钻井工程设计_石油工程课程设计(编辑修改稿)

钻井工程设计_石油工程课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

p 1 5 0 010p D S g        615 00 5 6 7 10      (Mpa) mN 1 2 M p app    ，所以 不会发生压差卡钻，满足设计要求。 1500 1800m 井段   6m 1 8 0 0 p m a x b p 1 8 0 010p D S g        618 00 5 6 5 10      (Mpa) mN 1 2 M p app    ，所以不会发生压差卡钻，满足设计要求。 （ 3）确定表层套管的下入深度 1D 取初选点 1 200mD 2p D 2f e b f k1DS S SD     东北石油大学本科生课程设计 9 18001 .1 5 0 .0 6 0 .0 3 0 .0 3200     (g/cm ) 由地层破裂压力梯度表得 3fD1 cm  ，fD1fe且相近，因此取 1 1800mD。 （ 4）油层套管下入深度 3 3280m3D 设计结果 表 21 井身结构设计表 项目 表层套管 中间套管 油层套管 下深（ m） 200 1800 3280 东北石油大学本科生课程设计 10 第 3 章 套管柱强度设计 套管柱设计计算的相关公式 1. 某井段的最大外挤压力 310co d wp gD  （ 31） 式中： cop 为套管柱所受外挤压力， Mpa； d为该井段所用泥浆的最大密度， 3g/cm ； wD 计算点井深， m。 2. 某段钢级套管的最大下入深度 3Dd Dn 10g  SD   （ 32） 式中： D为某段钢级套管抗外挤强度， MPa； S为抗外挤安全系数，取。 3. 套管浮力系数 sdB 1 K （ 33） 式中：s为某段所用钢材的密度，取 3g/cm。 4. 安全系数 抗拉安全系数  （ 34） 表层套管柱设计 按抗外挤强度设计由下向上选择第一段套管 由公式 31 可知最大外挤压力为： c o 1 d 10 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 3 2 8 0 4 2 . 1 1 ( M P a )pD      1 4 2 .1 1 1 .1 2 5 4 7 .3 7 ( M p a )D c o DpS      东北石油大学本科生课程设计 11 查《钻井工艺手册上》表 38 选择第一段套管 表 31 第一段套管钢级选择 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） N80 实际抗挤安全系数 1116 0 .8 8 1 1 .4 54 2 .1 1DDcoS p   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《钻井工艺手册上》表 38 选择第二段套管 表 32 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） N80 1548 由公式 32 可知 第二段套管下入深度为22d4 3 . 2 9 9 2 9 9 8 ( m )1 . 3 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 1 2 5DDD gS  ，实际取 2980m，则第一段套管使用长度为 12 3 2 8 0 2 9 8 0 3 0 0 ( m )L D D    。 2. 第一段套管抗拉安全系数校核、第二段套管抗挤安全系数校核 浮力系数 ：  331 1 1 1 0 2 9 1 . 9 3 0 0 1 0 8 7 . 4 9 ( K N )W q L       331 1 1 1 0 0 . 8 3 2 2 9 1 . 9 3 0 0 1 0 7 2 . 8 ( K N )cBW K q L        抗拉安全系数为： 1111 9 0 3 .8 2 1 .7 6 1 .38 7 .4 9TT FS W    抗拉满足要求。 第二段抗挤安全系数 2224 3 . 2 9 9 1 . 1 3 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 9 8 0DDdS D     满足抗挤要求。 东北石油大学本科生课程设计 12 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《钻井工艺手册》表 38 选择第二段套管 表 33 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） J55 第三段套管下入深度为33d3 3 . 8 5 3 2 3 4 7 ( m )1 . 3 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 1 2 5DDD gS  ，实际取 2330m，则第二段套管使用长度为 23 2 9 8 0 2 3 3 0 6 5 0 ( m )L D D    。 2. 第二段套管抗拉安全系数校核、第三段套管抗挤安全系数校核。 332 2 2 1 0 2 4 8 . 1 6 5 0 1 0 1 6 1 . 1 3 5 (K N )W q L       332 2 2 1 0 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 6 5 0 1 0 1 3 4 . 1 7 ( K N )cBW K q L        第二段套管抗拉安全系数： 22121548 6 . 2 3 1 . 38 7 . 4 9 1 6 1 . 1 3 5TT FS WW    满足抗拉要求。 第三段抗挤安全系数： 33 3 3 . 8 5 3 1 . 3 3 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 3 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 3 3 0DD dS D     满足抗挤要求。 确定第四段套管的下入深度和第三段套管的使用长度 1. 查《钻井工艺手册》表 38 选择第四段套管 表 34 第四段套管钢级选择 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） J55 第四段套管下入深度为44d2 7 .8 5 5 1 9 3 2 ( m )1 .3 1 0 .0 0 9 8 1 1 .1 2 5DDD gS  ，实际取 1930m。 已超过水泥面，应考虑下部套管的重量引起的抗挤强度的降低，按双向应力设计套管柱。 2. 水泥面处抗挤及抗拉校核 东北石油大学本科生课程设计 13 水泥面以下第三段套管长 50m,其重量为： 333 3 3 1 0 2 4 8 . 1 5 0 1 0 1 2 . 4 0 5 ( K N )W q L       333 3 3 1 0 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 5 0 1 0 1 0 . 3 2 1 ( K N )cBW K q L        水泥面处受到拉伸载荷： 1 2 3 7 2 . 8 1 3 4 . 1 7 1 0 . 3 2 1 2 1 7 . 2 9 1 ( K N )c c cW W W      由32 1 7 .2 9 1 18%1 2 1 4 .4ZS ， 查《石油工程》图 96 双向应力椭圆可知， 90%s  ，因此，套管受拉后抗挤强度降低为： 3 39。 39 6 % 0 .9 0 3 3 .8 5 3 3 0 .4 6 8 ( M p a )DD    ， 水泥面处抗挤安全系数 339。 3 0 . 4 6 8 1 . 0 4 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 2 8 0DD dS D    水 泥 面 水 泥 面 所以水泥面处不满足抗挤强度。 采用试算法， 将第二段套管长度增长，即减少第三段的下入深度，提高其底部的抗挤系数，以补偿双向应力的影响。 假设第二段套管长度增加 500m。 则第二段套管顶部抗拉安全系数： 22 12 1548 4 . 1 5 1 . 38 7 . 4 9 2 4 8 . 1 1 1 5 0 / 1 0 0 0TT FS WW      水泥面处受到拉伸载荷为： 31 2 39。 7 2 . 8 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 7 0 0 1 0 2 1 7 . 3 ( K N )ccWW        2 1 7 .3 1 2 .3 %1 7 6 5 .9ZS ， 查《石油工程》图 96 双向应力椭圆可知， 93%s  ，因此，套管受拉后抗挤强度降 低为： 2 39。 29 3 % 0 .9 3 4 3 .2 9 9 4 0 .2 6 8 ( M p a )DD    ， 水泥面处抗挤安全系数 239。 4 0 . 2 6 8 1 . 3 7 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 2 2 8 0DD dS D    水 泥 面 水 泥 面 所以水泥面处满足抗挤强度。 第三段套管受拉后抗挤校核： 332 39。 39。 2 2 39。 39。 1 0 2 4 8 . 1 1 1 5 0 1 0 2 8 5 . 3 1 5 ( K N )W q L       332 39。 39。 2 2 39。 39。 1 0 0 . 8 3 2 2 4 8 . 1 1 1 5 0 1 0 2 3 7 . 3 8 ( K N )cBW K q L        东北石油大学本科生课程设计 14 1 2 39。 39。 7 2 . 8 2 3 7 . 3 8 3 1 0 . 1 8 ( K N )c c cW W W     33 1 0 .1 8 25%1 2 1 4 .4ZS ， 查《石油工程》图 96 双向应力椭圆可知， 85%s  ，因此，套管受拉后抗挤强度降低为： 3 39。 38 5 % 0 .8 5 3 3 .8 5 3 2 8 .7 7 5 ( M p a )DD    ， 第三段套管抗挤安全系数 339。 339。 2 8 . 7 7 5 1 . 2 2 5 1 . 1 2 50 . 0 0 9 8 1 0 . 0 0 9 8 1 1 . 3 1 1 8 3 0DDdS D    3 因此抗挤符合要求。 第三段套管使用长度的确定： 假设第三段套管设计到井口，第三段长度 3 39。 3 2 8 0 1 1 5 0 3 0 0 1 8 3 0 ( m )L     第三段套管重量： 333 39。 3 3 39。 1 0 2 4 8 . 1 1 8 3 0 1 0 4 5 4 . 0 2 3 (K N )W q L       第三段套管抗拉安全系数： 33 1 2 39。 39。 3 39。 1 2 0 9 . 9 1 . 4 6 1 . 38 7 . 4 9 2 8 5 . 3 1 5 4 5 4 . 0 2 3TT FS W W W       抗拉符合。