东北石油大学钻井工程课程设计bzjb.docx
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1、东北石油大学本科生课程设计东 北 石 油油 大 学课 程程 设设 计计课 程 石油工程课程设计 题 目 钻井工程设计 学 院 石油工程学院 专业班级 油工10-9班 学生姓名 学生学号 指导教师 毕雪亮 20133年7 月199 日东北石油油大学课课程设计计任务书书课程 石油工工程课程程设计题目 钻井井工程设设计专业 石石油工程程姓名学号号主要内容容、基本本要求、主主要参考考资料等等:1、设计计主要内内容:根据已有有的基础础数据,利利用所学学的专业业知识,完完成一口口井的钻钻井工程程相关参参数的计计算,最最终确定定出钻井井、完井井技术措措施。主主要包括括井身结结构、钻钻具组合合、钻井井液、钻钻
2、井参数数设计和和完井设设计。2、设计计要求:要求学生生选择一一口井的的基础数数据,在在教师的的指导下下独立地地完成设设计任务务,最终终以设计计报告的的形式完完成专题题设计,设设计报告告的具体体内容如如下:(1) 井身结构构设计;(2)套套管强度度设计;(3)钻钻柱设计计;(44)钻井井液设计计;(5) 钻井水水力参数数设计;(6)注注水泥设设计;(77)设计计结果;(8)参参考文献献;设计报告告采用统统一格式式打印,要要求图表表清晰、语语言流畅畅、书写写规范、论论据充分分、说服服力强,达达到工程程设计的的基本要要求。3、主要要参考资资料:王常斌等等,石石油工程程设计,东东北石油油大学校校内自编
3、编教材陈涛平等等,石石油工程程,石石油工业业出版社社,20000钻井手手册(甲甲方)编编写组,钻钻井手册册,石石油工程程出版社社,19990完成期限限20113年77月1日日20013年年7月119日 指导教师师 毕毕雪亮 专业负责责人 毕雪亮亮 20133年 7 月 19 日日II前 言钻井工程程设计是是石油工工程的一一个重要要部分,是是确保油油气钻井井工程顺顺利实施施和质量量控制的的重要保保证,是是钻井施施工作业业必须遵遵循的原原则,是是组织钻钻井生产产和技术术协作的的基础,是是搞好单单井预算算和决算算的唯一一依据。钻钻井设计计的科学学性、先先进性关关系到一一口井作作业的成成败和效效益。科
4、科学钻井井水平的的提高,在在一定程程度上依依靠钻井井设计水水平的提提高。 设计应应在充分分分析有有关地质质和工程程资料的的基础上上,遵循循国家及及当地政政府有关关法律、法法规和要要求,按按照安全全、快速速、优质质和高效效的原则则进行,并并且必须须以保证证实施地地质任务务为前提提。主要要目的层层段的设设计必须须体现有有利于发发现与保保护油气气层,非非目的层层段的设设计主要要考虑满满足钻井井工程施施工作业业和降低低成本的的需要。本设计的的主要内内容包括括:1、井井身结构构设计及及井身质质量要求求:原则则是能有有效地保保护油气气层,使使不同地地层压力力梯度的的油气层层不受钻钻井液污污染损坏坏;应避避
5、免漏、喷喷、塌、卡卡等复杂杂情况发发生,为为全井顺顺利钻进进创造条条件,使使钻井周周期最短短;钻下下部高压压地层时时所用的的较高密密度钻井井液产生生的液柱柱压力,不不致压裂裂上一层层管鞋处处薄弱的的裸露地地层;下下套管过过程中,井井内钻井井液柱压压力之间间的压差差不致产产生压差差卡套管管等严重重事故以以及强度度的校核核。2、套套管强度度设计;3、钻钻柱设计计:给钻钻头加压压时下部部钻柱是是否会压压弯,选选用足够够的钻铤铤以防钻钻杆受压压变形;4、钻钻井液体体系;55、水力力参数设设计;66,注水水泥设计计,钻井井施工进进度计划划等几个个方面的的基本设设计内容容。I目 录第1章 设设计资料料的收
6、集集11.1预预设计井井基本参参数11.2邻邻井基本本参数11第2章 井井身结构构设计442.1钻钻井液压压力体系系42.2井井身结构构的设计计52.3井井身结构构设计结结果8第3章 套套管柱强强度设计计93.1油油层套管管柱设计计93.2表表层套管管柱设计计123.3套套管柱设设计结果果12第4章 钻钻柱设计计134.1钻钻铤的设设计134.2钻钻铤及钻钻杆长度度的计算算134.3钻钻柱设计计结果117第5章 钻钻井液设设计1885.1钻钻井液的的计算公公式1885.2两两次开钻钻所需钻钻井液体体积1885.3两两次开钻钻钻井液液体性能能185.4钻钻井液设设计结果果20第6章 钻钻井水力力
7、参数的的设计2206.1泵泵的选择择206.2泵泵的各种种参数计计算216.3泵泵的设计计结果227第7章 注注水泥设设计2887.1水水泥浆的的用量及及井口压压力计算算公式2887.2封封固套管管所需水水泥浆的的用量及及井口压压力计算算30第8章 设设计结果果34参考文献献37IVI第1章 设设计资料料的收集集1.1预预设计井井基本参参数井号SJ0069 井别评价井 坐标21601333.9,5134155.2 设计井深1780 井口海拔0 目的层位S.P 完井层位青二三段 地理位置敖古拉 构造位置松辽盆地中央坳陷区龙虎泡阶地龙虎泡构造西侧 设计依据1. 设计依 (1)1997年勘探方案审定
8、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邻邻井基本本参数1.井身身结构 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 龙 125 表 444 230 339 1.051.2 235龙 125 油层 215 1755 3 1.151.29 17602.地层层压力 井号 井段 地层压力(g/cm2) 破裂压力(g/cm2) 龙 125 0233 0.85 1.6龙 125 233500 0.9 1.6龙 1
9、25 500800 0.95 1.63龙 125 8001000 0.98 1.65龙 125 10001200 1 1.7龙 12512001400 1.05 1.7龙 125 14001600 1.1 1.龙 125 16001760 1.15 1.553.钻具具组合 井号 井段 钻头外径(mm) 密度(g/cm3) 钻具组合 龙 125 0-233 444 1.05-1.2 1787515926龙 125 233-1760 215 1.15-1.2 17818214稳定器1789214稳定器1789214稳定器178减震器1789515926龙 125 1665-1715 215 1.1
10、512 178取芯筒17875159264.钻井井液性能能 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(mPa.s) 屈服值(Pa) N值 K值 失水(API) 龙 125 明2段-第四系 0-233 搬土混浆 1.05-1.2 40-5 - - - - - - -龙 125 嫩5段-明2段 233-1000 两性复合离子钻井液 1.05-1.2 055 - - - - - - -龙 125 嫩2段-嫩5段 1000-1500 两性复合离子钻井液 1.2-1.25 45-60 8-9 1.5-2.5 10-18 5-9 .65-
11、.75 .1-.3 -5龙 125 青2-3段-嫩2段 1500-1760 两性复合离子钻井液 1.27-1.29 45-6 8-9 2.5-3 18-288-14 .55-.65 .3-.6 1-55.水力力参数 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(%) 比水功率(%) 上返速度(m/s) 功率利用率(%) 龙 125 444 0-233 8.067.05 1.01 6.01 104 325 2 .34 87.51龙 125 215 2331000 15.74 12.03 3.71 8.8
12、4 136 623 17 2.3 76.43龙 125 215 00-1540 12.79 10.5 2.29 5.51 123 353 9 1.49 82.13龙 125 215 1540-1665 18.37 15.92 2.45 5.46 151 428 11 .19 86.65龙 125 215 1715-1760 18.48 15.92 2.56 5.46151 428 11 1.1986.14龙 125 215 1665-1715 0 0 6.钻井井参数 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/cm
13、3) 龙 125 0-233 444 X3A 江汉 14+14+14 30-0 65-70 45-48 1.05-1.2龙 125 233-1000 215 3B 大庆 1313+13 160-180 195200 48-54 1.05-1.2龙 125 1000-1540 215 FM282 大港 9+9+10+10 30-50 195-200 30-35 1.2-1.27龙 125 1540-1665 215 J11 江汉 12.7+8.7 120-140 70-110 24-28 1.27-1.2龙 125 1715-1760 215 J11 江汉 12.7+8.7 120-140 70
14、-11024-28 1.27-1.29龙125 1665-1715 215 RC-475 川.克 50-80 65-70 540 1.27-1.297.套管管柱设计计参数 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 龙 125 常规 表层 0230 339 J-55 9.65 230 18.66 18.66 12.5 2.88龙 125 常规 油层 0-10 139 -55 7.72 10 .25 38.01 2.95 256.4龙 125 常规 油层 10-1440 139 J-55 6.2 1430 29.
15、79 37.76 2.07 1.13龙 125 常规 油层 1440-1755 139 J-55 7.72 315 7.97 7.97 14.5 1.528.注水水泥设计计参数 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) 龙 125表层 1.2 0 1.85-1.9 0 A级 909 0龙 125 油层 1.29 1440 1.85-1.9 0 G级 304 0第2章 井井身结构构设计2.1钻钻井液压压力体系系2.1.1最大大泥浆密密度 (22-1)式中:为
16、为某层套套管钻进进井段中中所用最最大泥浆浆密度,;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0.060。发生井涌涌情况时时 (22-2) 式中:为为第n层层套管以以下井段段发生井井涌时,在在井内最最大压力力梯度作作用下,上上部地层层不被压压裂所应应有的地地层破裂裂压力梯梯度,;为第nn层套管管下入深深度初选选点,mm;为压压井时井井内压力力增高值值的等效效密度,取取0.003 ;为地层层压裂安安全增值值,取00.033。2.1.2校核核各层套套管下到到初选点点深度时时是否会会发生压压差卡套套 (22-3)式中:为为第n层层套管钻钻进井段段内实际际的井内内最大静静止
17、压差差,MPPa;为为 该井井段内最最小地层层孔隙压压力梯度度等效密密度,;为该井井段内最最小地层层孔隙压压力梯度度的最大大深度,mm;为避避免发生生压差卡卡套的许许用压差差,取112 MMPa。2.2井井身结构构的设计计2.2.1套管管层次与与深度的的确定根据邻井井数据绘绘制地层层压力与与破裂压压力剖面面图,如如下图所所示。图2.11地层压压力与地地层破裂裂压力剖剖面图查表知最最大地层层压力梯梯度的当当量密度度为11150,位位于17780处处。1. 确定中间间套管下下入深度度初选点点。试取=1150,将将其值代代入下式式,得=11550+660+330+=15996查表知1150处处=16
18、600,因因为且相近近,所以以确定中中间套管管下入深深度初选选点为1150。2. 校核中间间套管下下入到初初选点1150过过程中是是否发生生压差卡卡套管。查表知:1500处,=8850,=1550,=8550,则则:=0.08882因为,则则不易发发生压差差卡钻现现象,可可以确定定中间套套管下入入深度为为1500。3. 确定表层层套管下下入深度度查表知:中间套套管鞋处处地层压压力的当当量密度度=8550,试试取初选选点代入入下式,得得:=15583查表知:7处,=116000,且相近近,所以以表层套套管下入入深度为为7。4.综合合考虑中中间套管管与表层层套管下下入深度度。因为表层层套管下下入深
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