+0.036-0.95）*3840=1.36MPapN符合設(shè)計(jì)要求2.3井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果該井設(shè)計(jì)的套管程序如下表m第3章套管強(qiáng)度及鉆柱設(shè)計(jì)3.1油層套管設(shè)計(jì)3.1.1計(jì)算的相關(guān)公式1.某井段的最大外擠壓力PD10（3-1）ocd式中：d為該井段所用泥漿的最大密度，g/cm3；D為某段鋼級(jí)的下深度，。2某段鋼級(jí)套管的最大下入深度dgS103-2）DSD為最小抗外擠安全系數(shù)，取1.125.3.套管浮力系數(shù)K1-（）s=d/s式中：s為某段所用鋼材的密度，取7.8g/cm3。104安全系數(shù)抗拉安全系數(shù)：t1.83.1.2按抗外擠強(qiáng)度設(shè)計(jì)由下向上選擇第一段套管l由公式3-1可知最大外擠壓力為PD101.259.8138401047.09a-3ocd第一段套管鋼級(jí)選177.80mm159.4mm9.19mm51.06MPa379.4n/m3.1.3確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長(zhǎng)度1.第二段套管鋼級(jí)選擇抗擠強(qiáng)度-95273.05mm247.9mm12.57mm47.44MPa810Nn/m由公式3-2可知第二段套管下入深度dgS10=47.44/1.250.009811.125=3438.8D23030m則第一段套管使用長(zhǎng)度為L(zhǎng)1123840-3030810故第一段套管實(shí)際使用長(zhǎng)度為L(zhǎng)1810(m)11度為D2D113030。3.2表層套管設(shè)計(jì)由公式3-1可知，最大外擠壓力為pocdD101.29.811034.71a而允許抗外擠強(qiáng)度為pocS4.711.1255.30ad表層套管鋼級(jí)選擇抗擠強(qiáng)度J-55339.7mm247.9mm9.65mm6.97MPa887N/m3.3套管柱設(shè)計(jì)結(jié)果表層套管用444.5mm鉆頭，鉆至400米，339.7mm套管下至井深399米中間套管用311mm3000米，244.5mm套管下至井深2998米油層套管用215.9mm鉆頭，鉆至3840米,177.8mm套管下至井深3839米套管設(shè)計(jì)參數(shù)表長(zhǎng)度123.4套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)表層套管下39米選用J-55，壁厚套管，不必進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。2油層套管下入深度3835米密度=1.25/cm，抗外擠安全系數(shù)Sc=3m1.10抗拉安全系數(shù)S=1.80抗內(nèi)壓安全系數(shù)Si=1.10T設(shè)計(jì)方法：等安全系數(shù)法計(jì)算井口最大內(nèi)壓力Pbi=0.00981*1.25*3835=47.03MPaPsi=47.03e-1.25*0.55*3835/10000=36.09MPa設(shè)計(jì)內(nèi)壓力P=PSi=36.09*1.10=39.70MPa確定下部第一段套管，設(shè)計(jì)抗擠強(qiáng)度為Pci=0.00981*1.25*3835*1.10=51.72MPa選用-110，壁厚9.19套管：Pc=58.81MPaPi=65.64MPa3.5鉆柱設(shè)計(jì)鉆柱設(shè)計(jì)組合第一次開鉆（0-600）DC+203DC+177.8DC+127DP+133mmKL第二次開鉆（600-3800）311mm3A+203DC+177.8DC+127DP+133KL第三次開鉆215.9mm3A+177.8DC+127DP+133KL3.5鉆鋌的設(shè)計(jì)所需鉆鋌重量。133.51所需鉆鋌長(zhǎng)度的計(jì)算公式c=nqKb/式中：W為設(shè)計(jì)最大鉆壓，kN；SN為安全系數(shù),此取SN1.2；KB為鉆井液浮力系數(shù)；Lc為所需鉆鋌的長(zhǎng)度,qc為每次開鉆所需鉆鋌單位長(zhǎng)度重量，N。3.52計(jì)算鉆柱所受拉力的公式pKb式中：p為鉆柱所受拉力，kN；Lc為鉆鋌長(zhǎng)度,m；q為鉆鋌單位長(zhǎng)c度重量，NmL為鉆桿長(zhǎng)度,；q為鉆桿單位長(zhǎng)度重量，Nm。p外擠dL式中：p外擠為鉆桿所受外擠壓力，d為最小鉆井液密度，g/cm3。3.53鉆鋌及鉆桿長(zhǎng)度的計(jì)算一次開鉆鉆具組合（1）鉆鋌長(zhǎng)度的確定最大鉆壓P=7.85DL/42ii=7.85mm鉆鋌，選用內(nèi)徑166.1mm，q=248.1Nmc=1-1.25/7.85=0.8408fL=1.2Nm（2）鉆桿長(zhǎng)度計(jì)算及安全校核鉆鋌上面用級(jí)鉆桿，查表P=1470.9KNy按設(shè)計(jì)系數(shù)計(jì)算最大允許靜拉載荷Pad14P=0.9KNad校核是否滿足卡瓦擠毀查表得/=1.37st因此1470.9/1018.32=1.44>1.37滿足設(shè)計(jì)要求第4章鉆井液設(shè)計(jì)4.1M4井水質(zhì)分析井號(hào)+-值+++33）50090192儲(chǔ)層敏感性分析根據(jù)X衍射粘土礦物分析，本區(qū)巖石粘土礦物組成為：綠泥石、伊利石、高嶺石、伊蒙混層(3.67%)，伊/<10%。粘土以不同的產(chǎn)狀充填于孔隙之中或包裹于顆粒表面，不同程度的降低了孔隙與滲透性，同時(shí)包殼的形成也不同程度地增強(qiáng)了顆粒的抗壓強(qiáng)度并阻止了次生加大的形成，降低成巖作用對(duì)孔隙的影響。儲(chǔ)層與外界流體接觸后，由于條件改變而發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，影響儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)，使儲(chǔ)層滲透性變差，從而不同程度地?fù)p害儲(chǔ)層，導(dǎo)致產(chǎn)能下降。根據(jù)多口井的敏感性試驗(yàn)，本區(qū)儲(chǔ)層具有弱-中等酸敏、弱堿敏、中等鹽敏、水敏和速敏變化大，由無(wú)～強(qiáng)均存在。15由M4井水質(zhì)分析及所在儲(chǔ)層敏感性分析可知：該井鉆井液體系應(yīng)選用鈣處理鉆井液體系，具有一定的抑制性，可以大大緩解造漿地層對(duì)其性能的影響。CaCl鉆井液配方及性能23s值4.2鉆井液的計(jì)算公式4.2.1井筒內(nèi)鉆井液體積V=DL/42ii式中：井筒為井筒內(nèi)鉆井液的體積井徑，；i為井眼長(zhǎng)度4.2.2損耗量損耗量為V損耗井筒循環(huán)20%4.3鉆井液密度轉(zhuǎn)換4.3.1一次開鉆需要加入重晶石量m重原1m土m水式中：重t；為一次開鉆鉆井液的密度，1g/m3164.3.2二次開鉆需要加入重晶石量m重原式中：m重為加入重晶石的量，為二次開鉆鉆井液的密度，g234.4鉆井液設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一開時(shí)鉆井液密度為1.2g/cm，二開時(shí)鉆井液密度為1.253g/cm34.4.1井筒內(nèi)鉆井液體積1．一次開鉆井筒內(nèi)的鉆井液體積井筒π0.34637.6m322.二次開鉆井筒內(nèi)的鉆井液體積π0.241156.8m32因此在鉆井過(guò)程中井筒156.8m34.4.2鉆井過(guò)程中所需的鉆井液體積損耗156.812020%55.33則所需鉆井液原漿體積V原漿V井筒V循環(huán)V損耗156.812055.36332.16m3實(shí)際取原漿335m。34.4.3需要加入的水量和土量粘土質(zhì)量為m=V/（20+1000/2000）原（20+1000/2000）==16.3t17水的量為V=16.3/5%=326m3水4.4.4鉆井液密度轉(zhuǎn)換1.一次開鉆時(shí)所需重晶石的量由公式可知所加入重晶石量的為m重11.216.3100010t-32.二次開鉆時(shí)所需重晶石的量由公式可知所加入重晶石量的為m重21.251.216.84.5鉆井液類型選擇表層鉆井液體系：采用高膨潤(rùn)土鉆井液鉆井液性能=1.15-1.20g/cm3m中間套管鉆井液體系：采用不分散的聚合物鉆井液鉆井液性能：見(jiàn)下表油層套管鉆井液體系：又不分散的聚合物過(guò)渡到分散型的三磺體系鉆井液性能：鉆井液密度按近平衡壓力鉆井確定4.6鉆井液設(shè)計(jì)結(jié)果鉆井液設(shè)計(jì)參數(shù)表318第5章水力參數(shù)設(shè)計(jì)5.1一開設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)D0.346m，DS10.273m，L400m，d1H10.248m5.1.1確定流量Q=1.433(D-d)/D22minbmb=1.433(34.6-24.822=20.09(L/S)Q=1.843(D-dD22maxbmb=1.843(34.6-24.822l/s)選用mm缸套，P=28.9MPaQ=36.8l/sr選用單泵排量28.41l/s36.8l/s鉆井液流變參數(shù)n=3.322lg50/35=0.515K=0.515*35/511=0.719Pa.sn5.1.2計(jì)算循環(huán)壓耗1流速確定鉆桿內(nèi)流速V=25.84/0.0875*10.86=2.5m/s2鉆桿外環(huán)空流速V=25.84/0.0785*(44.45-12.7)22=0.18m/s19鉆鋌內(nèi)流速V=25.84/0.0785*7.142=6.46m/s鉆鋌外環(huán)空流速V=25.84/0.0785(44.45-22.8)22=0.226m/sR=(10*80010.86*2.5*1.2)/0.791((3*0.515+1)/4*0.515)=19366R=(10*800*7.14*6.46*1.2)/0.791((3*0.515+1)/4*0.515)=54196Repo=(10*1200(44.5-12.7)*0.18*120)/0.791((2*0.515+1)/3*.515))Redo=(10*1200(44.5-22.8)*0.226*120)/0.791((2*0.515+1)/3*.515))=779a=(lg0.515+.093)/50=0.0728b=(1.75-lg0.515)/7=0.291f=0.0782/19366=0.00412f=0.00728/54196=0.00305f=24/685=0.035f=24/779=0.0308p=4.48MPac202鉆頭壓降P=12-4.48=7.52MPab3噴嘴當(dāng)量直徑取流量系數(shù)C=0.98則d=[(0.0811*1.2*25.84)/0.98*7.52]22e=1.8cm5.2二開設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)DH20.241m，DS20.178m，L3840md0.159m，d=71.44mmcn=3.322lg47/32=0.555K=0.555*35/511=0.512Pa.sn選用流量Q=34.55l/s則鉆桿內(nèi)流速V=34.55/0.0875*10.86=3.73m/s2鉆鋌內(nèi)流速V=34.55/0.0785*7.142=8.62m/s第6章注水泥設(shè)計(jì)6.1水泥漿的用量6.1.1所需水泥漿體積的計(jì)算公式N=(V+V+V)/V1234其中N為水泥用量，袋;V封固段環(huán)空體積,m31V水泥塞容積；ml221V附加量m33V一代水泥配制水泥漿的容積m/袋34VV的計(jì)算方法如下12V=7.85*10（mdh2）1V=7.85*10dh22io其中m電測(cè)平均半徑cmd套管外徑cmd套管內(nèi)徑cmih水泥漿反高mh水泥塞高度mo6.1.2用水量計(jì)算按如下公式計(jì)算：V=Nbm/10wW其中V水的體積m3W為水的密度g/m3w6.1.3頂替排量的計(jì)算公式Qc=（D-D）v*10/4223式中：Qc為頂替排量，Ls；v為水泥漿臨界流速，m/s，表層取0.9m/s，油層取2.28m/s。6.1.4頂替容積的計(jì)算公式V=dL/42Dii式中：Di為頂替容積，m；di為套管的內(nèi)徑，；L為長(zhǎng)度，m6.1.5注入時(shí)間的計(jì)算公式t=ti/60式中：Ti為所需水泥漿體積，m3；v為鉆井液臨界流速，m/s，22取1.68m/s；t為水泥漿注入時(shí)間，min；A為環(huán)空面積，m。26.2所需干泥灰、清水的用量6.2.1水泥漿體積的計(jì)算1.封固表層套管水泥漿體積的計(jì)算由套管設(shè)計(jì)可知D0.346m，DS10.273m，L400m，d0.248mV=1.1（D-D）L/4+dL/4+dL/42222i=1.1*3.14(0.346-0.273)*400/4+3.14*0.248*400/4222+3.14*0.346*400/42=72.5m32.封固油層套管水泥漿體積的計(jì)算由套管設(shè)計(jì)可知D0.241m，DS20.178m，L3840m，d0.159m。V=1.1（D-D）L/4+dL/4+dL/42222i=1.1*3.14(0.2412-0.178)*3840/42+3.14*0.159*3840/4+3.14*0.241*3840/422=338.8m36.2.2干水泥質(zhì)量的計(jì)算由公式cw/（wmc）得配制1m3的水泥漿所需水泥灰的質(zhì)量為q=3.150.463.15)=1.29t/m3干水泥質(zhì)量為mKVT1q1.0572.51.2998.2t3.封固油層套管干水泥質(zhì)量的計(jì)算Q=1.32t/m323干水泥質(zhì)量為m油灰KVT21.05338.469.681.32469.66.2.3所需清水的體積的計(jì)算1.封固表層套管所需清水的量由公式=wmm/w