H1
13.93 1182 m 0.00981 1.144 1.05
第一段套管下入长度 L1=1502-1182=320m 校核第一段套管抗拉强度
TZ 1 320 583 .8(1
1.144 ) 159 .59KN 7.85
ST 1
2313 .1 14.50 >1.8 159 .59
SC 3
12.87 1.06 1.05 0.00981 1.144 1082
所以第一段套管下入长度 L1=420m 抗拉安全系数
ST 2
2313 .1 3.77 1.80 348 .04 27.23 1.81 1.10 15.07
抗内压安全系数 S i 2
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 ρ pmax=1.23g/cm³，则设计地层破裂压力当量 密度为：ρ fD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026. 试取 H1=1500m，则 ρ fD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm³,
Psi Pbi e-1.11510
-4
G H
Pbi 0.00981 1.23 3265 39.40MPa
Psi = 39.40
e
15 * 10 -4 * 0.55 * 3265
32.25 Mpa
设计内压力 PiD 32.25 1.10 35.48Mpa 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
0.02Pa s ， o 15Pa 。水泥浆附加量 70%，钻井液压缩系数 k p 1.03 。计算井径按
' L1 420m
第二段不满足要求，故延伸第一段套管向上 100m。即
3 TZ'' 348.04KN 2 159.59 525.4 420 0.854 10
TZ'' 348 .04 2 0.138 TS 2 2508 .8
查表得 K’=0.924 P‘’cc2=0.924×13.93=12.87MPa
第二段套管下入长度 2=1502-320=1182m L 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：
TZ 2 159 .59 525 .4 (1182 500) (1
1.144 ) 10 3 465 .70KN 7.85
TZ 2 465.70 0.186 TS 1 2508 .8
则查表
K ' 0.894
实际抗挤强度
PCC 2 0.894 13.93 12.45MPa
12.45 2.22 1.05 0.00981 1.144 500
抗挤安全系数 S C 2
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。
以上计算结果列入表 A-4。 表 A-4 中间套管设计结果
序号 2 1
井段 m 0～1082 1082～1502
段长 m 1082 420
壁厚 mm 8.94 10.03
钢级 J-55 J-55
螺纹类 型
重力 kN 段重 188.45 累重 348.04 159.59 抗拉 ST 2.41 3.77
表 A-1 钻井工程课程设计任务书
一、地质概况 29：
井别： 探井
井位坐标 地理位置 构造位置 测线位置 钻探目的 完钻原则 完井方法 层位代 号 A B C D E F G H I J 底界深度 （M） 320 480 1150 1472 1755 2170 2700 3089 3150 3245 表层，未胶结 砾岩夹泥岩 砂砾岩 砂质泥岩 泥岩、泥岩砂岩互层 页岩、泥岩 砂岩 泥岩、泥岩砂岩互层 泥岩 砂岩 渗漏 防斜 防斜 防斜 防蹋 防斜、防塌 防漏 防斜 防塌 防喷 1.23 1.23 1.32 1.36 1.43 1.57 1.71 1.90 2.32 1.0 1.02 1.02 1.09 1.12 1.12 1.18 1.21 1.22 1.23 进一步了解构造情况 钻穿 J 层 射孔完井 主要岩性描述 故障提示 ρf ρP
第二段套管下入井深 H 2 1082 m ,SC 1.06 ，校核该段套管顶部截面（井口）的抗拉强 度
ST 3
2015 2.41 1.10 348 .04 525 .4 (1502 420) 0.854 10 3
Si 3
24.27 1.61 1.10 15.07
ρ f1400=1.36 g/cm³ >ρ fD 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。 Δ PN=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。 Δ pa=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
Sk=0.023 g/cm³。由公式 ρ fD=1.12+0.024+1500/D1×0.023+0.026 试取 700m 得 ρ fD=1.22 g/cm³
由图 A-1 得 ρ f700 =1.23 g/cm³ ρ f700 –ρ fD=1.23-1.22=0.01<(0.024~0.048) g/cm³ 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 13 3 9 5 7in 井身结构。 8 8 表层套管用 444.5mm( 17 1 in ）钻头，钻至井深 705m，339.7mm(13 3 in )套管下至 2 8 井深 704m,水泥返至地面。 中间套管用 311.1mm（ 12 1 in ）钻头，钻至井深 1505m，244.5mm( 9 5 in)套管下至 4 8 井深 1502m,水泥返至井深 500m。 油层套管用 215.9mm（ 8 1 in ）钻头，钻至井深 3265m，139.7（ 5 1 in）mm 套管 2 2 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 序号 表层 中间套管 油层套管 井段，m 0～705 705～1505 1505～3265 钻头尺寸，mm 套管尺寸，mm 水泥返深，m 444.5 311.1 215.9 339.7 244.5 139.7 地面 500 2265
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
PC 1 0.00981 1.144 1502 1.05 17.70MPa
由表查得 J-55,壁厚 10.03mm 套管： Pc=17.72Mpa , PT=2313.1kN , Pi=27.23Mpa q=583.8N/m
Psi Pbi e
-1.11510- 4 G H
Pbi 0.00981 1.12 1505 16.53MPa
Psi 16.53e
设计内压力 PiD
1.115 104 0.55 1505
15.07 Mpa
Psi Si 15.07 1.10 16.577MPa
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ρ m=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 Psi
安全系数 抗挤 Sc 1.07 1.051 抗内压 Si 1.61 1.81
长圆螺 纹
159.59
油层套管设计（139.7mm） 设计数据: 下入深度 3265m
钻井液密度 ρ m=ρ P+Sb =1.23+0.024=1.254 g/cm3 ， 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 Psi
井号：
设计井深：3265m 目的层：
当量密度为：g/cm3 表 A-2 设计系数
名称 数值 备注 Sw g/cm3 0.024 Sg g/cm3 0.021 Sf g/cm3 0.026 Sk g/cm3 0.023 Δ PN MPa 14 Δ Pa MPa 20
石工专业 石工（卓越班）1201 班
S i1