wordword/word中國石油大學〔〕遠程教育學院期末考試《鉆井工程》學習中心：_某某**_某某：_X*_學號：_**034_一、名詞解釋〔每一小題5分，共20分〕某測點處的井眼方向線投影到水平面上稱為井眼方位線，以正北方向線為始邊，順時針旋轉至井眼方位線所轉過的角度稱為井斜方位角。是指在沒打開放噴閘門防噴的情況下，直接關閉防噴器的關井。欠平衡鉆井又叫負壓鉆井，是指在鉆井時井底壓力小于地層壓力，地底的流體有控制地進入井筒并且循環(huán)到地面上的鉆井技術。是鉆進時巖石抵抗機械破碎能力的量化指標。巖石可鉆性是工程鉆探中選擇鉆進方法、鉆頭結構類型、鉆進工藝參數(shù)，衡量鉆進速度和實行定額管理的主要依據(jù)。二、簡答題〔每一小題10分，共40分〕答：當鐘擺擺過一定角度時，在鐘擺上會產(chǎn)生一個向回擺的力，稱作鐘擺力。顯然，鐘擺擺過的角度越大，鐘擺力就越大。如果在鉆柱的下部適當位置加一個扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，如此該扶正器以下的鉆柱就好似一個鐘擺，也要產(chǎn)生一個鐘擺力，此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側，從而使新鉆的井眼不斷降斜。答：〔1〕去除井底巖屑，并攜帶至地面?！?〕冷卻，潤滑鉆頭和鉆具，給地層以沖擊力，加快破碎巖石速度?！?〕懸浮巖屑?！?〕平衡地層壓力，防止井噴、井漏、井塌和卡鉆等事故?！?〕形成低滲透性泥餅鞏固井壁?！?〕渦輪鉆具的井底動力液?！?〕控制腐蝕?！?〕承受局部鉆柱和套管的重量?！?〕幫助錄井?！?0〕減少油氣層傷害。3.射流清潔井底的機理答：射流撞擊井底后形成的井底沖擊壓力波和井底漫流是射流對井底清洗的兩個主

要作用形式。

〔1〕射流的沖擊壓力作用。射流撞擊井底后形成的井底沖擊壓力波并不是作用在整個井底，而是作用在某些小圓面積上。就整個井底而言，射流作用的面積內壓力較高，而射流作用的面積以外壓力較低。在射流的沖擊X圍內，沖擊壓力也極不均勻，射流作用的中心壓力最高，離開中心如此壓力急劇下降。另外，由于鉆頭的旋轉，射流作用的小面積在迅速移動，本來不均勻的壓力分布又在迅速變化。由于這兩個原因，使作用在井底巖屑上的沖擊壓力極不均勻，極不均勻的沖擊壓力使巖屑產(chǎn)生一個翻轉力矩，從而離開井底，這就是射流對井底巖屑的沖擊翻轉作用。

〔2〕漫流的橫推作用，射流撞擊井底后形成的漫流是一層很薄的高速液流層，它對井底巖屑產(chǎn)生一個橫向推力，使起離開原來的位置，進入環(huán)空。4.鉆柱的功用答：〔1〕為鉆井液由井口流向鉆頭提供通道；〔2〕給鉆頭施加適當?shù)膲毫Α层@壓〕，使鉆頭的工作刃不斷吃入巖石；〔3〕把地面動力〔扭矩等〕傳遞給鉆頭，使鉆頭不斷旋轉破碎巖石；〔4〕起下鉆頭；〔5〕根據(jù)鉆柱的長度計算井深；〔6〕通過鉆柱可以觀察和了解鉆頭的工作情況、井眼狀況與地層情況等；〔7〕進展取心、擠水泥、打撈井下落物，處理井下事故等特殊作業(yè)；〔8〕對地層流體與壓力狀況進展測試與評價，與鉆桿測試等。三、課程設計〔共40分〕設計任務：XX油區(qū)XX凹陷一口直井生產(chǎn)井的鉆井與完井設計。設計內容：〔其中打“√〞局部必須設計，其他局部可選做或不做〕。1.地質設計摘要〔√〕；2.井身結構設計〔√〕；3.固井工程設計：套管柱強度設計〔√〕；4.鉆柱組合和強度設計〔√〕；5.鉆機選擇〔√〕；6.鉆進參數(shù)設計：〔1〕機械破巖參數(shù)設計〔包括鉆頭選型，所有鉆頭選用江漢鉆頭廠牙輪鉆頭、選取鉆壓和轉速〕〔√〕；〔2〕鉆井液體系與性能設計〔僅設計鉆井液密度，其它參數(shù)不作要求〕〔3〕水力參數(shù)設計〔√〕；〔4〕鉆柱與下部防斜鉆具結構〔√〕?？己朔绞脚c成績評定〔1〕格式、規(guī)X：4分，評分依據(jù)：工程設計規(guī)X；評分標準：4＊符合程度％?！?〕設計的依據(jù)與原如此準確性：12分，評分依據(jù)：工程設計依據(jù)與原如此；評分標準：12＊符合程度％?！?〕過程的參數(shù)選擇的合理性和計算過程的可靠性：12分，評分依據(jù)：參數(shù)符合工程實際，計算過程可靠；評分標準：12＊符合程度％?！?〕結果準確性：12分。根底數(shù)據(jù)：1.地質概況：見后附設計樣例表A－1。2.設計井深：H=3000+4×100+學號的后二位數(shù)字×3〔m〕3.地層壓力和破裂壓力剖面：根據(jù)圖A－1，地層壓力梯度的當量鉆井液密度由/cm3變?yōu)?cm3的井深按以下規(guī)律取值：H=3000+4×100+學號的后二位數(shù)字×3〔m〕4.設計系數(shù)：見表A-2和表A-3，其他數(shù)據(jù)查《鉆井手冊》〔甲方〕和參考書。5.水力參數(shù)設計數(shù)據(jù)見表A-4。6.鉆柱設計數(shù)據(jù)見參數(shù)書2。7.完井方式：先期裸眼完井，?(7”)生產(chǎn)套管。附錄表A-1井別探井井號A5設計井深目的層井位坐標地面海拔m50縱〔〕m4275165橫〔〕m20416485測線位置504和45地震測線交點地理位置XX省XX市東500m構造位置XX凹陷鉆探目的了解XX構造含油氣情況，擴大勘探區(qū)域，增加后備油氣源完鉆原如此進入150m完鉆完井方法先期裸眼層位代號底界深度，m分層厚度，m主要巖性描述故障提示A280礫巖層夾砂土,未膠結滲漏B600320上部礫巖,砂質礫巖,中下部含礫砂巖滲漏C1050450中上部含礪砂巖、夾泥巖和粉砂質泥巖；下部礪狀砂巖，含礪砂巖、泥巖、粉砂質泥巖不等厚互層防塌D1600泥巖、砂質泥巖、礪狀砂巖、含礪砂巖不等厚互層，泥質粉砂巖防漏防斜E1900300砂質泥巖、泥質粉砂巖、夾礪狀砂巖、含礪砂巖防斜防漏F32650750泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖防斜F2J2900250泥巖夾鈣質砂巖，夾碳質條帶煤線，中部泥巖夾煤層、下部泥巖、粉砂巖、泥質粉砂巖防斜、塌、卡F2K3150250泥巖為主，泥質粉砂巖，中粗砂巖，砂礫巖間互F13500350泥巖、泥質砂巖、下部灰褐色泥巖防漏、噴、卡QJ3650(未穿)150深灰，淺灰色灰?guī)r為主，間夾褐，磚紅色泥巖防漏、噴、卡2.井身結構設計鉆探目的層為灰?guī)r地層，確定完井方法為先期裸眼完井。油氣套管下入層3－5m。根據(jù)地質情況，鉆達目的層過程中不受鹽巖，高壓水層等復雜地層影響，故井身結構設計按地層壓力和破裂壓力剖面〔圖A－1〕進展。圖A-1地層壓力和破裂壓力設計系數(shù)見表A-2。表A-2井深結構設計有關系數(shù)名稱g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3MPaMPa數(shù)值1520來源理論計算理論計算區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計表A-3各層段地層可鉆級值地層ABCDEF3F2JF2KF1可鉆性值0.611.392.1633.57.35.24.9〔1〕泥漿泵型號與性能表A-4水力參數(shù)設計數(shù)據(jù)3NB1000鉆井泥漿泵〔兩臺，可僅用一臺〕缸套直徑〔mm〕額定泵沖〔次分〕額定排差〔LS〕額定泵壓〔Mpa〕120150130150140150150150160150170150〔2〕鉆井液性能其它參數(shù)地面泵壓不超過20MpaKg=1.07*10MpaSL環(huán)空返速不低于/s，不高于/s1.1地質概況該井位于504和45地震測線交點，距XX省XX市東500m，所在的地質構造為XX凹陷，該井海拔較低，鉆該井目的是通過打開層來了解該層的油氣情況，擴大該油區(qū)的勘探X圍，增加油區(qū)的總體油氣后備儲量。1.2地質根本數(shù)據(jù)井號：A51.2.2井別：生產(chǎn)井1.2.3井位：〔1〕井位坐標：縱〔X〕4275165

橫〔Y〕20416485〔2〕地面海拔：50m〔3〕地理位置：XX省XX市東500m〔4〕構造位置：XX凹陷〔5〕過井測線：504和45地震測線交點設計井深：H=3000+4×100+34×3=3502m〔學號：933034〕目的層：層，底層深度3650m，分層厚度150m完鉆層位：A、B、C、D、E、F3、F2J、F2K、F1、QJ完鉆原如此：先期裸眼完井鉆探目的：了解XX構造的油氣情況，擴大勘探區(qū)域，增加后備油氣源2.1井身結構設計思路：〔1〕、能夠防止或盡量減少漏、噴、塌、卡等復雜情況，從而實現(xiàn)安全順利鉆進；〔2〕、能有效的保護油、氣藏；〔3〕、滿足地址和開采的要求；〔4〕、應使全井經(jīng)濟效益最好。井身結構設計的原如此：〔1〕能有效地保護油氣層，使不同壓力梯度的油氣層不受鉆井液的損害?！?〕應防止漏，噴，塌，卡等復雜情況發(fā)生，為全井順利鉆進創(chuàng)造條件，使鉆井周期最短?！?〕鉆下部高壓地層時所用的較高密度鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力，不致壓裂上一層套管鞋處薄弱的裸露地層?！?〕下套管過程中，井內鉆井液壓力和地層壓力之間的壓差，不致產(chǎn)生壓差卡阻套管事故。地層ABCDEF3F2JF2KF1可鉆性值0.611.392.1633.57.35.24.92.3.2壓力剖面預測2.4井身結構設計系數(shù)鉆探目的層位灰?guī)r地層，確定完井方法為先期裸眼完井，根據(jù)地質情況鉆達目的層過程中不受鹽巖、高壓水層等復雜地層影響，故井身結構設計按地層壓力和破裂壓力剖面進展。井深結構設計系數(shù)如下表所示。名稱g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3MPaMPa數(shù)值1520來源理論計算理論計算區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計2.5各段套管下入目的與確定依據(jù)：一開：0~330下一層表層套管，171/2″鉆頭,133/8″套管，依據(jù)是因為在這一段地層的巖性描述為：泥巖夾砂巖，頁巖。所以這一段下表層套管，其目的就是封隔地表疏松，易塌，易漏的地層,安裝井口裝置，是井口設備的唯一支撐件。二開：0~2900下入一層技術套管，121/4″鉆頭，95/8″套管，依據(jù)是因為在這地層下入一層技術套管段的主要目的是解決由地層性質，地層壓力引起的鉆井技術問題。三開：0~3500m下油層套管至3500米，81/2″鉆頭，7″套管，依據(jù)是因為在這地層下入一層技術套管段的主要目的是解決由地層性質，地層壓力引起的鉆井技術問題。四開：3500~3650m采用61/2″鉆頭鉆穿水泥塞，先期裸眼完井。根據(jù)數(shù)據(jù)資料計算設計井身結構：開鉆順序套管鉆頭尺寸()下深()尺寸()鉆深〔〕一133/8″330171/2″330二95/8″2900121/4″2900三7″350081/2″3500四61/2″3650井身結構圖井身結構示意圖〔圖1-1〕套管φ133/8″×330m鉆頭ф171/2″×330m套管φ95/8″×2900m鉆頭φ121/4″×2900m套管φ7″×3500m鉆頭φ81/2″×3500m用61/2″″的鉆頭打開產(chǎn)層井深3650米完井方法：對目的層采用先期裸眼完井先期裸眼完井先鉆至油氣層頂部，下套管固井，固井后，再用小鉆頭打開油氣層的完井方法。3.套管柱強度設計3.1油層套管柱設計7″套管設計下深3500，井內泥漿密度為，水泥返至地面，抗擠安全系數(shù)：，抗拉安全系數(shù)：，抗內壓安全系數(shù)：?！?〕選第一段套管：計算井底液柱壓力：Pm=計算所需抗擠強度：Pc1=Pm×C.選第一段套管：N—80、、、、兆?？箶D安全系數(shù)：滿足抗擠要求的強度。2〕選二定一A.選第二段套管：N—80、、、、兆牛B.第二段可下入深度C.第一段長度L1=H1-H2=3500-3382=118MD.計算重力W1=q1XgXL1=47.62*9.8*118=55067N選三定二A.選第三段套管:N—80、、、、兆牛B.第三段可下入深度C.第二段長度D.計算重力5〕.轉入抗拉設計A.計算第三段第三段可下長：B.計算重力：C.差多少到井口6〕.選四定四A.選第四段套管：N—80、、、B.計算第四段長：C.計算重力抗內壓校核①對井口處內壓力強度進展校核：H=3500米、、Pp=套管鞋處內壓力：②外平衡壓力〔認為時間長泥漿會沉淀，取〕井口處：套管鞋處：。③有效內壓力與其梯度：井口處：套管鞋處：有效內壓力梯度：由如下圖可知，抗內壓安全計算第三段套管剩余拉力實際抗拉安全系數(shù)：編號井段〔m〕段長(m)套管段重(N)累計重(N)安全系數(shù)剩余拉力〔千?！充摷壉诤瘛瞞m〕扣型抗擠抗拉40-745745N—80長圓34767415764242433745～18451100N—80長圓扣36890112287503．08921845～33821537N—8051544285984913382～3500118N—8055067550674.

鉆柱組合和強度設計

鉆鋌的設計

根據(jù)五茲和魯賓斯基理論得出，允許最小鉆鋌的最小外徑為：允許最小鉆鋌

外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑。

鉆鋌長度取決于選定的鉆鋌尺寸與所需鉆鋌重量。

所需鉆鋌重量的計算公式

m=〔Wm*Sf〕/Kb

m

——

所需鉆鋌的重量，kN

Wm——

所需鉆壓；

Sf——

安全系數(shù),

；Kb——

浮力系數(shù)

；

Lc——

所需鉆鋌的長度,

m

；Ldp——

所需鉆桿的長度，m

；

qc——

每次開鉆所需鉆鋌單位長度重量；

N

——

每次開鉆所需鉆鋌的根數(shù)

；

每根鉆鋌的長度

m

。

1．鉆柱所受拉力P=[〔Ldp*qdp+

Lc*

qdp〕]

Kb

P

——

鉆柱所受拉力，kN

；

P外擠

=ρdg

L

P外擠——

鉆桿所受外擠壓力,MPa

。

1

.鉆鋌長度確實定

選鉆鋌外徑203.2mm，內徑71.4mm，qc=2190N/m。此時Kb=0.858，W=40KNLc=〔Sn*W〕/〔qc*Kb從而實際用3根，實際長度3*〔m〕鉆桿外徑139.7mm，內徑121.4mm，q=319.71N/m，鋼級E級Fy=1945.06KN，St

〔1〕安全系數(shù)校核：

Fa1Fy/St*1945.06/1.3=1346.58KN

(2)

卡瓦擠毀校核

Fa2Fy/(σy/σx*1945.06/1.42=1232.78KN

〔3〕動載校核：

Fa3Fy-*1945.06-400=1350.5KN

較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計算的最小

如此鉆桿

Lp=〔Fa2*

qc*Lc*Kb〕/〔q*Kb〕=4307.08m>80m

從而實際用鉆桿：80-27.3=52.7m

校核抗擠度：P外擠=ρ*1000**〔〕=0.568MPa

<σD故安全校核所選鉆鋌與鉆桿滿足要求。

二次開鉆鉆具組合

1

.鉆鋌長度確實定

選鉆鋌外徑203.2mm，內徑71.4mm，qc=2190N/m。此時Kb=0.852，W=180KN

Lc=

〔Sn*W〕/〔qc*Kb〕=(1.2*180)/(2.19*0.852)=115.7m

從而實際用13根，實際長度13*〔m〕

2.鉆桿長度計算與安全校核

鉆桿外徑139.7mm，內徑118.6mm，q=360.59N/m，鋼級E級Fy=1945.06KN，St

〔1〕安全系數(shù)校核：

Fa1Fy/St*1945.06/1.3=1346.58KN

(2)

卡瓦擠毀校核

Fa2Fy/(σy/σx*1945.06/1.42=1232.78KN

〔3〕動載校核：

Fa3Fy-*1945.06-400=1350.5KN

較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計算的最小

如此鉆桿

Lp=〔Fa2*

qc*Lc*Kb〕/〔q*Kb〕=m>310m

從而實際用鉆桿：310-=m

校核抗擠度：P外擠=ρ*1000**〔310-〕MPa

<σD故安全校核所選鉆鋌與鉆桿滿足要求。

三次開鉆鉆具組合

1

.鉆鋌長度確實定

選鉆鋌外徑152.4mm。qc=1212N/m。此時Kb=0.839，W=180KN

Lc=

〔Sn*W〕/〔qc*Kb〕=(1.2*180)/(1.212*0.839)=m

從而實際用24根，實際長度24*9.1=218.4〔m〕

2.鉆桿長度計算與安全校核

鉆桿外徑127mm，內徑112mm，q=N/m，鋼級E級Fy=1KN，St

〔1〕安全系數(shù)校核：

Fa1Fy/St*1/1.3=1KN

(2)

卡瓦擠毀校核

Fa2Fy/(σy/σx*1/1.42=1KN

〔3〕動載校核：

Fa3Fy-*1-400=1KN

較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計算的最小

如此鉆桿

Lp=〔Fa2*

qc*Lc*Kb〕/〔q*Kb〕=m>2000m

從而實際用鉆桿：=m

校核抗擠度：P外擠=ρ*1000**〔〕MPa

<σD=MPa故安全校核所選鉆鋌與鉆桿滿足要求。鉆具選擇表項目鉆頭尺寸〔mm〕鉆鋌外徑〔mm〕鉆鋌長度〔m〕鉆桿外徑〔mm〕一開二開三開1275.1根據(jù)井深和最大鉤載來選擇鉆機與設備因為大鉤最大的負重是提7″和95/8″的套管，又因為在7″套管的單位重量是，即：按7″套管計算：G=3500×43.15=噸；因為在起下鉆遇阻，處理事故與大鉤本身重量等因素，所以大鉤最大載荷，取安全系數(shù)為。W=×1.8=噸。該井的最大鉤載的計算結果噸，選擇ZJ—50D鉆機。5.2鉆機根本參數(shù)序號設備名稱型號規(guī)X數(shù)量備注1鉆機ZJ-50D1臺2井架1臺3天車TC-3151臺4游車YC-3501臺5大鉤DG-3501臺6水龍頭SL-450最大靜負荷：450噸1臺靜載荷中心管內徑：75毫米7絞車JC-50D1臺8轉盤1臺9柴油機PZ12V-190B最大功率：742千瓦4臺10泥漿泵3NB-1300輸入功率：1300馬力2臺11鋼絲繩1臺12振動篩2ZZS–G2臺14除泥器NCSX81臺15除砂器NCS–2XZ1臺16除氣器NCQ–11臺17離心機1臺18儲氣罐1臺45.3鉆機ZJ50D的其它參數(shù)與配件表2-2鉆機參數(shù)與配件序號項目名稱單位參數(shù)1名義鉆深m50002最大鉤載T3503絞車最大功率KW14704最大鉆柱重量T2205提升系統(tǒng)繩數(shù)鉆井繩數(shù)根5×6最大繩數(shù)根6×76鋼絲繩直徑mm7鉆井泵配備功率KW955馬力13008鉆盤開口名義直徑mmin271/29塔式井架有效高度m10井架底座高度m6.1機械破巖參數(shù)設計6.1.1鉆頭的選擇原如此〔1〕、在淺井段，巖石膠結疏松，主要考慮鉆頭的鉆速和防止泥包；在深井段，由于起下鉆行程長，主要考慮鉆頭的進尺?！?〕、在易斜井段宜選用位移量小，牙齒多而短或不移軸的鉆頭?！?〕、在3000米以下的泥巖、頁巖、軟地層，最好選用中硬地層鉆頭。〔4〕、研磨性地層往往會造成鉆頭直徑的磨損，嚴重影響下一個鉆頭的的指標，所以應選擇外排加強的鑲齒保徑鉆頭?！?〕、軟硬交織地層，一般選擇中長楔型齒或錐型齒的鑲齒鉆頭。6.1.2地層軟硬參考表表5-1地層性質極軟軟中軟中中硬硬極硬形式形式代號1234567原式代號JRRZRZZYYJY適用巖石舉例泥巖石膏巖鹽軟頁巖白堊軟石灰?guī)r中軟頁巖硬石膏中軟石灰?guī)r中軟砂巖硬頁巖石灰?guī)r中軟石灰?guī)r中軟砂巖石英砂巖硬白云巖硬石灰?guī)r某某巖燧石巖花崗巖石英巖玄武巖黃鐵礦鉆頭提顏色乳白黃淡藍灰墨綠紅褐6.2.1鉆井液的作用和成效：1.冷卻和潤滑鉆頭、鉆柱；2.清洗井底，攜帶巖屑；3.控制地層壓力；4.保持井眼穩(wěn)定，提高鉆速；5.保護和發(fā)現(xiàn)油氣層；6.提供水力作用。6.2.2設計依據(jù)：1.地層巖性、深度、壓力。2.套管程序。3.鉆井工藝要求。4.本錢因素和可行性。5.綜合考慮、因地自宜。6.2.3鉆井液設計〔分段設計〕1．一開井段選用低固相鉆井液體系因為該段井深較淺，地質情況不復雜，地層壓力小，應當選用該類型鉆井液體系。該體系鉆井液是一種低密度、固相總含量在6-10%〔體積比〕X圍內的水基鉆井液，其中的搬土含量應控制在30%〔體積比〕或更低的X圍內，鉆屑與搬土比值應小于2：1，它的一個主要優(yōu)點是可以明顯的提高鉆速按安全附加當量泥漿密度設計ρm=ρp+ρc式中：ρm設計鉆井液密度ρp地層壓力當量泥漿密度ρc安全附加當量泥漿密度所以，一開井段設計鉆井液密度ρm1=1.00+〔〕=〔〕g/cm3定ρm1=1.11g/cm3塑粘：PV=10ρ=〔〕mpa·s粘度：FV=2.2pv=〔〕s切力：YP=0.02pv=〔〕pa失水量：FL=〔5~10〕ml泥餅厚度：Kf=〔0.5~2〕mm2．二開井段較深，鉆進過程中可能會遇到井下復雜情況，故此段考慮用聚合物鉆井液體系。該體系是一種經(jīng)過含有絮凝和包被作用的長鏈，高聚物處理以增加粘度，降低濾失量與穩(wěn)定地層的水基鉆井液。這些高聚物包括膨潤土，增粘劑，生物聚合物和交聯(lián)聚合物。它們是較高的分子量和酸溶性。在低濃度下就具有較高的粘度與良好的剪切稀釋性。因而可用來絮凝質量差的土，增加粘度，降低失水量與穩(wěn)定地層。ρm2=ρp+ρc=1.28+〔〕=〔〕g/cm3定ρm2=1.39g/cm3塑粘：PV=10ρ=〔〕mpa·s粘度：FV=2.2pv=〔〕s切力：YP=0.02pv=〔0.218~0338〕pa失水量：FL=〔5~10〕ml泥餅厚度：Kf=〔0.5~2〕mm3．三開井段用磺化泥漿因三開井段比擬深，對泥漿性能要求比擬高，不但要有良好的粘切，還能在高溫下不喪失其根本性能，故此段用磺化泥漿體系。ρm3=1.50+〔〕=〔1.57~1.65〕g/cm3定ρm3=1.60g/cm3塑粘：PV=10ρ=〔13~19〕mpa·s粘度：FV=2.2pv=〔29~〕s切力：YP=0.02pv=〔〕pa失水量：FL=〔5~10〕ml泥餅厚度：Kf=〔0.5~2〕mm4．此井設計采用先期裸眼完井，四開鉆井液要接觸油氣層，所以泥漿密度盡量的小。ρm4=1.05+〔〕=〔1.12~1.20〕g/cm3定ρm4=1.15g/cm3塑粘：PV=10ρ=〔9~15〕mpa·s粘度：FV=2.2pv=〔20~33〕s切力：YP=0.02pv=〔〕pa失水量：FL=〔5~10〕ml泥餅厚度：Kf=〔0.5~2〕mm鉆井液設計結果開鉆序號井段〔m〕鉆井液類型體系鉆井液性能參數(shù)ρm〔g/cm3〕PV〔mpa·s〕FV〔s〕YP〔pa〕FL〔ml〕Kf〔mm〕PH一開0~330低固相鉆井液-5-10-28-9二開330~2900聚合物鉆井液1.19-5-10-29-10三開2900~3500磺化鉆井液1.6013-1929--5-10-2-11四開3500~3650磺化鉆井液1.159-1522-33-5-10-28-10鉆井水力參數(shù)的正確設計和維護能提高鉆井效率和降低鉆井本錢，水力參數(shù)設計不當，如此不能很好的去除巖屑，這不僅會降低鉆速，甚至能引起井噴。鉆井水力參數(shù)在井內有很多的作用：①、控制井下壓力；②、對鉆柱和套管產(chǎn)生浮力；③、減少鉆井液運動時對井壁的沖蝕作用；④、從井內帶出巖屑，沖洗鉆頭，并去除鉆頭下的巖屑；⑤、提高鉆進速度；⑥、確定地面設備和鉆井泵的大??；⑦、控制下鉆時產(chǎn)生的激動壓力；⑧、去除因起鉆時的抽汲作用引起的井底壓降；⑨、計算循環(huán)鉆井液時的井內動壓力；⑩、井漏時控制井內壓力。鉆井水力參數(shù)的設計地面管匯最大允許壓力為20，地面管匯折算成5″鉆桿長度為150，12″鉆頭鉆進井深為330~2900，81/2″鉆頭鉆進井深為2900~3500m,設計按每400左右一段來計算水力參數(shù)：分段H1=330~730H2=730~1130H3=1130~1530H4=1530~1930H5=1930~2330H6=2330~2730H7=2730~2900H8=2900~3300H9=3300~3500H10=3500~3650鉆進水力參數(shù)具體計算步驟和結果1、在井段330~730：(1)確定最小排量Qa：Qa=Vn，；Qa=(2)選擇缸套的直徑和排量：由《石油工程技術手冊》得：3NB-1300鉆井泵，選缸套內徑為170，=21.，，允許使用泵壓Pb=P地允=20Mpa.(3)計算m、n值dpi鉆桿內徑dpa鉆桿外徑;×103k;×105×103k;dci9=71.4mm;dca9=228.6mm;Lci9dci8=71.4mm;dca8=203.2mm;Lci8dci7=71.4mm;dca7=177.8mm;Lci7×108×108×108×108n1=(1.3+2.57+3.24+0.935)×108×108n=n1-m∑×109×105(27.3+54.6+114.97)×108(4)計算臨界井深：=HcH如此Q可以確定,即因為HcH，如此Q可以確定,即3/s(5)計算鉆頭分到的壓力PtHcHPt=pr-(mH+n)Qr=21×106×105××109)×(0.04152)(6)計算噴嘴面積A0==2d=mm選噴嘴直徑：=7，=12，=13；=即A0實=284.2mm22(7)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=921.1KWVo=；==；2、在井段730~1130：(1)確定最小排量Qa：Qa=Vn，；Qa=(2)選擇缸套的直徑和排量：由《中國石油裝備大全》得：3NB-1300鉆井泵，選缸套內徑為170，=21.，，允許使用泵壓Pb=P地允=20Mpa.(3)計算m、n值dpi鉆桿內徑dpa鉆桿外徑;×103k;×105×103k;3dci9=71.4mm;dca9=228.6mm;Lci9dci8=71.4mm;dca8=203.2mm;Lci8dci7=71.4mm;dca7=177.8mm;Lci7×108×108×108×108n1=(1.3+2.57+3.24+0.935)×108×108n=n1-m∑×108×105(27.3+54.6+114.97)×108(1)計算臨界井深：=HcH如此Q可以確定,即因為HcH，如此Q可以確定,即Q=Qr=0.04152m3/s(2)計算鉆頭分到的壓力PtHcHPt=pr-(mH+n)Qr=21×106×105××108)×(0.04152)(3)計算噴嘴面積A0==2d=mm選噴嘴直徑：=10，=11，=12；=即A0實=285.7mm22(4)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=948.5KWVo=；==；3、在井段1130~1530：其它參數(shù)不變(1)計算臨界井深：==2031mHcH如此Q可以確定,即因為HcH，如此Q可以確定,即3/s(2)計算鉆頭分到的壓力PtHcHPt=pr-(mH+n)Qr=21×106×105××108)×(0.04152)(3)計算噴嘴面積A0==2d=mm選噴嘴直徑：=9，=10，=14；=即A0實=295.4mm22(4)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=936.8KWh=Nt/Nb=0.68KWVo=；==；4、在井段1530~1930：其它參數(shù)不變(1)計算臨界井深：==2031如此Q可以確定,即因為HcH，如此Q可以確定,即3/s(2)計算鉆頭分到的壓力PtHcHPt=pr-(mH+n)Qr=21×106×105××108)×(0.04152)(3)計算噴嘴面積A0==2d=mm選噴嘴直徑：=9，=10，=14；=即A0實=295.4mm22(4)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=936.8KWh=Nt/Nb=0.68KWVo=；==；5、在井段1930~2330：其它參數(shù)不變(1)計算臨界井深：==2031如此Q可以確定,即因為HcH，如此Q可以確定,即3/s(2)計算鉆頭分到的壓力PtHcHPt=pr-(mH+n)Qr=21×106×105××108)×(0.04152)(3)計算噴嘴面積A0==2d=mm選噴嘴直徑：=9，=10，=14；=即A0實=295.4mm22(4)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=936.8KWh=Nt/Nb=0.68KWVo=；==；6、在井段2330~2730：其它參數(shù)不變(4)計算臨界井深：=2031mHa==2573m即因為H>Ha，如此Q可以確定,即3/s(5)計算鉆頭分到的壓力PtPt=pr-(mH+n)Qa=21×106×105××108)×(0.03801)(6)計算噴嘴面積A0=2d=mm選噴嘴直徑：=8，=10，=11；=即A0實22(7)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Vo=；==；7、在井段2730~2900：(1)確定最小排量Qa：Qa=Vn，；Qa=(2)選擇缸套的直徑和排量：由《中國石油裝備大全》得：3NB-1300鉆井泵，選缸套內徑為170，=21，,允許使用泵壓Pb=P地允=20Mpa.(3)計算m、n值dpi鉆桿內徑dpa鉆桿外徑;×103k;×105×103k;dci9=71.4mm;dca9=228.6mm;Lci9dci8=71.4mm;dca8=203.2mm;Lci8dci7=71.4mm;dca7=177.8mm;Lci7×108×108×108×108n1=(1.56+3.099+3.91)×108×109n=n1-m∑×108(4)計算臨界井深：==1751mHa===2244m即因為H>Ha，如此Q可以確定,即3/s(5)計算鉆頭分到的壓力PtPt=pr-(mH+n)Qa=21×106×105××108)×(0.03801)(6)計算噴嘴面積A0=2d=mm選噴嘴直徑：=6，=10，=12；=即A0實=219.8mm22(7)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=659.8KWVo=；==；8、在井段2900~3300：(1)確定最小排量Qa：Qa=Vn=1，；Qa=(2)選擇缸套的直徑和排量：由《中國石油裝備大全》得：3NB-1300鉆井泵，選缸套內徑為170，=21，，允許使用泵壓Pb=P地允=20Mpa.(3)計算m、n值dpi鉆桿內徑dpa鉆桿外徑;=1.42×103k;7×105×103k;7dci7=71.4mm;dca7=177.8mm;L7=71.4mm;dca=165.1mm;×108×108×108n1=(4.55+6.87+1.22)×108×108n=n1-m∑×108×105(54.6+100.87)×108(4)計算臨界井深：==1057mHa===4797m即因為H<HaH，如此Q可以確定,即Q=Qopt=Q=Qopt==(5)計算鉆頭分到的壓力Pt×21×106(6)計算噴嘴面積A0==2d=mm選噴嘴直徑：=11，=11，=9；=即A0實=253.5mm22(7)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Vo=；==；9在井段3300~3500：(1)確定最小排量Qa：Qa=Vn=1，；Qa=(2)選擇缸套的直徑和排量：由《中國石油裝備大全》得：3NB-1300鉆井泵，選缸套內徑為170，=21，，允許使用泵壓Pb=P地允=20Mpa.(3)計算m、n值dpi鉆桿內徑dpa鉆桿外徑;=1.42×103k;7×105×103k;7dci7=71.4mm;dca7=177.8mm;L7=71.4mm;dca=165.1mm;×108×108×108n1=(4.55+6.87+1.22)×108×108n=n1-m∑×108×105(54.6+100.87)×108(4)計算臨界井深：==1057mHa===4797m即因為H<HaH，如此Q可以確定,即Q=Qopt==3/s(5)計算鉆頭分到的壓力Pt×21(6)計算噴嘴面積A0==2d=mm選噴嘴直徑：=10，=12，=13；=即A0實=324.2mm22(7)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=764.4KWVo=；==；10在井段3500~3650：其它參數(shù)不變(1)計算臨界井深：==1057mHa===4797m即因為H>Ha，如此Q可以確定,即3/s(2)計算鉆頭分到的壓力PtPt=pr-(mH+n)Qa=21×106×105××108)×(0.02363)(3)計算噴嘴面積A0==2d=m選噴嘴直徑：=11，=11，=10；=即A0實=268.47mm22(4)計算水力參數(shù)：Pt實=；Px實=(mH+n)QPb實=Pt實+Px實Nt=Pt實Nx=Px實Nb=Nt+Nx=621.96KWVo=；==；鉆進水力參數(shù)表井段〔〕泵壓缸套直徑排量L/s最優(yōu)噴嘴直徑噴嘴直徑水力參數(shù)分配比循環(huán)壓耗W/mm330-73017071213730-11301701011121130-1530170910141530-19301701111121930-2330150111172330-2730150810112730-2900150610122900-33001509111135783300-35001601012133500-3650150101111概述方鉆桿，鉆桿，鉆鋌與其他井下工具組成的管串稱為鉆柱。它是鉆井的重要工具與手段，在鉆井過程中，通過鉆柱把鉆頭和地面連接起來。隨著鉆井深度的增加和鉆井工藝的開展，對鉆柱性能的要求越來越高。由于鉆柱在井下工作的條件十分復雜與惡劣，它往往是鉆井工具與裝備的薄弱環(huán)節(jié)。鉆具事故是最常見的鉆井事故，并常導致井下復雜情況的發(fā)生，甚至造成井的報廢。下部鉆具組合是鉆柱的重要局部，它與井斜問題和鉆頭的工作狀況有著十分密切的關系。是影響井身質量和鉆進速度的重要因素。所以，根據(jù)井下工作條件與工藝要求，合理的設計鉆柱與下部鉆具組合，對于預防鉆井事故，提高鉆頭工作指標和有效的克制井斜問題，從而實現(xiàn)安全快速鉆井和完成各種井下作業(yè)具有十分重要的意義。鉆柱是旋轉鉆井的一個重要的組成局部，是鉆頭和鉆機之間的連接工具。鉆柱的作用主要表現(xiàn)為以下幾個方面：〔1〕為鉆井液由井口流向鉆頭提供通道；〔2〕給鉆頭傳遞旋轉運動，并給鉆頭施加適當?shù)膲毫Γ弧?〕在井內起下鉆頭，為井底鉆具組合提供穩(wěn)定性，以減少震動和鉆頭的跳動；〔4〕通過鉆柱測試地層流體與壓力。6.確定鉆柱一開:選用9〞鉆鋌一柱米，8〞鉆鋌兩柱米，q9，q8，q7，qc7=1.6KN/m,鉆壓W=284KN。設計選用E級127鉆柱〔〕；下入深度：330-27.3-54.6-114.97=133.13。鉆柱組合：171/2〞〔620〕+621×510+9〞鋌〔511×510〕+511×630+8〞鋌〔631×630〕+631×410+7〞鋌〔411×410〕+5〞桿〔411×410〕+411×521+5〞方〔520×630反〕+水龍頭〔631反〕二開:選用9〞鉆鋌一柱米，8〞鉆鋌兩柱米,q9，q8，q7，qc7=1.6KN/m,鉆壓W=230KN。鉆柱組合：121/4〞〔620〕+621×510+9〞鋌〔511×510〕+511×630+8〞鋌〔631×630〕+631×410+7〞鋌〔411×410〕+5桿〞〔411×410〕+411×521+5〞方〔520×630反〕+水龍頭〔631反〕三開：選用7〞鉆鋌兩柱米,q7〞，W=148KN/m