表A-1 钻井工程课程设计任务书一、地质概况29：井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层：当量密度为：g/cm3表A-2设计系数石工专业石工（卓越班）1201班学生姓名：木合来提.木哈西图A-1 地层压力和破裂压力一．井身结构设计1.由于该井位为探井，故中间套管下深按可能发生溢流条件确定必封点深度。

由图A-1得，钻遇最大地层压力当量密度ρpmax=1.23g/cm³，则设计地层破裂压力当量密度为：ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026.试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm³,ρf1400=1.36 g/cm³> ρfD 且相近，所以确定中间套管下入深度初选点为H1=1500m。

验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。

从图A-1知在井深1400m处地层压力梯度为1.12 g/cm³以及320m属正常地层压力，该井段内最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm³。

ΔP N=0.00981×(1.10+0.024-1.0)×320=0.389<11MPa所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。

水泥返至井深500m。

2.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。

校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。

从图A-1知井深3265m处地层压力梯度为1.23 g/cm³，该井段内的最小地层压力梯度为1.12g/cm³，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。

Δp a=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。

水泥返至井深2265m。

3.表层套管下入深度。

中间套管下入井深1500处，地层压力梯度当量密度为 1.12 g/cm³，给定溢流数值S k =0.023 g/cm ³。

由公式ρfD=1.12+0.024+1500/D 1×0.023+0.026 试取700m 得ρfD=1.22 g/cm ³ 由图A-1得ρf 700 =1.23 g/cm ³ρf 700 –ρfD=1.23-1.22=0.01<(0.024~0.048) g/cm ³ 满足要求，即表层套管下深700m 。

表层套管水泥返至地面。

4.本井采用in 78598313⨯⨯井身结构。

表层套管用444.5mm(in 2117）钻头，钻至井深705m ，339.7mm(in 8331)套管下至井深704m,水泥返至地面。

中间套管用311.1mm （in 4112）钻头，钻至井深1505m ，244.5mm(859in)套管下至井深1502m,水泥返至井深500m 。

油层套管用215.9mm （in 218）钻头，钻至井深3265m ，139.7（215in ）mm 套管下至井深3265m,水泥返至井深2265m 。

将井身结构设计数据填入表A-3。

表A-3井身结构设计结果二、固井工程设计1.套管强度设计（1）表层套管下深704m ，选用K-55，壁厚9.65mm 套管，不必进行强度设计。

（2）中间套管设计（244.5mm ） 设计数据: 下入深度 1502m钻井液密度ρm =1.12+0.024=1.144g/cm ³，抗外挤安全系数Sc=1.05, 抗拉安全系数St=1.80, 抗内压安全系数Si=1.10 设计方法:采用等安全系数法 计算井口最大内压力P siHG P ρ-410-1.115bi si eP ⨯=MPa P bi 53.16150512.100981.0=⨯⨯=07.1553.16150555.010115.14==⨯⨯⨯--eP si Mpa设计内压力MPa S P P i si iD 577.1610.107.15=⨯==因此，抗内压强度小于16.577Mpa 的套管均不能选用。

确定下部第一套管，设计挤压强度为MPa P C 70.1705.11502144.100981.01=⨯⨯⨯=由表查得J-55,壁厚10.03mm 套管： Pc=17.72Mpa , Pi=27.23Mpa PT=2313.1kN , q=583.8N/mdi=224.4mm ， 长圆螺纹。

051.11502144.100981.072.1711=⨯⨯==o C c P P S >1.05 81.107.1524.271==i S >1.10第二段选用J-55，壁厚8.94mm 套管。

P c =13.93Mpa , P i =24.27Mpa P T =2015kN , q=525.4N/m di=226.6mm ， 长圆螺纹。

许可下入深度: m H 118205.1144.100981.093.131=⨯⨯=第一段套管下入长度 L 1=1502-1182=320m 校核第一段套管抗拉强度KN T Z 59.159)85.7144.11(8.5833201=-⨯= 50.1459.1591.23131==T S >1.8第二段套管下入长度L 2=1502-320=1182m由于第二段套管穿过了水泥封固面，故应进行双轴应力校核。

先计算在水泥面处套管在双轴应力作用下的实际抗挤强度。

所受拉力载荷：KNT Z 70.46510)85.7144.11()5001182(4.52559.15932=⨯-⨯-⨯+=-186.08.250870.46512==S Z T T 则查表894.0'=K 实际抗挤强度MPa P CC 45.1293.13894.02=⨯=抗挤安全系数 05.122.2500144.100981.045.122>=⨯⨯=C S水泥面处实际抗挤强度满足要求。

对第二段套管底端进行双轴应力校核。

kNT Z 17.30310854.03204.52559.1593'2=⨯⨯⨯+=-121.08.250817.30322'==S Z T T 查表得K ’=0.934'2CC P =0.934×13.93=13.01MPa981.01182144.100981.001.132'=⨯⨯=C S第二段不满足要求，故延伸第一段套管向上100m 。

即mL 420'1= KN T Z 04.34810854.04204.52559.1593''2=⨯⨯⨯+=-138.08.250804.3482''2==S Z T T 查表得K ’=0.924P ‘’cc2=0.924×13.93=12.87MPa05.106.11082144.100981.087.123>=⨯⨯=C S所以第一段套管下入长度L 1=420m 抗拉安全系数 80.177.304.3481.23132>==T S抗内压安全系数 10.181.107.1523.272>==i S第二段套管下入井深06.1,10822==C S m H ，校核该段套管顶部截面（井口）的抗拉强度10.141.210854.0)4201502(4.52504.348201533>=⨯⨯-⨯+=-T S 10.161.107.1527.243>==i S以上计算结果列入表A-4。

表A-4 中间套管设计结果油层套管设计（139.7mm ） 设计数据: 下入深度 3265m钻井液密度 ρm =ρP +S b =1.23+0.024=1.254 g/cm 3 ，抗外挤安全系数Sc=1.10, 抗拉安全系数St=1.80, 抗内压安全系数Si=1.10 设计方法:等安全系数法 计算井口最大内压力PsiHG P ρ-410-1.115bi si eP ⨯=MPa P bi 40.39326523.100981.0=⨯⨯=pa 32.2539.40=P e3265*0.55*10*-1.115si -4M =设计内压力 pa 48.3510.125.32M P iD =⨯= 因此，抗内压强度小于35.48的套管均不能选用。

确定下部第一套管，设计挤压强度为MPa P c 18.4410.13265254.100981.01=⨯⨯⨯= 由表查得N-80 壁厚9.17mm 套管： Pc=60.88Mpa , Pi=63.36Mpa P T =1903.8kN , q=291.9N/m di=121.4mm ， 长圆螺纹。

10.151.13262254.100981.088.6011>=⨯⨯==o c c P P S 10.196.125.3236.631>==i S校核第一段套管抗拉强度kN T 800.810）7.851.254-1（291.932653-z 1=⨯⨯⨯=8.1377.28.8008.19031>==T S以上计算结果列入表A-5中。

表A-5 油层套管设计结果三、注水泥浆设计（1）表层套管设计数据：套管下入长度 Ls=704m,水泥塞高度h o =10m ，水泥浆返深：地面，钻井液性能3044.1cm g m =ρ，n=0.52，n s a 691.0⋅=P K 。

水泥浆性能3x g 85.1=ρ，s a 02.0⋅=P η，a 15o P =τ。

水泥浆附加量70%，钻井液压缩系数03.1k p =。

计算井径按钻头直径444.5mm 。

水泥用量N⨯-⨯=-)0.345.44(10785.02241V 704=45.55m ³ 32420.806m 1032.0410785.0V =⨯⨯⨯=- 附加30%，3391.13%30)806.055.45(m V =⨯+=水泥浆密度3x cm g 85.1=ρ时，每袋水泥（50kg ）配水泥浆0.04015m 3/袋（40.15升/袋），则袋150104015.091.13806.055.45=++=N用水量V W （水灰比m=0.5）V W =1501×50×0.5/1000=37.53m 3 替钻井液Vm325852.57)310704(04.3203.11085.7m V m =+-⨯⨯⨯⨯=- 替钻井液终泵压MPa P E 57.500981.0704)044.185.1(=⨯⨯-= 设计结果见表A-6中。

（2）中间套管 设计数据：设计井深H=1505m,水泥塞高度h o =20m ，套管下入长度Ls=1502m ，水泥返深500m ，水泥附加量30%，钻井液压缩系数03.1k p =，计算井径按钻头直径311.1mm 。