1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计年月日课 程 题 目 学 院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 东北石油大学课程设计任务书课程题目专业 姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等：1、设计主要内容：根据已有的基础数据，利用所学的专业知识，完成一口井的钻井工程相关参数的计算，最终确定出钻井、完井技术措施。主要包括井身结构、钻具组合、钻井液、钻井参数设计和完井设计。2、设计要求：要求学生选择一口井的基础数据，在教师的指导下独立地完成设计任务，最终以设计报告的形式完成专题设计，设计报告的具体内容如下：（1） 井身结构设计；（2）套管强度设计；（3）钻柱设计；（4）钻井液设计；（5） 钻井水
2、力参数设计；（6）注水泥设计；（7）设计结果；（8）参考文献；设计报告采用统一格式打印，要求图表清晰、语言流畅、书写规范、论据充分、说服力强，达到工程设计的基本要求。3、主要参考资料：王常斌等， 石油工程设计 ，东北石油大学校内自编教材陈涛平等， 石油工程 ，石油工业出版社，2000钻井手册（甲方） 编写组， 钻井手册 ，石油工程出版社，1990完成期限指导教师专业负责人东北石油大学本科生课程设计年月日前 言钻井工程设计是石油工程的一个重要部分，是确保油气钻井工程顺利实施和质量控制的重要保证，是钻井施工作业必须遵循的原则，是组织钻井生产和技术协作的基础，是搞好单井预算和决算的唯一依据。钻井设计
3、的科学性、先进性关系到一口井作业的成败和效益。科学钻井水平的提高，在一定程度上依靠钻井设计水平的提高。设计应在充分分析有关地质和工程资料的基础上，遵循国家及当地政府有关法律、法规和要求，按照安全、快速、优质和高效的原则进行，并且必须以保证实施地质任务为前提。主要目的层段的设计必须体现有利于发现与保护油气层，非目的层段的设计主要考虑满足钻井工程施工作业和降低成本的需要。本设计的主要内容包括：1、井身结构设计及井身质量要求：原则是能有效地保护油气层，使不同地层压力梯度的油气层不受钻井液污染损坏；应避免漏、喷、塌、卡等复杂情况发生，为全井顺利钻进创造条件，使钻井周期最短；钻下部高压地层时所用的较高密
4、度钻井液产生的液柱压力，不致压裂上一层管鞋处薄弱的裸露地层；下套管过程中，井内钻井液柱压力之间的压差不致产生压差卡套管等严重事故以及强度的校核。2、套管强度设计；3、钻柱设计：给钻头加压时下部钻柱是否会压弯，选用足够的钻铤以防钻杆受压变形；4、钻井液体系；5、水力参数设计；6，注水泥设计，钻井施工进度计划等几个方面的基本设计内容。目录第 1 章设计资料的收集 11.1 预设计井基本参数 11.2 邻井基本参数 1第 2 章井身结构设计 42.1 钻井液压力体系 42.2 井身结构的设计 52.3 井身结构设计结果 6第 3 章套管柱强度设计 73.1 油层套管柱设计 73.2 表层套管柱设计
5、103.3 套管柱设计结果 11第 4 章钻柱设计 124.1 钻铤的设计 124.2 钻铤及钻杆长度的计算 124.3 钻柱设计结果 17第 5 章钻井液设计 185.1 钻井液的计算公式 185.2 钻井液密度转换 185.3 钻井液设计 195.4 钻井液设计结果 20第 6 章钻井水力参数的设计 216.1 泵的选择 216.2 泵的各种参数计算 226.3 泵的设计结果 29第 7 章注水泥设计 307.1 水泥浆的用量 307.2 所需干泥灰、清水的用量 317.3 顶替时间的计算 337.4 防凝时间的计算 347.5 注水泥设计结果 35第 8 章设计结果 36参考文献 38东
6、北石油大学本科生课程设计1第 1 章设计资料的收集1.1 预设计井基本参数井 号 SJ0076 井 别 预探井 坐 标 2166912324,5114900 设计井深 2100 井口海拔 144 目的层位 P,F,Y 完井层位 泉三段 地理位置 升南、宋芳屯 构造位置 松辽盆地三肇凹陷升平向斜 设计依据 1. 设计依据 （1）大庆石油管理局勘探部 1992 年第 73 期勘探方案审定纪要 （2）本区标准层构造图。 （3）邻井资料 2. 钻探目的 评价本区油层情况 1.2 邻井基本参数1井身结构井号 项目 钻头尺寸(mm) 下深(m) 套管尺寸(mm) 泥浆密度(g/cm 3) 井深 芳 29
7、油层 215 2125 139 1.051.25 21302地层压力井号 井段（m） 地层压力(g/cm 3) 破裂压力(g/cm 3) 芳 29 0123 .9 1.6芳 29 123300 .95 1.6芳 29 300500 .91 1.6芳 29 500700 .93 1.6芳 29 7001000 .98 1.6芳 29 10001400 1 1.62芳 29 14001800 1.03 1.63芳 29 18002130 1.05 1.653钻具组合井号 井段（m） 钻头外径(mm) 密度(g/cm 3) 钻具组合 芳 29 0-123 444 1.05-1.2 178751592
8、6芳 29 123-2130 215 1.05-1.25 214 稳定器1782214 稳定器1789214 稳定器178 减震器17818214 稳定器1789015926芳 29 1495-1505 215 1.05-1.25 178 取芯筒1787515926芳 29 1847-1872 215 1.05-1.25 178 取芯筒1787515926东北石油大学本科生课程设计2芳 29 2047-2077 215 1.05-1.25 178 取芯筒17875159264钻井液性能井号 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
9、度smP屈服值(Pa) N 值 K 值 失水(API) 芳 29 明 2 段-第四系 0-123 膨润土 混浆 1.05-1.2 22-40 0-0 0-0 - - - - -芳 29 嫩 3 段-明 2 段 123-1000 两性复合离子钻井液 1.05-1.2 22-35 8-9 1.5-2.5 8-18 4-9 .65-.75 .1-.3 1-5芳 29 泉 3 段-嫩 3 段 1000-2130 两性复合离子钻井液 1.2-1.25 30-45 8-9 2.5-3 15-28 7-14 .55-.65 .3-.6 1-55水力参数井号 钻头尺寸(mm) 井段(m) 泵压(MPa) 钻头
10、压降(MPa) 环空压降(MPa) 冲击力(kN) 喷射速度(m/s) 钻头水功率（kW）比水功率(%) 上返速度(m/s) 功率利用率(%) 芳 29 444 0-123 7.92 7.05 .87 6.01 104 325 2 .34 89.07芳 29 215 123-1000 13.43 10.31 3.12 7.58 126 495 13 2.13 76.77芳 29 215 1000-1495 10.77 8.3 2.47 4.35 113 254 7 1.36 77.04芳 29 215 1505-1847 18.01 15.43 2.59 5.3 151 414 11 1.19
11、 85.64芳 29 215 1872-2047 14.91 12.1 2.81 4.69 134 325 8 1.19 81.15芳 29 215 2077-2130 15.01 12.1 2.91 4.69 134 325 8 1.19 80.64芳 29 215 1495-1505 0 0 芳 29 215 1847-1872 0 0 芳 29 215 2047-2077 0 0 东北石油大学本科生课程设计36钻井参数井号 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/cm3) 芳 29 0-123 444 X3
12、A 江汉 14+14+14 30-40 65-70 45-48 1.05-1.2芳 29 123-1000 215 3B 大庆 13+13+13 160-180 195-200 48-50 1.05-1.2芳 29 1000-1495 215 PM210 钻一机厂 10+10+9+9 50-80 195-200 28-32 1.15-1.2芳 29 1505-1847 215 J22 江汉 12.7+8.7 160-180 65-70 24-28 1.2-1.25芳 29 1872-2047 215 J22 江汉 12.7+10.3 160-180 65-70 24-28 1.2-1.25芳
13、29 2077-2130 215 J22 江汉 12.7+10.3 160-180 65-70 24-28 1.2-1.25芳 29 1495-1505 215 RC-475 川 克 50-80 65-70 35-40 1.15-1.2芳 29 1847-1872 215 RC-475 川 克 50-80 65-70 35-40 1.2-1.25芳 29 2047-2077 215 RC-475 川 克 50-80 65-70 35-40 1.2-1.257.套管柱设计参数井号 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
14、数 抗挤系 数 芳 29 常规 表层 0-120 339 J-55 9.73 120 9.65 9.73 23.95 5.52芳 29 常规 油层 0-210 139 J-55 5.31 210 7.72 48.53 2.31 10.24芳 29 常规 油层 210-1380 139 J-55 24.37 1170 6.2 43.22 1.8 1.14芳 29 常规 油层 1380-2125 139 J-55 18.85 745 7.72 18.85 5.94 1.38.注水泥设计参数井号 套管层 位固井前密度要求(g/cm3) 上返深度(m) 水泥塞面深度(m) 水泥浆密度(g/cm3) 漏
15、失量(m3) 水泥品种标号注水泥量(袋) 外加剂品种外加剂量(kg) 芳 29 表层 1.2 0 1.85-1.9 0 A 级 486 0芳 29 油层 1.25 1338 1.9-1.92 0 G 级 768 0东北石油大学本科生课程设计4第 2 章井身结构设计2.1 钻井液压力体系2.1.1 最大泥浆密度（2-1）bpmaaxSx式中： 为某层套管钻进井段中所用最大泥浆密度， ； 为该井段max 3g/cpmax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3/cb量密度，取 0.036 。3g/c发生井涌情况时（2-2）knipmaxfbpmaxfnk SHS式中： 为第 n
16、 层套管以下井段发生井涌时，在井内最大压力梯度作用下，fk上部地层不被压裂所应有的地层破裂压力梯度， ； 为第 n 层套3g/ci管下入深度初选点，m； 为压井时井内压力增高值的等效密度，取kS0.06 ； 为地层压裂安全增值，取 0.03 。3g/cf 3/cm2.1.2 校核各层套管下到初选点深度 时是否会发生压差卡套niH（2-3）3pmibpmaxrn 1081.9Sp式中： 为第 n 层套管钻进井段内实际的井内最大静止压差，MPa；r为该井段内最小地层孔隙压力梯度等效密度， ； 为该井pmi 3g/cmH段内最小地层孔隙压力梯度的最大深度，m； 为避免发生压差卡套Np的许用压差，取
17、12 MPa。东北石油大学本科生课程设计52.2 井身结构的设计2.2.1 套管层次与深度的确定根据邻井数据绘制地层压力与破裂压力剖面图，如下图所示。050010001500200025000.5 1 1.5 2当 量 钻 井 液 密 度 （ g/cm3）井深（m）破 裂 压 力 梯 度 地 层 压 力 梯 度 地层压力与地层破裂压力剖面图1.油层套管下入深度初选点 的确定2H由于井深为 2100 ，所以确定油层套管的下入为 2095 。mm2.表层套管下入深度初选点 的确定1试取 ，由邻井基本参数得： ，280i1H3pmaxcg05.1210pmaxH。m预计发生井涌时，由公式 2-2，并
18、将各值代入得： 3f1k cg56.10.2803.6.05. 东北石油大学本科生课程设计6根据邻井数据可知 280m 以下的最小破裂压力梯度为 ，因3fmincg6.1为 且相近，所以确定表层套管下入深度初选点为 。fmink1f 280H3.校核表层套管下入到初选点 280m 过程中是否会发生压差卡套管参考邻井基本参数得：在此井段 ， ，3pmaxcg95.03pmincg9.。123mH由公式 2-3 得： MPa103736128.93r1 p因为 ，所以不会发生压差卡套管，故表层套管的下入深度为 280m。N1rp4.校核油层套管下入到 2095m 过程中是否会发生压差卡套管参考邻井
19、基本参数得：在此井段 ， ，3pmaxcg05.13pmincg91.0。m50H由公式 2-3 得： MPa863.9.36581.932r p因为 ，所以不会发生压差卡套管，故油层套管的下入深度为N2rp2395m。2.3 井身结构设计结果查钻井手册（甲方） ，钻头与套管尺寸匹配结果如下表所示。井身结构设计表井号 项目 井深（m） 套管下深 （m） 套管外径 （mm） 钻头尺寸 （mm）SJ0076 表层 285 280 339.7 444.5SJ0076 油层 2100 2095 139.7 215.9东北石油大学本科生课程设计7第 3 章套管柱强度设计3.1 油层套管柱设计3.1.1
20、计算的相关公式1.某井段的最大外挤压力（3-1）3doc10gDp式中： 为该井段所用泥浆的最大密度， ； 为某段钢级的下深度，d/cmm。2.某段钢级套管的最大下入深度（3-2）3Ddn10gS式中： 为某段钢级套管抗外挤强度，MPa； 为最小抗外挤安全系数，取D1.125。3.套管浮力系数（3-3）sdB1K式中： 为某段所用钢材的密度，取 7.8 。s3g/cm4.安全系数抗拉安全系数： .81tS3.1.2 按抗外挤强度设计由下向上选择第一段套管由公式 3-1 可知最大外挤压力为 MPa69.2510298.510g331doc Dp而允许抗外挤强度为 .8.6DocSp东北石油大学本
21、科生课程设计8查钻井手册（甲方） 选择第一段套管表 3-1 第一段套管钢级选钢级外径（ mm）壁厚 （ mm）均重（N/m）抗拉强度（kN）抗挤强度（MPa）内径（ mm）s（ kN）J-55 139.7 7.72 248.1 1121 33.853 124.3 1214.43.1.3 确定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用长度1.查钻井手册（甲方） 选择第二段套管表 3-2 第二段套管钢级选择钢级外径（ mm）壁厚 （ mm）均重（N/m）抗拉强度（ kN）抗挤强度（MPa）内径（ mm）s（ kN）J-55 139.7 6.99 226.2 987.5 27.855 125.7 110
22、3.2由公式 3-2 可知第二段套管下入深度为 ，取 m6.20195.0981.257D。m204D则第一段套管使用长度为 ，因此套管根421L数为 ，实际取 。)(10.91根Ln根0n故第一段套管实际使用长度为 ，第二段套管实际下入深)m(91.1L度为 。204512 LD2.双轴应力校核套管实际所受的挤压力为 MPa574.20981.25gdt D查钻井手册（甲方） 可知a.30124.0.3974163S 故 65.52.3807st东北石油大学本科生课程设计9根据曲线可知 ，则 ，因此套管95.0szkN95.1064.12sz实际所受拉力为 。28.7.0.63Bz LqK故
23、 ，满足双轴应kN1064.95(kN)18.3.285.17sztz S力校核要求。3.1.4 确定第三段套管的下入深度和第二段套管的使用长度1.查钻井手册（甲方） 选择第三段套管表 3-3 第三段套管钢级选择钢级外径（ mm）壁厚 （ mm）均重（N/m）抗拉强度（kN）抗挤强度（MPa）内径（ mm）s（ kN）J-55 139.7 6.2 204.3 840.7 21.512 127.3 987.5由公式 3-2 可知第三段套管下入深度为 ，取 m3.1592.098.2513 D。m1502D则第二段套管使用长度为 ，因此套管根04432L数为 ，实际取 根。)(38.51.942根
24、Ln 56n故第二段套管实际使用长度为 ，第三段套管实际下)m(.091.2L入深度为 。46.50923 LD2.双轴应力校核套管实际所受挤压力为 MPa325.184.908.251g3dt D查钻井手册（甲方） 可知a.2371257.0.34163S东北石油大学本科生课程设计10故 0486.3.27918st根据曲线可知 ，则 ，因此套管实9.szkN9486.05987sz际所受拉力为 k084.125.78.102.6.50928.173Bz LqK故 ，满足双轴应力kN94kN4. sztz S校核要求。3.1.5 校核第三段套管及确定其使用长度1.使用长度的确定第三段套管使用
25、长度为 ，因此套管根数为m4.193DL，实际取 根。)(2.164.9.3根Ln 6n故第三段套管实际使用长度为 。)(4.192.43L2.抗拉强度校核第三段套管所受最大拉应力为 kN346.7029.18.75103.24.19084.Bz LqK而 ，满足抗拉强度要求。kN.6.3.7tz S3.2 表层套管柱设计由公式 3-1 可知，最大外挤压力为 MPa296.31028.910g3doc Dp而允许抗外挤强度为 7.5.6.ocS查钻井手册（甲方） 选择表层套管：东北石油大学本科生课程设计11表 3-4 表层套管钢级选择钢级 外径（ mm） 壁厚 （ mm） 均重（N/m） 抗拉
26、强度 （kN） 抗挤强度（MPa） 内径（ mm） s（ kN）H-40 339.7 8.38 700.5 1432.3 5.102 323 2406.5则表层套管的根数为 ，实际取 ，所以实际使根769.301.28n根30n用长度为 。m71.930L抗拉强度校表层套管所受最大拉应力为 kN964.158.72105.7283Bz LqK故 ，满足抗拉强度要求。kN96.964.15tz S3.3 套管柱设计结果表 3-5 套管柱设计参数表井号 套管类型 套管层位 井段（m） 钢级 外径（m ） 壁厚（mm ） 根数 长度（m ）SJ0076 常规 表层 0-285 H-40 339.7
27、8.38 30 280SJ0076 常规 油层 0-1494.4 J-55 139.7 6.2 164.2 1494.4SJ0076 常规 油层 1494.4-2004 J-55 139.7 6.99 56 509.6SJ0076 常规 油层 2004-2095 J-55 139.7 7.72 10 91东北石油大学本科生课程设计12第 4 章 钻柱设计4.1 钻铤的设计根据钻头直径选择钻铤外径，钻铤长度取决于选定的钻铤尺寸与所需钻铤重量。4.1.1 所需钻铤长度的计算公式（4-1） BcNKqSWL式中： 为设计最大钻压，kN； 为安全系数, 此取 ； 为钻井液W2.1NSBK浮力系数； 为
28、所需钻铤的长度, m； 为每次开钻所需钻铤单位长度重cLc量， ； 为每次开钻所需钻铤的根数，每根钻铤的长度 9.1m。Nn4.1.2 计算钻柱所受拉力的公式（4-2）BcKqLp式中： 为钻柱所受拉力，kN； 为钻铤长度, m； 为钻铤单位长度重量，pc； 为钻杆长度, m； 为钻杆单位长度重量， 。NLqmN（4-3）Lpgd外 挤式中 ： 为钻杆所受外挤压力，MPa； 为最小钻井液密度， 。外 挤pd 3g/c东北石油大学本科生课程设计134.2 钻铤及钻杆长度的计算4.2.1 一次开钻钻具组合1.0-285m（1）钻铤长度的确定查钻井手册（甲方） 选择钻铤,钻铤外径 203.2mm，内
29、径 71.4mm，均重。mN290cq此时 ，最大钻压 。865.07.1sdBKkN40W则钻铤长度为 ，所用根数为m863.25.19243BcNKqSWL。根78.21.9365n从而实际用 3 根钻铤，钻铤实际度为 。.327.cL（2）钻杆长度计算及安全校核查钻井手册（甲方） 选择钻杆，钻杆外径 139.7mm，内径 121.4mm，均重 ,钢级 E 级，钻杆 ，安全系数为 。mN71.39q kN06.1945yF3.1tS计算最大安全静拉载荷为： 安全系数法： k8.5390ty1aS 设计系数法： N19047690t F 拉力余量法： 1y1a MOP比较三种安全校核知设计系
30、数法计算的 值最小。a则钻杆许用长度为 m28510.49865.017.39.3228510Bca KqLF因此钻杆长度为 ，所用根数为 ，m根37n实际取 ，从而钻杆实际长度为 。根28n .24.9L校核钻杆抗挤强度为东北石油大学本科生课程设计14MPa21.58Pa608.2750981.5g Dd Lp外 挤故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。4.2.2 二次开钻钻具组合1.285-1000m（1）钻铤长度的确定查钻井手册（甲方） 选择钻，钻铤外径 177.80mm，内径 71.40mm，均重 。mN60cq此时 ，最大钻压为 。865.07.1sdBK kN180W则钻铤长度为 ，所
31、用根数为m46.5.01.23BcNKqSWL。根08.17.9645n从而实际用 18 根钻铤，钻铤实际长度为 。163.8.9cL2钻杆长度计算及安全校核查钻井手册（甲方） 选择钻杆，钻杆外径 127.0mm，内径 108.60mm，均重 ，钢级 E 级，钻杆 ，安全系数为 。mN78.4q kN31.760yF3.1tS计算最大安全静拉载荷为： 安全系数法： .28.9.0ty1aSF 设计系数法： k691543760t 拉力余量法： N27.4.99y1a MOP比较三种安全校核知设计系数法计算的 值最小。aF则钻杆许用长度为 m1074.365865.017.284.369.15B
32、ca KqLF因此钻杆长度为 ，根数为 ，m30 根89.1.2n实际取 ，从而钻杆实际长度为 。根91n .9L东北石油大学本科生课程设计15校核钻杆抗挤强度 MPa96.8Pa614.823091.5g Dd Lp井故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。2.1000-1495m（1）钻铤长度的确定查钻井手册（甲方） 选择钻铤，钻铤外径 177.80mm，内径 71.40mm，均重 。mN60cq此时 ，最大钻压 。8526.071.1sdBKkN80W则钻铤长度为 ，所用根数为m1.7526.13BcNKqSWL，从而实际用 8 根钻铤，钻铤实际长度为根7.1.90n。m82cL2.钻杆长度计
33、算及安全校核查钻井手册（甲方） 选择钻杆，钻杆外径 127.0mm，内径 108.60mm，均重 ，钢级 E 级，钻杆 ，安全系数为 。N78.24q kN31.760yF3.1tS计算最大安全静拉载荷为： 安全系数法： .28.9.0ty1aSF 设计系数法： k691543760t 拉力余量法： N27.4.99y1a MOP比较三种安全校核知设计系数计算的 值最小。aF则钻杆许用长度为 m14958.48526.017.284.69.153Bca KqLF因此钻杆长度为 ，根数为 ，m.4 根2.561.9n实际取 ，从而钻杆实际长度为 。根156n m4.L校核钻杆抗挤强度东北石油大学
34、本科生课程设计16MPa96.8Pa045.162.098.15g Dd Lp外 挤故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。3.1495-2100m1.钻铤长度的确定查钻井手册（甲方） 选择钻,钻铤外径 177.80mm，内径 71.40mm，均重。mN160cq此时 ，最大钻压 。8462.071sdBKkN180W则钻铤长度为 ，所用根数为m94.562.13BcNKqSWL。根47.1.958n从而实际用 18 根钻铤，实际钻铤长度为 。8.13.9cL2钻杆长度计算及安全校核查钻井手册（甲方） 选择钻杆，钻杆外径 127.0mm，内径 108.60mm，均重 ，钢级 E 级，钻杆 ，安全系数
35、为 。mN78.4q kN31.760yF3.1tS计算最大安全静拉载荷为： 安全系数法： .28.9.0ty1aSF 设计系数法： k691543760t 拉力余量法： N27.4.99y1a MOP比较三种安全校核知设计系数法计算的 值最小。aF则钻杆许用长度为 m2105.37068462.017.284.369.15Bca KqLF因此钻杆长度为 。m30钻杆所用根数为 ，实际取 ，从而钻杆实际根.1.96n 根1n长度为 。2.21L东北石油大学本科生课程设计17校核钻杆抗挤强度 MPa96.8Pa793.2.16098.21g Dd Lp外 挤故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。4.
36、3 钻柱设计结果钻柱设计参数表井段（m）钻头尺寸（mm）钻铤外径 mm）钻铤内径（mm ）钻铤根数钻杆外径（mm）钻杆内径（mm ）钻杆根数0-285 444.5 203.2 71.4 3 139.7 121.4 28285-1000 215.9 177.80 71.4 18 127.0 108.68 911000-1495 215.9 177.80 71.4 8 127.0 108.6 1561495-2100 215.9 177.80 71.4 18 127.0 108.6 212东北石油大学本科生课程设计18第 5 章 钻井液设计5.1 钻井液的计算公式5.1.1 井筒内钻井液体积（5-
37、1）i2n1i4LDV井式中： 为井筒内钻井液的体积，m ； 为第 i 段井径，m ； 为第 i 段井井 筒 3iDiL眼长度，m。5.1.2 地面循环量由于井深为 2100m，选择 30 钻机则地面循环量为 。3120循 环V5.1.3 损耗量损耗量为（5-2）%20循 环井 筒损 耗 V5.1.4 需要加入粘土、清水的量东北石油大学本科生课程设计19（5-3）土土水原 浆 mV（5-4）式中： 为所加入粘土的密度，取 ； 为所1%5水土 土 3mKg20原 浆V配钻井液的最大体积m ； 为所加粘土质量，t； 为配制钻井液所需要的水的体积， 。3井 水V35.2 钻井液密度转换5.2.1 一
38、次开钻需要加入重晶石量（5-5）水土原重 mVm1式中： 为加入重晶石的量，t； 为一次开钻钻井液的密度， 。重 13mg5.2.2 二次开钻需要加入重晶石量（5-6）12原重 Vm式中： 为加入重晶石的量，t； 为二次开钻钻井液的密度， 。重 23mg5.3 钻井液设计参考临井资料，一开时钻井液密度为 1.2 ，二开时钻井液密度为 1.25 3g/cm。3g/cm5.3.1 井筒内钻井液体积1一次开钻井筒内的钻井液体积由公式 5-1 可知 321 m06.4854.0井 筒V东北石油大学本科生课程设计202.二次开钻井筒内的钻井液体积由公式 5-1 可知 322 m614.023.4)851
39、0(59.04井 筒V因此在钻井过程中 。3m64井 筒5.3.2 钻井过程中所需的钻井液体积由公式 5-2 可知 3m46.12%01264.0损 耗V则所需钻井液原浆体积为 379.损 耗循 环井 筒原 浆实际取 。3m280原 浆V5.3.3 需要加入的水量和土量由公式 5-3 和公式 5-4 可知粘土质量为 t6.13208102土原土 Vm由公式 5-4 可知水的量为 3m.7%56.13土水V5.3.4 钻井液密度转换1.一次开钻时所需重晶石的量由公式 5-5 可知所加入重晶石量的为 t14.9012.736.128031 重m2. 一次开钻时所需重晶石的量由公式 5-6 可知所加
40、入重晶石量的为东北石油大学本科生课程设计21t92.15280重m5.4 钻井液设计结果钻井液设计参数表项 目钻井液密度（ g/cm3）重晶石用量（ t）钻井液体积（m 3）土量（t） 水量（m 3）一 开 1.2 49.14二 开 1.25 9280 13.66 273.2第 6 章 钻井水力参数的设计6.1 泵的选择6.1.1 确定最小排量 aQ（6-1） asvK（6-2）sls（6-3）31ed2dssl07.v（6-4）nvK20naphe（6-5）式中： 为岩屑举升效率，无因次，取 0.5； 为2pha4dQsKav最低环空返速， ； 为岩smv屑在环空的实际上返速度， ； 为岩屑
41、在钻井液的下滑速度， ；slv sm为岩屑直径，取 0.6cm； 为岩屑密度，取 ； 为钻井液sds3cg52.d东北石油大学本科生课程设计22密度， ； 为钻井液有效粘度， ； 、 为井径和钻柱外3cmgesPahdp径，cm； 为钻井液稠度系数， ； 为钻井液流行指数，无因次；Knsa为aQ携岩屑的最小排量， 。sL6.1.2 计算不同井深循环压耗系数（6-6）.81ph3ph.84pi.20v8d750.ddBm（6-7）.81ch3ch.84ci.20v8dc .LK（6-8）cga式中： ； 为钻井液塑性粘度， ； 为钻8.1.3LsMPa107. pvsPacL铤长度，m； 为钻杆
42、内径，cm； 、 为钻铤内径、外径，cm。 pidcid6.1.3 临界井深的确定1计算按最大钻头水功率方式下的临界井深第一临界井深为（6-9）maQpD.81rPc2第二临界井深为（6-ap.81rPa210）式中： ； 为额定泵压，MPa； 为额定排量， 。516.0BrprQsL2计算按最大射流冲击力方式下的临界井深第一临界井深为东北石油大学本科生课程设计23（6-11）maQpD.81rFc9第二临界井深为（6-ap.81rFa912）6.2 泵的各种参数计算6.2.1 一开时泵的计算1.0-285m根据邻井参数可知选择缸套直径为 的型号为 SL3NB1000A 的m170钻进泵两台并
43、联使用，因此额定排量为 ，额定泵压为s5.36L28.rQ。MPa16rp由公式 6-1、6-2 、6-3 和 6-4 可知最低环空返速为 211phd 2ds3sa 2041. nnnKdv由钻柱设计和邻井参数可知，钻井液密度 ，井眼直径3dcmg05.，钻杆外径 ，岩屑直径 ，岩屑密度cm5.4hdcm97.13pd6s， ， 。3sg/2.65.0n.K则 sm1976.05.603121207.935.4.3501.665.21.65.01a v东北石油大学本科生课程设计24根据公式 6-5 可知，携岩所需的最小排量为 sL621.79.07.135.4022a Q故 ，选择的钻井泵合
44、理。sL36.5ra由钻柱设计和邻井参数可知，钻井液塑性粘度 ，钻井液密sPa08.pv度 ，钻杆外径 ，钻杆内径 ，钻铤长度3dcmg0.1cm97.13pdcm142id，钻铤内径 ，钻铤外径 ，井眼直径27cL4.ci .3c。5.4h则由公式 6-6 可知 6.813.84.20.80 023795.47.915.01651 m由公式 6-7 可知 .813.84.20.80c 205.42.05.176351K46.由公式 6-8 可知 3643 1084.32710.8106.7.01 a则根据最大射流冲击力由公式 6-11 计算临界井深得 m.510.2836.510.28396
45、1-FcD由于 ，因此钻头压降为Fcm5.8163.81rrb 3652.4. QapMP46.13喷嘴的当量直径为 cm1083.246.138.9058.0 4241.8rr22dne QmDapCd因此喷嘴的直径为东北石油大学本科生课程设计25cm217.308.n2ei d6.2.2 二开时泵的计算1.285-1000m根据邻井参数可知选择缸套直径为 的型号为 SL3NB1600A 的m190钻进泵一台，其额定排量为 ，额定泵压为 。sL85.rQMPa21rp由钻柱设计和邻井参数可知，钻井液密度 ，井眼直径3dcg5.。cm59.21hd由经验公式可知 sm8046.59.210.4.18hda v根据公式 6-5 可知，携岩所需的最小排量为 sL25742aQ故 ，因此选择的钻井泵合理。sL85.1ra由钻柱设计和邻井参数可知，钻井液塑性粘度 ，钻井液密sPa018.pv度 ，钻杆外径 ，钻杆内径 ，钻铤长度3dcmg0.cm7.12pdcm6id，钻铤内径 ，钻铤外径 ，井眼直径816cL4.ci 7.c。59.2h则由公式 6-6 可知 6.813.84.20.80 102379.527.19.520611 m由公式 6-7 可知 .813.84.20.80c 79.528.719.52017.351K32.4由公式 6-8 可知
