《钻井工程》课程设计
一、课程安排:
学期结束时请按照课程设计要求完成课程设计作业。
可以手写，也可以打印。
二、课程内容与要求
1 掌握钻井与完井工程设计流程和设计规范、格式；
2 掌握井身结构的设计方法；
3 掌握钻井工具的选用及钻井参数的设计计算；
4掌握固井工程设计方法，包括套管柱强度设计、注水泥设计等；
三、考核方式及成绩评定
课程设计的成绩为百分制，课程考核标准组成：
1．格式、规范10分
评分依据：工程设计规范
评分标准：10＊符合程度％
2．设计的依据与原则准确性30分
评分依据：工程设计依据与原则
评分标准：30＊符合程度％
3 . 过程的参数选择的合理性和计算过程的可靠性30分
评分依据：参数符合工程实际;计算过程可靠
评分标准：30＊符合程度％
4. 结果准确性30分
5. 上交时间：4月1号，过期不收。
《钻井工程》课程设计
绪论
钻井设计包括地质设计和钻井与完井工程设计。
《钻井与完井工程设计》主要是指钻井工程师得到地质设计后，如何以地质设计为依据，完成一口井的综合、合理的钻井与完井工程设计。
钻井与完井工程是一个多学科、多工种的大系统工程。
钻井与完井工程设计是以现代钻井工艺理论为准则，采用新的研究成果，以现代计算技术用最优化科学理论去设计和规划钻完井工程中的工艺技术及实施措施。
钻井与完井工程设计是完成地质钻探目的、开发油气层、保证钻井与完井工程质量、保护油气资源、保护环境，实现安全、优质、高速和经济钻井的重要程序，是钻井与完井工程施工的指南和技术依据。
钻井公司将根据钻井与完井工程设计的内容和要求组织施工和技术协作，并按照设计进行单井预算和决算。
钻井队必须遵循钻井与完井工程设计施工，不能随意变动，如因井下情况变化，原设计确需变更时，必须提交公司主管单位重新讨论研究。
钻井与完井工程设计的科学性，先进性关系到一口井钻井工程和完井工程的成败和效益。
科学钻井水平的提高依靠钻井与完井工程设计水平的提高。
钻井与完井工程设计的任务和内容
钻井与完井工程设计的任务是根据地质部门提供的地质设计书内容，进行一口井施工工程参数及技术措施设计，并给出钻井进度预测和成本预算。
钻井与完井工程设计内容包括：
一、井身结构设计；
二、固井工程设计：
1．套管柱强度设计；
2．套管柱管串结构及扶正器安放；
3．水泥及水泥浆设计；
4．注水泥浆及流变学设计；
三、钻柱组合和强度设计；
四、钻机选择；
五、钻进参数设计：
1．机械破岩参数；
2．钻井液体系及性能；
3．水力参数；
4．下部防斜钻具结构；
六、油气井压力控制设计；
七、完井工程设计（钻开生产层、完井井底结构、完井井底装置）；
八、钻前工程设计；
九、环境保护要求；
十、各次开钻或分段施工的特殊点要求；
十一、材料及成本预算；
十二、技术经济指标及钻井进度计划。
钻井与完井工程设计基本原则
钻井设计应遵循以下基本原则：
⑴钻井设计的基本内容应包括地质设计、工程设计、施工进度计划及费用预算四个部分。
暂时应按石油工业部标准SY5333—88《钻井设计格式》的规定认真进行设计。
⑵地质设计应明确提出设计依据、钻探目的、设计井深、目的层，完钻层位及原则、完井方法、取资料要求、井身质量、油层套管尺寸及强度要求、阻流环位置及固井水泥上返高度等要求。
水平位移要求严的直井，要考虑钻井的难度和钻井综合成本。
⑶地质设计应为钻井与完井工程设计提供全井地层孔隙压力梯度曲线、破裂压力梯度曲线、邻区邻井资料、试油压力资料、设计地层、油气水及岩性矿物、物性、设计地质剖面、地层倾角及故障提示等资料。
新区探井应按科学打探井技术规定，提供五种必需的地质图件(设计井位区域构造及地理位置图、主要目的层的局部构造井位图、过井“十字”地震时间剖面图、过井地质解释横剖面图、设计柱状剖面图)。
开发井应提供区块压力等高线图及500m 井距以内注水井位图和注水压力曲线图。
⑷钻井与完井工程设计必须以地质设计为依据。
钻井设计要有利于取全取准各项地质工程资料；要有利于发现油气层，保护油气层，充分发挥每个产层的生产能力；要保证油气井眼轨迹符合勘探开发的要求；油水井的完井质量应满足油田各种作业的要求，保证油气井长期开采的需要；要充分体现采用本地区和国内外钻井先进技术。
保证安全、优质、快速钻井、实现最佳的技术经济效益。
⑸钻井与完井工程设计应根据地质设计的钻探深度和工程施工的最大负荷，合理地选择钻机装备。
选用的钻机负荷不得超过钻机最大额定负荷能力的80％。
⑹钻井与完井工程设计应根据地质设计提供的地层孔隙压力梯度曲线及地层破裂压力梯度曲线或邻井邻区试油压力资料，设计钻井液密度、水泥浆密度和套管程序。
设计的钻井液密度附加值，油井为0.07一0.10g／cm3，气井为0.10～0.15g／cm3。
此附加值也适用于调整井。
对设计钻探多套压力层系的探井，应采用多层套管程序，以利于保护油气层、钻杆中途测试和安全钻井。
⑺调整井钻井与完井工程设计应考虑新钻井的套管防断、防挤毁问题。
上述问题在未取得成熟经验前，应组织有关各方，积极研究套管防断、防挤毁技术，创造条件逐步满足油田开发调整井的需要。
⑻探井应开展随钻压力监测。
如d c指数压力监测方法等。
若随钻压力监测值与地质设计提供的地层孔隙压力梯度不符，应以随钻压力监测值及时调整钻井液密度，但应报地质设计审批部门备案。
⑼费用预算和施工进度计划应建立在本地区切实可靠的定额基础上。
每隔两、三年进行一次定额指标的修订与核算。
⑽环境保护是我国的基本国策。
钻井与完井工程设计应包括钻井井场环境保护要求和装备。
钻井与完井工程设计程序框图
钻井工程与完井工程设计基础数据
基础数据：
1．地质概况：见后附设计样例表A－1。
2．设计井深：见任务书（m）
3．地层压力和破裂压力剖面：根据图A－1，地层压力梯度的当量钻井液密度由1.00g/cm3变为1.10g/cm3的井深按以下规律取值：
4．设计系数：见表A-2和表A-3，其他数据查《钻井手册》（甲方）和参考书。
5．水力参数设计数据见表A-4。
6．钻柱设计数据见参数书2。
7．完井方式：先期裸眼完井，Ø177.8mm(7”)生产套管。
参考书：
1．周开吉，郝俊芳.钻井工程设计[M]. 东营：石油大学出版社，1996 2．陈庭根，管志川.钻井工程理论与技术[M]. 东营：石油大学出版社，2000 3．《钻井手册》（甲方）[M]. 北京：石油工业出版社，1990
附：现场钻井工程设计书样式
地质设计（签字）日期工程设计（签字）日期地质审核意见：
（签字）日期地质审批意见：
（签字）日期工程审批意见：
（签字）日期工程批准意见
（签字）日期
设计大纲（目录）
一、地质设计摘要
二、井身结构设计
三、固井工程设计
四、钻柱设计
五、钻井设备选择
六、钻井液设计
七、钻进参数设计
八、下部钻具组合设计
九、油气井控制
十、各次开钻或分井段施工重点要求
十一、地层压力监测要求
十二、地层漏失试验
十三、油气层保护
十四、完井井口装置
十五、环保要求
十六、钻井进度计划
十七、成本预算
一、地质概况
二、井身结构设计
钻探目的层为J Q灰岩地层，确定完井方法为先期裸眼完井。
油气套管下入
Q
J 层3－5m。
根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐岩，高压水层等复杂地层影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图A－1）进行。
图A-1 地层压力和破裂压力
设计系数见表A-2。
表A-2 井深结构设计有关系数
表A-4 水力参数设计数据
1 泥浆泵型号与性能
3NB1000钻井泥浆泵（两台，可仅用一台）
2 钻井液性能其它参数
地面泵压不超过20Mpa
Kg=1.07*103 Mpa S8.1L8.1
环空返速不低于0.7m/s，不高于1.2m/s
钻井液塑性粘度0.0047pa.S。