奧鵬教育1503屆《鉆井工程》在線教育答案

1、中國石油大學（北京）遠程教育學院期 末 考 試 鉆井工程學習中心：_ 姓名：_李 兵_ 學號：_936203_ 一、名詞解釋（每小題5分，共20分）1.井斜方位角: 某點處的井眼方向線投影到水平面上，成為井眼方位線，或井斜方位線。以正北方位線為始邊，順時針方向旋轉到井眼方位線上所轉過的角度，即井眼睛方位角，即井眼方位角。2.硬關井: 發(fā)現(xiàn)井涌后，在節(jié)流閥關閉的情況下關閉防器。本方法關井最迅速，地層流體侵入井眼最少。但在防噴器關閉期間，由于環(huán)空流體由流動突然變?yōu)殪o止，對井口裝置將產生水擊作業(yè)。其水擊波又會反作用于整個環(huán)空，也作用于套管鞋處及裸眼地層。嚴重時，可以損害井口裝置，并有可能壓漏套管鞋處

2、地層及下部裸眼地層。3.欠平衡鉆井: 欠平衡鉆井又叫負壓鉆井，是指在鉆井時井底壓力小于地層壓力，地底的流體有控制地進入井筒并且循環(huán)到地面上的鉆井技術。4.巖石的可鉆性: 是鉆進時巖石抵抗機械破碎能力的量化指標。巖石可鉆性是工程鉆探中選擇鉆進方法、鉆頭結構類型、鉆進工藝參數(shù)，衡量鉆進速度和實行定額管理的主要依據。二、簡答題（每小題10分，共40分）1.鐘擺鉆具組合的防斜原理答：當鐘擺擺過一定角度時，在鐘擺上會產生一個向回擺的力，稱作鐘擺力。顯然，鐘擺擺過的角度越大，鐘擺力就越大。如果在鉆柱的下部適當位置加一個扶正器，該扶正器支撐在井壁上，使下部鉆柱懸空，則該扶正器以下的鉆柱就好像一個鐘擺，也要產

3、生一個鐘擺力，此鐘擺力的作用是使鉆頭切削井壁的下側，從而使新鉆的井眼不斷降斜。2.鉆井液的功用答：（1）從井底清除巖屑； （2）冷卻和潤滑鉆頭和鉆柱； （3）造壁性能； （4）控制地層壓力； （5）循環(huán)停止時懸浮鉆屑和加重材料，防止下沉； （6）從所鉆地層獲得資料； （7）傳遞水力功率。3. 射流清潔井底的機理答：（1）射流的沖擊壓力作用。射流撞擊井底后形成的井底沖擊壓力波并不是作用在整個井底，而是作用在某些小圓面積上。就整個井底而言，射流作用的面積內壓力較高，而射流作用的面積以外壓力較低。在射流的沖擊范圍內，沖擊壓力也極不均勻，射流作用的中心壓力最高，離開中心則壓力急劇下降。另外，由于鉆頭的

4、旋轉，射流作用的小面積在迅速移動，本來不均勻的壓力分布又在迅速變化。由于這兩個原因，使作用在井底巖屑上的沖擊壓力極不均勻，極不均勻的沖擊壓力使巖屑產生一個翻轉力矩，從而離開井底，這就是射流對井底巖屑的沖擊翻轉作用。（2）漫流的橫推作用，射流撞擊井底后形成的漫流是一層很薄的高速液流層，它對井底巖屑產生一個橫向推力，使起離開原來的位置，進入環(huán)空。4. 鉆柱的功用答：（1）為鉆井液由井口流向鉆頭提供通道；（2）給鉆頭施加適當?shù)膲毫Γㄣ@壓），使鉆頭的工作刃不斷吃入巖石；（3）把地面動力（扭矩等）傳遞給鉆頭，使鉆頭不斷旋轉破碎巖石；（4）起下鉆頭；（5）根據鉆柱的長度計算井深；（6）通過鉆柱可以觀察和了

5、解鉆頭的工作情況、井眼狀況及地層情況等； （7）進行取心、擠水泥、打撈井下落物，處理井下事故等特殊作業(yè)；（8）對地層流體及壓力狀況進行測試與評價，及鉆桿測試等。三、課程設計（共40分）設計任務：XX油區(qū)XX凹陷一口直井生產井的鉆井與完井設計。設計內容：（其中打“”部分必須設計，其他部分可選做或不做）。1.地質設計摘要（）；2.井身結構設計（）；3.固井工程設計：套管柱強度設計（）；4.鉆柱組合和強度設計（）；5.鉆機選擇（）；6.鉆進參數(shù)設計：（1）機械破巖參數(shù)設計（包括鉆頭選型，所有鉆頭選用江漢鉆頭廠牙輪鉆頭、選取鉆壓和轉速）（）；（2）鉆井液體系及性能設計（僅設計鉆井液密度，其它參數(shù)不作要

6、求）（3）水力參數(shù)設計（）；（4）鉆柱與下部防斜鉆具結構（）。考核方式及成績評定（1）格式、規(guī)范：4分，評分依據：工程設計規(guī)范；評分標準：4符合程度。（2）設計的依據與原則準確性：12分，評分依據：工程設計依據與原則； 評分標準：12符合程度。（3）過程的參數(shù)選擇的合理性和計算過程的可靠性：12分，評分依據：參數(shù)符合工程實際，計算過程可靠；評分標準：12符合程度。（4）結果準確性：12分。基礎數(shù)據：1.地質概況：見后附設計樣例表A1。2.設計井深：H=3000 + 4×100 + 學號的后二位數(shù)字 ×3 （m）3.地層壓力和破裂壓力剖面：根據圖A1，地層壓力梯度的當量鉆井液

7、密度由1.00g/cm3變?yōu)?.10g/cm3的井深按以下規(guī)律取值：H=3000 + 4×100 + 學號的后二位數(shù)字 ×3 （m）4.設計系數(shù)：見表A-2和表A-3，其他數(shù)據查鉆井手冊（甲方）和參考書。5.水力參數(shù)設計數(shù)據見表A-4。6.鉆柱設計數(shù)據見參數(shù)書2。7.完井方式：先期裸眼完井，Ø177.8mm(7”)生產套管。附錄1.地質概況表A-1井 別探 井井 號A5設計井深目的層井位坐標地面海拔 m 50縱（）m 4275165橫（）m 20416485測線位置504和45地震測線交點地理位置XX省XX市東500m構造位置XX凹陷鉆探目的了解XX構造含油氣情況

8、，擴大勘探區(qū)域，增加后備油氣源完鉆原則進入150m完鉆完井方法先期裸眼層位代號底界深度，m分層厚度，m主要巖性描述故障提示A280礫巖層夾砂土,未膠結滲漏B600320上部礫巖,砂質礫巖,中下部含礫砂巖滲漏C1050450中上部含礪砂巖、夾泥巖和粉砂質泥巖；下部礪狀砂巖，含礪砂巖、泥巖、粉砂質泥巖不等厚互層防塌D1600泥巖、砂質泥巖、礪狀砂巖、含礪砂巖不等厚互層，泥質粉砂巖防漏防斜E1900300砂質泥巖、泥質粉砂巖、夾礪狀砂巖、含礪砂巖防斜防漏F32650750泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖防斜F2J2900250泥巖夾鈣質砂巖，夾碳質條帶煤線，中部泥巖夾煤層、下部泥巖、粉砂巖、泥質粉砂巖防

9、斜、塌、卡F2K3150250泥巖為主，泥質粉砂巖，中粗砂巖，砂礫巖間互F13500350泥巖、泥質砂巖、下部灰褐色泥巖防漏、噴、卡QJ3650(未穿)150深灰，淺灰色灰?guī)r為主，間夾褐，磚紅色泥巖防漏、噴、卡2.井身結構設計鉆探目的層為灰?guī)r地層，確定完井方法為先期裸眼完井。油氣套管下入層35m。根據地質情況，鉆達目的層過程中不受鹽巖，高壓水層等復雜地層影響，故井身結構設計按地層壓力和破裂壓力剖面（圖A1）進行。圖A-1 地層壓力和破裂壓力設計系數(shù)見表A-2。表A-2 井深結構設計有關系數(shù)名稱g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3 MPa MPa數(shù)值0.050.050.030.051520來

10、源理論計算理論計算區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計表 A-3 各層段地層可鉆級值地 層A B C D E F3 F2J F2K F1 QJ可鉆性值0.6 1 1.39 2.16 3 3.5 7.3 5.2 4.9 3.水力參數(shù)設計（1）泥漿泵型號與性能表A-4 水力參數(shù)設計數(shù)據3NB1000鉆井泥漿泵（兩臺，可僅用一臺）缸套直徑（mm）額定泵沖（次 分）額定排差（L S）額定泵壓（Mpa）12015019.933.113015023.428.214015027.124.315015031.121.216015035.418.617015040.016.5（2）鉆井液性能其它參數(shù)

11、 地面泵壓不超過20Mpa Kg=1.07*10Mpa SL 環(huán)空返速不低于0.7m/s，不高于1.2m/s 鉆井液塑性粘度0.0047pa.S三、課程設計：設計任務：XX油區(qū)XX凹陷一口直井生產井的鉆井與完井設計。1 地質設計摘要1.1 地質概況該探井位于504和45地震測線交點，距XX省XX市東500m，所在的地質構造為XX凹陷，該井海拔較低，鉆該井目的是通過打開層來了解該層的油氣情況礦大該油區(qū)的勘探范圍，增加油區(qū)的總體油氣后備儲量。表A-1井別探井井號A5設計井深目的層井位坐標地面海拔 m 50縱（）m 4275165橫（）m 20416485測線位置504和45地震測線交點地理位置XX

12、省XX市東500m構造位置XX凹陷鉆探目的了解XX構造含油氣情況，擴大勘探區(qū)域，增加后備油氣源完鉆原則進入150m完鉆完井方法先期裸眼層位代號底界深度，m分層厚度，m主要巖性描述故障提示A280礫巖層夾砂土,未膠結滲漏B600320上部礫巖,砂質礫巖,中下部含礫砂巖滲漏C1050450中上部含礪砂巖、夾泥巖和粉砂質泥巖；下部礪狀砂巖，含礪砂巖、泥巖、粉砂質泥巖不等厚互層防塌D1600泥巖、砂質泥巖、礪狀砂巖、含礪砂巖不等厚互層，泥質粉砂巖防漏防斜E1900300砂質泥巖、泥質粉砂巖、夾礪狀砂巖、含礪砂巖防斜防漏F32650750泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖防斜F2J2900250泥巖夾鈣質砂巖

13、，夾碳質條帶煤線，中部泥巖夾煤層、下部泥巖、粉砂巖、泥質粉砂巖防斜、塌、卡F2K3150250泥巖為主，泥質粉砂巖，中粗砂巖，砂礫巖間互F13500350泥巖、泥質砂巖、下部灰褐色泥巖防漏、噴、卡QJ3650(未穿)150深灰，淺灰色灰?guī)r為主，間夾褐，磚紅色泥巖防漏、噴、卡1.2 地質基本數(shù)據1.2.1井 號：A5 1.2.2井 別：生產井1.2.3井 位：(1)井位座標：縱（X）4275165橫（Y）20416485(2)地面海拔：50m(3)地理位置：XX省XX市東500m(4)構造位置：XX凹陷(5)過井測線：504和45地震測線交點1.2.4設計井深： H=3000+4×10

14、0+3×3=3409m（學號：936203）1.2.5目的層： 層，底層深度3409m，分層厚度150m1.2.6完鉆層位： A、B、C、D、E、F3、F2J、F2K、F1、QJ1.2.7完鉆原則：先期裸眼完井1.2.8鉆探目的：了解XX構造含油氣情況，擴大勘探區(qū)域，增加后備油氣源2 井身結構設計2.1 井下復雜情況提示2.1.1在本井的鉆井過程中，現(xiàn)場有關技術人員應充分了解、分析鄰井事故復雜情況，防止事故的發(fā)生，及時處理好工程復雜。注意觀察地震對鉆井的影響：井漏：井漏深度及層位；井斜：易斜井段及對應層位；井噴：易井噴井段及對應層位。2.1.2進入目的層，應根據實鉆情況及時調整泥漿密

15、度，注意防噴、防漏和防卡，一方面要搞好油氣層的發(fā)現(xiàn)，保護工作，另一方面要切實搞好井控工作，確保安全施工。2.1.3 根據××油田分公司鉆開油氣層申報制度要求，由地質監(jiān)督以書面形式向鉆井監(jiān)督和井隊提出油氣層預告；原則：1）鉆揭目的層前7天。2）目的層提前或非目的層發(fā)現(xiàn)油氣顯示要立即通知。3）鄰井沒有發(fā)現(xiàn)H2S氣體，但本井應密切監(jiān)控。行業(yè)標準中H2S的安全臨界濃度為20mg/m3（約14PPm），若發(fā)現(xiàn)H2S，無論濃度高低，都要向勘探事業(yè)部的鉆井技術部及HSE管理辦公室、生產技術處和質量安全環(huán)保處報告，同時作業(yè)隊伍要向所屬的上級部門報告。2.2 地層可鉆性分級及地層壓力預測2.

16、2.1 地層可鉆性分級地 層ABCDEF3F2JF2KF1QJ可鉆性值0.611.392.1633.57.35.24.92.2.2 壓力剖面預測2.3 井身結構設計系數(shù)鉆探目的層為灰?guī)r地層，確定完井方法為先期裸眼完井。根據地質情況鉆達目的層過程中不受鹽巖，高壓水層等復雜地層影響，故井身結構設計按地層壓力和破裂壓力剖面進行。井深結構設計系數(shù)如下表所示。名稱g/cm3g/cm3g/cm3g/cm3 MPa MPa數(shù)值0.050.050.030.051520來源理論計算理論計算區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計區(qū)域資料統(tǒng)計鉆井液的壓力體系最大鉆井液密度 (2-1)式中 某層套管鉆進井段中所用最大泥

17、漿密度，； 該井段中所用地層孔隙壓力梯度等效密度，； 抽吸壓力允許值的當量密度，取0.036 。發(fā)生井涌情況=+S+ (2-2) 第n層套管以下井段發(fā)生井涌時，在井內最大壓力梯度作用下，上部地層不被壓裂所應有的地層破裂壓力梯度，； 第n層套管下入深度初選點，m； 壓井時井內壓力增高值的等效密度, 取0.06 ； 地層壓裂安全增值，取0.03 。校核各層套管下到初選點時是否會發(fā)生壓差卡套 (2-3) 第n層套管鉆進井段內實際的井內最大靜止壓差，MPa； 該井段內最小地層孔隙壓力梯度等效密度，；P 避免發(fā)生壓差卡套的許用壓差，取12 MPa； 該井段內最小地層孔隙壓力梯度的最大深度，m 。套管層次

18、的確定1.確定油層套管下入深度H因為井深H=3409m,所以油層套管下入深度H=3409m 。2.確定第技術套管下入深度H(1) 初選點H試取 H=310 m參考臨井基本參數(shù), =1.60g/cm,=1.12 g/cm由公式3-2=1.12+0.036+0.03+(3409×0.060)÷310=1.846 (g/cm)因為< 且相近，則初選點下入深度H=310 m 。(2) 校核H=310 m在此井段 , =1.12 g/cm,=0.85g/cm , H=163 m 。由公式 3-3P=9.81163×(1.12+0.036-0.85)10P=0.1712

19、6(MPa)因為P< P,所以不會產生壓差卡套, 則確定此級套管的下入深度310m 。3.確定第表層套管下入深度H(1) 試取H=80 m參考臨井基本參數(shù)，=0.85 g/cm,=1.50g/cm。參考鄰井資料的鉆井液性能指標的數(shù)據：在0-163m的井段上鉆井液的密度范圍為1.1-1.2g/cm,在這里我們試取鉆井液密度為1.15g/cm由公式 3-2和3-1=1.15+0.03+=1.4125(g/cm)因為<且相近，則初選點下入深度H=40m 。(2) 校核H=80m在此井段 , =0.85 g/cm,=0.85 g/cm,H=80 m 。由公式 3-3=9.8180(1.2-

20、0.85)10=0.27468(MPa)因為 <P,所以不會產生壓差卡套, 則確定此級套管下入深度為80 m 。套管尺寸與井眼尺寸的選擇與配合1 .查鉆井手冊(甲方)，選擇以下鉆頭與套管如下：表2-1 鉆頭與套管的選擇井號項目鉆頭尺寸 (mm)下深 (m)套管外徑 (mm)SJ0089表層444.580339.7SJ0089技術215.9310244.5SJ0089油層215.92000139.73 套管柱強度設計3.1 油層套管柱設計3.1.1 按抗外擠強度設計由下向上選擇第一段套管=p=1.1569.81200010=25.515查鉆井手冊（甲方），選擇第一段套管表3-1 第一段套管

21、鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強度(t)抗擠強度（）內徑(mm)J-55139.76.9923.07100.727.855125.73.1.2 確定第二段套管的下入深度和第一段套管的使用長度1.查鉆井手冊（甲方），選擇第二段套管表3-2 第二段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強度(t)抗擠強度（）內徑(mm)J-55139.76.220.8385.721.512127.3mD=1618.17(m)實際取D=1618(m)第一段套管使用長度 L= D-D=2000-1618L=382 (m)圓整進到390 m2.雙軸應力校核23.07=12.

22、998KN查鉆井手冊（甲方）=1103.2KN故0.01178=20.54KN故滿足雙軸應力校核3.抗拉強度校核<987.5滿足抗拉強度要求。3.1.3 確定第二段使用長度和第三段可下入深度表3-3 第三段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強度(t)抗擠強度（）內徑（mm）H-40139.76.220.835918.064127.31414m實際取D=1414(m)第二段使用長度 L= D- D=1618-1414=204(m)， 取第二段套管的長度200m；2.雙軸應力校核+12.998查鉆井手冊（甲方）=987.5KN故故滿足雙軸應力校核3.抗拉強度校核 滿

23、足抗拉強度要求。3.1.4 確定第三段使用長度和第四段可下入深度表3-3 第三段套管鋼級選擇鋼級外徑（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強度(t)抗擠強度（）內徑（mm）K=55139.76.220.83108.421.512127.3按計算mL3=D4-D3=393m在這里我們取L3=400m1.抗拉強度校核由公式+47.7292.抗拉強度校核滿足抗拉強度要求。所以第四段套管的長度為:L=2000-390-200-400=10103 校核第四段套管第四段套管主要所受最大的拉應力抗拉強度校核：+118.52=1010+118.52=293.91<578.3KN. 井口內壓校核：滿足井

24、口內壓校核，所以滿足要求3.2 技術套管柱的設計技術套管段的最大鉆井液密度為1.15 g/cmp=1.1569.83101.125p=3.95查鉆井手冊（甲方），選擇第一段套管井深（m）鋼級單位重量(kg/m)壁厚（mm）內徑（mm）抗拉強度(t)抗擠強度(kg/cm)120-310H-4047.627.72228.6115.296.3選取的抗擠強度為9.446，故滿足抗擠強度校核。1.抗拉強度校核滿足抗拉強度要求。2.井口內壓校核滿足井口內壓校核，技術套管設計完畢。表3.3 層套管柱的設計查鉆井手冊（甲方），選擇第一段套管井深（m）鋼級外徑（mm）壁厚（mm）均重(kg/m)抗拉強度(t)抗

25、擠強度(kg/cm)內徑（mm）0-80H-40339.78.3871.43146.152323表層套管段的最大鉆井液密度為1.15 g/cmp=1.159.81801.125p=1.015選取的抗擠強度為5.102，故滿足抗擠強度校核。1.抗拉強度校核滿足抗拉強度要求。2.井口內壓校核4 鉆柱組合和強度設計4.1 鉆鋌的設計根據五茲和魯賓斯基理論得出，允許最小鉆鋌的最小外徑為：允許最小鉆鋌外徑=2倍套管接箍外徑-鉆頭直徑。鉆鋌長度取決于選定的鉆鋌尺寸與所需鉆鋌重量。4.1.1 所需鉆鋌重量的計算公式m= （4-1）m 所需鉆鋌的重量，kN ;W 所需鉆壓；S 安全系數(shù), 此取S=1.2 ；K

26、 浮力系數(shù) ；L 所需鉆鋌的長度, m ；L 所需鉆桿的長度，m ；q 每次開鉆所需鉆鋌單位長度重量；N 每次開鉆所需鉆鋌的根數(shù) ；每根鉆鋌的長度 9.1 m 。4.1.2 計算鉆柱所受拉力的公式1鉆柱所受拉力P=（L q+ L q） K （4-2）P 鉆柱所受拉力，kN ；P外擠 =g L （4-3）P外擠 鉆桿所受外擠壓力,MPa 。4.2 鉆鋌長度的計算4.2.1 一次開鉆鉆具組合1 .鉆鋌長度的確定選鉆鋌外徑203.2mm，內徑71.4mm，q=2190N/m。此時=0.858，W=40KNL= =25.54m從而實際用3根，實際長度39.1=27.3（m）2.鉆桿長度計算及安全校核鉆

27、桿外徑139.7mm，內徑121.4mm，q=319.71N/m，鋼級E級=1945.06KN，=1.3（1）安全系數(shù)校核：=0.9/=0.91945.06/1.3=1346.58KN (2) 卡瓦擠毀校核=0.9/(/)=0.91945.06/1.42=1232.78KN（3）動載校核：=0.9-MOP=0.91945.06-400=1350.5KN較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計算的最小則鉆桿 Lp=（- qL ）/（q）=4307.08m>80m從而實際用鉆桿：80-27.3=52.7m校核抗擠度：P外擠=1.110009.8（80-27.3）0.568MPa <=58.21M

28、Pa故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。4.2.2 二次開鉆鉆具組合1 .鉆鋌長度的確定 選鉆鋌外徑203.2mm，內徑71.4mm，q=2190N/m。此時=0.852，W=180KNL= =115.7m從而實際用13根，實際長度139.1=118.3（m）2.鉆桿長度計算及安全校核鉆桿外徑139.7mm，內徑118.6mm，q=360.59N/m，鋼級E級=1945.06KN，=1.3（1）安全系數(shù)校核：=0.9/=0.91945.06/1.3=1346.58KN(2) 卡瓦擠毀校核=0.9/(/)=0.91945.06/1.42=1232.78KN（3）動載校核：=0.9-MOP=0.91

29、945.06-400=1350.55KN較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計算的最小則鉆桿Lp=（- qL ）/（q）=3294.2m>310m從而實際用鉆桿：310-118.3=191.7m校核抗擠度：P外擠=1.1510009.8（310-118.3）=2.1605MPa<=58.21MPa故安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。4.2.3 三次開鉆鉆具組合1 .鉆鋌長度的確定選鉆鋌外徑152.4mm。q=1212N/m。此時=0.839，W=180KNL= =212.41m從而實際用24根，實際長度24 9.1=218.4（m）2.鉆桿長度計算及安全校核鉆桿外徑127mm，內徑112mm

30、，q=237.73N/m，鋼級E級=1760.31KN，=1.3（1）安全系數(shù)校核：=0.9/=0.91760.31/1.3=1218.676KN(2) 卡瓦擠毀校核=0.9/(/)=0.91760.31/1.42=1115.68KN（3）動載校核：=0.9-MOP=0.91760.31-400=1184.279KN較三種安全校核知卡瓦擠毀校核計算的最小則鉆桿 Lp=（- qL ）/（q）=4480.17m>2000m從而實際用鉆桿：2000-218.4=1781.6m。校核抗擠度：P外擠=1.2510009.8（2000-218.4）=21.825MPa<=68.96 MPa綜上

31、安全校核所選鉆鋌及鉆桿滿足要求。鉆具選擇表項目鉆頭尺寸（mm）鉆鋌外徑(mm)鉆鋌長度(m)鉆桿外徑(mm)一開444.5203.225.54139.7二開215.9203.2118.3139.7三開215.9152.4218.41275 鉆井液設計5.1 鉆井液的選擇5.1.1 井筒內鉆井液體積V= (5-1)V第i次開鉆時井筒內鉆井液的體積，m；D 第i次開鉆時鉆頭的直徑，m；L第i 層套管的下入深度，m ；所加入的重晶石的密度，取4200 ；加入重晶石粉后鉆井液的密度，；加入重晶石之前的鉆井液的密度，。5.1.2 需要加入粘土的量W= （5-2）式中 所加入粘土的密度，取 2000 ；

32、水的密度，取1000 ；加入粘土前鉆井液的密度，。V所配鉆井液的最大體積，m。5.1.3 需要加入清水的量Q=V- （5-3）式中 W所加入的粘土的量，t ； 水的密度，取1000。W= （5-4）式中 所加入的重晶石的密度，取4200 ；加入重晶石粉后鉆井液的密度，；加入粘土前鉆井液的密度，。參考臨井資料，一開和時鉆井液的密度為1.15 ，二開和三開時鉆井液密度同為1.156 ，無須改變鉆井液的密度。5.2 鉆井液體最大積的計算5.2.1 一次開鉆井筒內鉆井液體積由公式5-1V=80V=12.41(m)5.2.2 二次開鉆井筒內鉆井液體積由公式5-1V=310V=11.34(m)5.2.3

33、三次開鉆井筒內鉆井液體積由公式5-1V= 2000V=73.18(m)一般泥漿池內要存儲備用50m鉆井液，取循環(huán)浪費20 m鉆井液，所以 V>50+20+73.18,所以V>143.18 m,V=160m 。5.3 鉆井液密度的轉換5.3.1 一次開鉆時由公式5-4W=W=48(t) 所以加入黏土的量為48tQ=V-=160-=112m5.3.2 一次開鉆到二次開鉆時需要重晶石質量由公式得G=4.032t所以需加重晶石4.032t。6 鉆井水力參數(shù)設計6.1 泵的選擇6.1.1 保證井壁不被沖刷的相關公式Z= （6-1）式中 Z 流態(tài)值，808；D井眼直徑，cm ；D 鉆具外徑，c

34、m ；n 流性指數(shù) ；K 稠度系數(shù),Pa·s；鉆井液密度，g/cm 。Q=(D （6-2）Q=(D （6-3）6.1.2 臨界井深的確定公式1第一臨界井深Dcr= （6-4）式中a=k+k-m L （6-5）k= m L (6-6)k=0.51655(+) (6-7)k=L+ (6-8)k=L+ (6-9)式中 d,d,d,d地面高壓管線，水龍帶和水龍頭，方鉆桿的內徑，m ；L,L,L,L地面高壓管線，水龍帶和水龍頭，方鉆桿的長度，m ；d,d,d,d 分別為鉆桿,鉆鋌的內徑和外徑，m ；B 常數(shù)，內平鉆桿取0.51655；L,L分別為鉆桿和鉆鋌的長度，m；k,k,k分別為地面管匯，

35、鉆桿內外，鉆鋌內外的壓力損耗系數(shù)；d 井徑，m；d 鉆具外徑，m； 鉆井液的塑性粘度，Pa·s；P泵的最大工作壓力，kW；Q泵的最大排量，m/s2 .第二臨界井深D= (6-10)Q鉆井液攜帶巖屑最小速度對應泵的排量，m/s 。6.1.3 一開時泵的排量計算D=444.5 mm , D=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,=1.1g/cm (6-11) (6-12) (6-13)由公式(6-11) (6-12) (6-13)得攜巖最低返速=0.6(m/s)由公式6-2Q=(D=()1.2Q=167.73(l/s)由公式6-3Q=(D=(0.44450.6Q

36、=83.868(l/s)6.1.4 二開時泵的排量計算D=215.9 mm , D=139.7 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,=1.1g/cm (6-11) (6-12) (6-13)由公式(6-11) (6-12) (6-13)得攜巖最低返速=0.6(m/s)由公式6-2Q=(D=()1.2Q=25.53(l/s)由公式6-3Q=(D=(0.21590.6Q=12.76(l/s)6.1.5 三開時泵的排量計算D=215.9 mm ,D=127 mm ,n=0.65 ,K=0.3 ,Z=808 ,=1.25g/cm 。由公式6-2Q=(D=(0.2159Q=28.72(l

37、/s)由公式6-3Q=(D=(0.21590.6 Q=14.36(l/s)表5-1泵的參數(shù)表井段泵型鋼套直徑（mm）最大工作壓力（MPa）泵速 （沖/分）柴油機轉速（rpm）額定排量（l/s）一開3臺3NB-1300A16024112140034.32二開1臺3NB-1300A 15027112140030.17三開1臺3NB-1300A15027112140030.176.2 臨界井深的計算6.2.1 三開時第一臨界井深的確定當三開時，d=112mm,d=127mm,d=71.4mm,d=152.4mm, d=0.2 m ,=1.156 g/cm,=0.023Pa·s,d=d=d=d=0.120m, =50m,L=30m,L=20m,L=16m。由公式6-7 K=0.12975(1.15610)0.023(+)K=5.34