1表A-1 钻井工程课程设计任务书2一、地质概况29：3井别：探井井号：设计井深：3265m 目的层：4当量密度为：g/cm3表 A-2设计系数567石工专业石工（卓越班）1201班学生姓名：木合来提.木哈西8910图 A-1 地层压力和破裂压力11121314一．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。

1516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17量密度为：ρfD=1.23+0.024+3245/H1×0.023+0.026.18试取H1=1500m，则ρfD=1.23+0.024+2.16×0.023+0.026=1.33 g/cm³,19ρf1400=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。

20验证中间套管下入深度初选点1500m是否有卡钻危险。

21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，22该井段内最小地层压力梯度当量密度为1.0 g/cm³。

23ΔPN=0.00981×(1.10+0.024-1.0)×320=0.389<11MPa24所以中间套管下入井深1500m无卡套管危险。

25水泥返至井深500m。

262.油层套管下入J层13-30m，即H2=3265m。

27校核油层套管下至井深3265m是否卡套管。

28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29为1.12g/cm³，故该井段的最小地层压力的最大深度为2170m。

30Δpa=0.00981×（1.23+0.024-1.12）×2170=2.85Mpa<20 Mpa31所以油层套管下至井深3265m无卡套管危险。

32水泥返至井深2265m。

3.表层套管下入深度。

33中间套管下入井深1500处，地层压力梯度当量密度为1.12 g/cm ³，给定溢流数值34S k =0.023 g/cm ³。

由公式ρfD=1.12+0.024+1500/D1×0.023+0.026 35试取700m 得ρfD =1.22 g/cm ³ 36由图A-1得ρf 700 =1.23 g/cm ³ 37ρf 700 –ρfD =1.23-1.22=0.01<(0.024~0.048) g/cm ³ 38满足要求，即表层套管下深700m 。

39表层套管水泥返至地面。

404.本井采用in 78598313⨯⨯井身结构。

41 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42 深704m,水泥返至地面。

43 中间套管用311.1mm （in 4112）钻头，钻至井深1505m ，244.5mm(859in)套管下至井44 深1502m,水泥返至井深500m 。

45 油层套管用215.9mm （in 218）钻头，钻至井深3265m ，139.7（215in ）mm 套管下46 至井深3265m,水泥返至井深2265m 。

47 将井身结构设计数据填入表A-3。

48 表A-3井身结构设计结果 495051二、固井工程设计52531.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。

5455（2）中间套管设计（244.5mm）56设计数据:下入深度 1502m5758钻井液密度ρm=1.12+0.024=1.144g/cm³，抗外挤安全系数Sc=1.05, 抗拉安全系数59St=1.80, 抗内压安全系数Si=1.1060设计方法:采用等安全系数法61计算井口最大内压力PsiH G P ρ-410-1.115bi si e P ⨯= 62MPa P bi 53.16150512.100981.0=⨯⨯=63 07.1553.16150555.010115.14==⨯⨯⨯--eP si Mpa 64 设计内压力 MPa S P P i si iD 577.1610.107.15=⨯== 65因此，抗内压强度小于16.577Mpa 的套管均不能选用。

66确定下部第一套管，设计挤压强度为 67MPa P C 70.1705.11502144.100981.01=⨯⨯⨯= 68由表查得J-55,壁厚10.03mm 套管： 69Pc=17.72Mpa , Pi=27.23Mpa 70PT=2313.1kN , q=583.8N/m 71di=224.4mm ， 长圆螺纹。

72 051.11502144.100981.072.1711=⨯⨯==o C c P P S >1.05 73 81.107.1524.271==i S >1.10 74 第二段选用J-55，壁厚8.94mm 套管。

75P c =13.93Mpa , P i =24.27Mpa76P T =2015kN , q=525.4N/m 77di=226.6mm ， 长圆螺纹。

78许可下入深度:79 m H 118205.1144.100981.093.131=⨯⨯= 80 第一段套管下入长度 81L1=1502-1182=320m 82校核第一段套管抗拉强度83 KN T Z 59.159)85.7144.11(8.5833201=-⨯= 84 50.1459.1591.23131==T S >1.8 85 第二段套管下入长度 86L2=1502-320=1182m 87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88在双轴应力作用下的实际抗挤强度。

89所受拉力载荷：90 KN T Z 70.46510)85.7144.11()5001182(4.52559.15932=⨯-⨯-⨯+=-91186.08.250870.46512==S Z T T 92 则查表894.0'=K 93 实际抗挤强度 MPa P CC 45.1293.13894.02=⨯=94 抗挤安全系数 05.122.2500144.100981.045.122>=⨯⨯=C S 95 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。

96 kN T Z 17.30310854.03204.52559.1593'2=⨯⨯⨯+=-97121.08.250817.30322'==S Z T T 98 查表得K ’=0.93499 '2CC P =0.934×13.93=13.01MPa 100981.01182144.100981.001.132'=⨯⨯=C S 101 第二段不满足要求，故延伸第一段套管向上100m 。

即m L 420'1= 102KN T Z 04.34810854.04204.52559.1593''2=⨯⨯⨯+=- 103138.08.250804.3482''2==S Z T T 104 查表得K ’=0.924 105P‘’cc2=0.924×13.93=12.87MPa106 05.106.11082144.100981.087.123>=⨯⨯=C S107所以第一段套管下入长度L1=420m108 抗拉安全系数 80.177.304.3481.23132>==T S109抗内压安全系数 10.181.107.1523.272>==i S110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111 强度11210.141.210854.0)4201502(4.52504.348201533>=⨯⨯-⨯+=-T S 11310.161.107.1527.243>==i S114以上计算结果列入表A-4。

115 表A-4 中间套管设计结果116117 油层套管设计（139.7mm ） 118 设计数据: 119 下入深度 3265m120 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121 安全系数St=1.80, 抗内压安全系数Si=1.10 122 设计方法:等安全系数法 123 计算井口最大内压力Psi124HG P ρ-410-1.115bi si eP ⨯=125 MPa P bi 40.39326523.100981.0=⨯⨯=126 pa 32.2539.40=P e3265*0.55*10*-1.115si -4M =127 设计内压力 pa 48.3510.125.32M P iD =⨯=128因此，抗内压强度小于35.48的套管均不能选用。

129 确定下部第一套管，设计挤压强度为130 MPa P c 18.4410.13265254.100981.01=⨯⨯⨯= 131 由表查得N-80 壁厚9.17mm 套管： 132 Pc=60.88Mpa , Pi=63.36Mpa 133 P T =1903.8kN , q=291.9N/m 134 di=121.4mm ， 长圆螺纹。

13510.151.13262254.100981.088.6011>=⨯⨯==o c c P P S 13610.196.125.3236.631>==i S137校核第一段套管抗拉强度138 kN T 800.810）7.851.254-1（291.932653-z 1=⨯⨯⨯= 1398.1377.28.8008.19031>==T S140以上计算结果列入表A-5中。

141 表A-5 油层套管设计结果142三、注水泥浆设计 143 （1）表层套管144 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145 能3044.1cm g m =ρ，n=0.52，n s a 691.0⋅=P K 。

水泥浆性能3x cm g 85.1=ρ，146 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147 钻头直径444.5mm 。

148 水泥用量N149 ⨯-⨯=-)0.345.44(10785.02241V 704=45.55m ³ 150 32420.806m 1032.0410785.0V =⨯⨯⨯=- 151附加30%，3391.13%30)806.055.45(m V =⨯+=152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/153 袋），则154袋150104015.091.13806.055.45=++=N155 用水量V W （水灰比m=0.5）V W =1501×50×0.5/1000=37.53m 3 156 替钻井液Vm157325852.57)310704(04.3203.11085.7m V m =+-⨯⨯⨯⨯=- 158 替钻井液终泵压MPa P E 57.500981.0704)044.185.1(=⨯⨯-= 159 设计结果见表A-6中。