东北石油大学钻井工程课程设计(5)

东北石油大学本科生课程设计 SJ0067 常规 1500-1930 N-80 244.5 11.05 300 22.9 1.18 3.4表层套管柱设计

3.4.1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=1.006×9.8×500×10-3=4.93(MPa)

σD≥pco1?SD=4.93×1.125=5.55(MPa)

查《钻井工艺手册》表3-8选择第一段套管

表3-10 第一段套管钢级选 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） 接头抗拉强度（KN） 2286.4 抗内压强度 （MPa） 18.823 J-55 339.7 9.65 320.4 795.4 3794.3 7.791 实际抗挤安全系数

SD=σD17.791==1.58>1.125 Pco14.93假设设计到井口，套管每根按10m计算，则此段需要50根套管柱，需要50个扶正器。浮力系数 ：KB=0.87

Wcd1=KBq1L1×10-3=0.87×795.4×500×10-3=345.99(KN)

抗拉安全系数为：

σT12286.4St1===6.6>1.8

Wcd1345.99抗拉满足要求。

表层套管抗内压校核：

σ=ρpgDSi×10-3=0.97×9.8×500×1.1×10-3=5.23MPa<18.823MPa 满足抗内压要求。

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东北石油大学本科生课程设计 3.4.2 表层套管设计结果

表3—11 表层套管设计参数

井号 SJ0067 套管 类型 常规 井段 （m） 0-500 钢级 J-55 外径 （m） 339.7 壁厚 （mm） 9.65 长度 （m） 500 抗拉安全系数 6.6 抗挤安全系数 1.58 3.5 套管柱设计结果

表3-12 套管柱设计参数表

井号 SJ0067 SJ0067 SJ0067 SJ0067 SJ0067 SJ0067 SJ0067 SJ0067 SJ0067 SJ0067

套管 类型 常规 常规 常规 常规 常规 常规 常规 常规 常规 常规 套管 层位 导管 表层 中间 中间 中间 中间 油层 油层 油层 油层 井段 （m） 30 0-500 0-800 800-1200 1200-1500 1500-1800 0--300 300-1100 1100-1400 1400-1930 钢级 H-40 J-55 J-55 J-55 N-80 N-80 J-55 H-40 J-55 J-55 外径 （m） 508 339.7 244.5 244.5 244.5 244.5 139.7 139.7 139.7 139.7 壁厚 （mm） 11.13 9.65 8.94 10.03 10.03 11.05 6.2 6.2 6.2 6.99 长度 （m） 30 500 800 400 300 300 300 800 300 530

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东北石油大学本科生课程设计 第4章 钻柱设计

4.1 钻柱设计原理

4.1.1 所需钻铤长度的计算公式

LSNWmaxc?q cKBcos?式中：Lc为所需钻铤长度，m；

SN为安全系数，一般取SN=1.15-1.25；

Wmax为设计的最大钻压，kN； qc为每米钻铤在空气中的重力，kNm; KB为浮力系数；

?为井斜角度数，直井时??0；

4.1.2计算钻柱所受拉力的公式

钻柱所受拉力为

F??Lcqc?Lpqp?KB 式中：F为钻柱所受拉力，kN；

Lc为钻铤长度，m；

qc为每米钻铤在空气中的重力，kNm；

Lp为钻杆长度，m；

qp为每米钻杆在空气中的重力，kNm；

4.2 钻柱的设计

4.2.1 一次开钻钻柱组合

0-500m井段

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4-1）4-2） （

（

东北石油大学本科生课程设计 1. 钻铤长度的确定

由最小钻铤外径=2倍套管接箍外径-钻头直径，查《钻井手册工具》选择钻铤, 螺纹形式 外径（mm） 内径(mm) 长度（m） 名义重量（kg/m） 58REG 8279.4 76.2 9.15 445.5 此时KB=1-ρd0.97=1-=0.876，最大钻压Wmax?5t，SN=1.15

ρs7.8SNWmax1.15×5×1000则钻铤长度为Lc===14.73m，所用根数为

qcKB0.876×445.514.73n==1.61（根）

9.15从而实际用2根钻铤，钻铤实际长度为Lc=9.15×2=18.3m。 2. 钻杆长度计算及安全校核

钻杆长度Lp=D1-9.15×n-0.5=500-9.15×2-0.5=481.2m, 考虑到5m的钻井口袋，钻

486.2=48.62(根)，实际取48根，放入6.2m。 杆总长为486.2m，根数n=10查《钻井工具手册》旧，一级选择钻杆 钢级 外径（mm） 内径(mm) 长度（m） 名义重量抗拉强度（kg/m） (KN) G 127 108.6 10 29.20 1940 安全系数为St=1.18。 计算最大安全静拉载荷为： a、安全系数法Fa1=0.9FySt=0.9×1940=1479.66KN

1.18b、设计系数法：

σyσt=1.42

0.9Fy0.9×1940Fa2===1229.58(KN)σ1.42y σt c 、拉力余量法：取拉力余量MOP=250KN

Fa3=0.9Fy-MOP N=0.9×194-0250=1496(K比较三种安全校核知设计系数法计算的值最小，作为抗拉安全强度

Fa=Fa2=1229.58(KN)。 则钻杆许用长度为

FaLp=KB-qcLc=qp1229.58-3-445.5×18.3×9.8×100.876

29.20×9.8×10-3 21

东北石油大学本科生课程设计 =4619m>500m 满足。

4.2.2 二次开钻钻具组合

500-1800m井段 1. 钻铤长度的确定

由最小钻铤外径=2倍套管接箍外径-钻头直径，查《钻井工具手册》选择钻铤 螺纹形式 外径（mm） 内径(mm) 长度（m） 名义重量（kg/m） 57REG 8241.3 76.2 9.15 321.8 此时KB=1-ρd1.222=1-=0.843，最大钻压Wmax=15t，SN=1.15

ρs7.8SNWmax1.15×15×1000则钻铤长度为Lc===63.59m

qcKB0.843×321.8所用根数为

63.59n==6.95（根）

9.15从而实际用7根钻铤，钻铤实长际度为Lc=9.15×7=64.05m。 2. 钻杆长度计算及安全校核

钻杆长度Lp=D2-9.15×n-0.5=1800-9.15×7-0.5=1735.45 m, 考虑到5m的钻井口袋,

1740.45=174.45(根)，实际取174根,方入0.45m。钻杆总长1740.45m，根数n= 10查《钻井工具手册》旧，一级选择钻杆 钢级 外径（mm） 内径(mm) 长度（m） 名义重量抗拉强度（kg/m） (KN) G 127 108.6 10 29.20 1940 安全系数为St=1.18。 计算最大安全静拉载荷为： a、安全系数法Fa1=0.9FySt=0.9×1940=1479.66KN

1.18b、设计系数法：

σyσt=1.42

0.9Fy0.9×1940Fa2===1229.58(KN)σ1.42y σt c 、拉力余量法：取拉力余量MOP=250KN

Fa3=0.9Fy-MOP N=0.9×194-0250=1496(K

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