东北石油大学本科生课程设计 Δpm<ΔpN=12MPa，所以不会发生压差卡钻，满足设计要求。
（7）考虑导管的下入，设计打入30m。
2.3 设计结果
表2-1 井身结构设计表
项目 下深（m） 表层套管 500 中间套管 1800 油层套管 1930 导管 30 钻头尺寸（mm） 套管外径（mm） 444.5 339.7 311.1 244.5
200 139.7 660.4 508
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东北石油大学本科生课程设计 第3章 套管柱强度设计
3.1 套管柱设计计算的相关公式
1. 某井段的最大外挤压力
pco??dgDw?10?3 （3-1）
式中：pco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，g/cm3； Dw计算点井深，m。 2. 某段钢级套管的最大下入深度
Dn??D? dgSD?10?3 式中：?D为某段钢级套管抗外挤强度，MPa； SD为抗外挤安全系数，取1.125。 3. 套管浮力系数
KB?1??d? s式中：?s为某段所用钢材的密度，取7.8g/cm3。
4. 安全系数
抗拉安全系数
St=1.8 3.2 油层套管柱设计
3.2.1 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：
pco1=ρdgD1×10-3=1.286×9.8×1930×10-3=24.32(MPa)
σD≥pco1?SD=24.32×1.125=27.36(MPa)
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3-2）
3-3） 3-4）
（ （（东北石油大学本科生课程设计 查《钻井工艺手册上》表3-8选择第一段套管
表3-1 第一段套管钢级选择 钢级 外径 壁厚 （mm） (mm) 内径 （mm） 均重 (N/m) 抗拉强度 (kN) 抗挤强度 （MPa） 接头拉伸度（KN） 987.5 抗内压强度 （MPa） 33.164 J-55 139.7 6.99 125.7 226.2 1103.2 27.855 实际抗挤安全系数
SD=σD127.855==1.15>1.125 Pco124.323.2.2 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3-8选择第二段套管
表3-2 第二段套管钢级选择
钢级 外径 壁厚 （mm） (mm) 内径 （mm） 均重 (N/m) 抗拉强度 (kN) 抗挤强度 （MPa） 接头拉伸度（KN） 840.7 抗内压强度 （MPa） 29.441 J-55 139.7 6.2 127.3 204.3 987.4 21.512 σD221.512×103第二段套管下入深度为D2===1524m，实际取
ρdgSD×10-31.286×9.8×1.1251400m，则第一段套管使用长度为L1=D1-D2=1930-1400=530m。套管每根按10m计算，则此段需要53根套管柱，需要53个扶正器。
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 ：KB=0.84
Wcd1=KBq1L1×10-3=0.84×226.2×530×10-3=100.7(KN) 抗拉安全系数为：
St1=抗拉满足要求。 第二段抗挤安全系数
σT1840.7==8.35>1.8 Wcd1100.7SD2σD221.512 =-3=-3=1.22>1.125ρdgD2×101.286×9.8×1400×1010
东北石油大学本科生课程设计 满足抗挤要求。 3.双向应力校核
Wcd1100.7σDc=σD(1.03-0.74)=21.512×(1.03-0.74×)=20.54(MPa)
Fg987.5σDc20.54SD===1.164>1.125
ρdgD2×10-31.286×9.8×1400×10-33.2.3 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3-8选择第二段套管
表3-3 第三段套管钢级选择
钢级 外径 壁厚 （mm） (mm) 内径 （mm） 均重 (N/m) 抗拉强度 (kN) 抗挤强度 （MPa） 接头拉伸度（KN） 578.3 抗内压强度 （MPa） 21.443 H-40 139.7 6.2 127.3 204.3 716.2 18.064 σD318.064×103第三段套管下入深度为D3===1274m，实际取
ρdgSD×10-31.286×9.8×1.1251100m，则第二段套管使用长度为L2=D2-D3=1400-1100=300m。套管每根按10m计算，则此段需要30根套管柱，需要30个扶正器。
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。
Wcd2=KBq2L2×10-3=0.84×204.3×300×10-3=51.48(KN)
第二段套管抗拉安全系数：
St2=满足抗拉要求。
第三段抗挤安全系数：
σT2578.3==3.79>1.8
Wcd1+Wcd2100.7+51.48 SD3=σD318.064 =-3-3=1.3>1.125ρdgD3×101.286×9.8×1100×10
满足抗挤要求。
3.双向应力校核
Wcd1+Wcd2100.7+51.48σDc=σD(1.03-0.74)=18.064×(1.03-0.74×)=15.77(MPa)Fg716.2
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东北石油大学本科生课程设计 σDc15.77 SD= ==1.138>1.125ρdgD3×10-31.286×9.8×1100×10-3
3.2.4 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3-8知外径为139.7的套管最小钢级是H-40，则第三段使用长度设计为：L3=D1-L1-L2=1930-530-300=1100m 2.第三段套管抗拉安全系数校核。
Wcd3=KBq3L3×10-3=0.84×204.3×1100×10-3=188.77(KN)
第三段套管抗拉安全系数：
St3=σT3578.3==1.69<1.8
Wcd1+Wcd2+Wcd3100.7+51.48+188.77不满足抗拉要求，则把L3分为两段，让其既满足抗拉安全系数校核又经济省钱。 从下往上L3=800m,使用H-40钢级，且套管每根按10m计算，则此段需要80根套管柱，需要80个扶正器；L4=300m，选用同第二段一样的钢级和壁厚，且套管每根按10m计算，则此段需要30根套管柱，需要30个扶正器。 3.第三段套管抗拉安全系数校核。
Wcd3=KBq3L3×10-3=0.84×204.3×800×10-3=137.29(KN)
第三段套管抗拉安全系数：
σT3578.3St3===2.0>1.8
Wcd1+Wcd2+Wcd3100.7+51.48+137.29第三段抗挤安全系数：
SD3=σD318.064==1.8>1.125
ρdgD3×10-31.286×9.8×800×10-3
满足抗挤要求。 4.双向应力校核
Wcd1+Wcd2+Wcd3σDc=σD(1.03-0.74)Fg100.7+51.48+137.29=18.064×(1.03-0.74×)
716.2=13.2(MPa) 12