东 北 石 油 大 学
课 程 设 计
课 程 石油工程课程设计
题 目 钻井工程设计 学 院 石油工程 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2013年7月18日
东北石油大学课程设计任务书
课程 ： 石油工程课程设计 题目 ： 钻井工程设计
专业 ： 石油工程 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，《钻井工艺手册》，石油工程出版社，1990
完成期限 2014年7月18日 指导教师 专业负责人
2014 年 6月 30日
目 录
前 言 .......................................................................................................................... 1 第1章 设计资料的收集 .............................................................................................. 2 1.1预设计井基本参数 .......................................................................................... 2 1.2 邻井基本参数 ................................................................................................. 2 第2章 井身结构设计 .................................................................................................. 5 2.1钻井液压力体系 .............................................................................................. 5 2.2井身结构的设计 .............................................................................................. 6 2.3井身结构设计结果 .......................................................................................... 8 第3章 套管柱强度设计 .............................................................................................. 9 3.1套管柱设计计算的相关公式 .......................................................................... 9 3.2油层套管柱设计 .............................................................................................. 9 3.3中间套管柱设计 ............................................................................................ 13 3.4表层套管柱设计 ............................................................................................ 18 3.5套管柱设计结果 ............................................................................................ 19 第4章 钻柱设计 ........................................................................................................ 20
4.1钻柱设计原理 ................................................................................................. 20 4.2钻柱的设计 ..................................................................................................... 20 4.3钻柱设计结果 ................................................................. 错误！未定义书签。 第5章 钻井水力参数的设计 .................................................... 错误！未定义书签。
5.1钻井水力参数的计算公式 ............................................. 错误！未定义书签。 5.2水力参数计算 ................................................................................................. 26 5.3泵的设计结果 ................................................................................................. 37 第6章 注水泥设计 .................................................................................................... 39
6.1水泥浆排量的确定 ......................................................................................... 39 6.2注水泥浆井口压力 ......................................................................................... 41 6.3水泥浆体积的确定 ......................................................................................... 47 6.4设计结果 ......................................................................................................... 48 第7章 钻井液设计 .................................................................................................... 49
7.1钻井液用量计算公式 ..................................................................................... 49 7.2钻井液用量计算 ............................................................................................. 49 7.3钻井液用量设计结果 ..................................................................................... 54 7.4钻井液体系设计 ............................................................................................. 54 第8章 井控设计 ........................................................................................................ 55
8.1防喷器的选择及总类 .................................................................................... 55 8.2 井控设计 ....................................................................................................... 55
第9章 设计结果…………………………………………………………………….56 参考文献…………………………………………………………………………………..59
Ⅰ
东北石油大学本科生课程设计 前 言
钻井是石油、天然气勘探开发的主要手段。钻井工程质量的优劣和钻井速度的快慢，直接关系到钻井成本的高低、油田勘探开发的综合经济利益以及石油发展速度。
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。
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东北石油大学本科生课程设计 第1章 设计资料的收集
1.1 预设计井基本参数
井 号 SJ0067 井 别 设计井深 1930 井口海拔 浅油气井 0 坐 标 目的层位 22648349,5023274 S,P,G 完井层位 青23段 地理位置 朝阳沟、长春岭 构造位置 齐家-古龙坳陷龙虎泡构造 1. 设计依据 （1）1997年《勘探方案审定纪要》（2）本地区地震T1，T2构造图设计依据 2. 钻探目的 （1）证实该目的层是否为构造类型油气藏，以及岩性因素对油气藏影响程度。（2）查明该区的油气情况。（3）查明该区的储层特性。 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) 龙虎泡1 导管 龙虎泡1 油层
250 200 30 1895 339 139 泥浆密度(g/cm) 井深 1.05－1.2 1.25－1.29 35 1900 32．地层压力
井号 龙虎泡1 龙虎泡1 龙虎泡1 龙虎泡1 龙虎泡1 龙虎泡1 龙虎泡1 井段 0－200 200－500 500－800 800－1100 1100－1400 1400－1700 1700－1930 地层压力(g/cm2) .97 .97 .97 .97 1.08 1.2 1.25 破裂压力(g/cm2) 1.54 1.52 1.55 1.48 1.47 1.43 1.35 3．钻具组合
井号 井段 钻头外径(mm) 密度(g/cm3) 钻具组合 Φ178×18+Φ195方接头＋Φ159×18+Φ184螺龙虎泡1 -1930 200 1.25-1.29 旋扶正器+Φ159×9+Φ184螺旋扶正器+Φ159×75 2