钻井工程计算1

1．某井用Φ127mm钻杆(372.4N/m)2200m，Φ184.20mm钻铤(1737N/m)60m、Φ158.8mm钻铤(1328N/m)100m及Φ216mm钻头，钻井液密度1.2g/cm3。钻进时加钻压180kN，套管钢材密度为7.8g/cm3，求中性点位置。（10分）[解]：①smfK10.846②11ccfLqK88.17千牛180千牛，故中性点落在Φ158.8mm的钻铤上③设中性点高度（距井底距离）为NL米2111cfccfcNqKLqKPLL=60+81.736=141.736米2．某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时的泵压为18MPa，所用排量为30l/s，钻井液密度为1.3g/cm3。此时循环系统的循环压耗系数Kl=0.0223MPa(l/s)1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：此时钻头上喷嘴直径是多大?（14分）[解]：①8.1QKPll=10.19MPa②由lbSPPP得：81.7lsbPPPMPa③由422022081.005.0ebCdQACQP得：4229081.0bPCQd=1.1cm=11mm3．某井使用密度为1.3g/cm3的钻井液钻至3800m时发生井涌，关井后求得关井立管压力为4MPa，关井套管压力为5.5MPa。（1）求压井用的钻井液密度；（2）已知上一层套管下深2500m，该处地层破裂压力的当量密度为1.98g/cm3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关井套压。（12分）解：（1）压井所需要的钻井液密度：407.1380000981.043.100981.01Dpspddg/cm3（2）允许的关井套压maxiptftdiDDp00981.000981.0max故68.16)3.198.1(00981.000981.0maxdfipMPa4．某井钻至2400m井深时，测得井斜角30，井斜方位角100。使用具有一定造斜率的弯外壳马达继续钻进120m后，测得井斜角35，井斜方位角75。现打算利用该造斜工具再继续钻进某一深度后使井斜角达到40，井斜方位角达到50。求此时造斜工具的装置角应该为多少（不考虑反扭角）？扭方位的井段长度为多少？（14分）解：cossinsincoscoscos22211=cos30cos35+sin30sin35cos(75-100)=0.9691=14.2356.312023.1430301DKC(/30m)cossinsincoscoscos22211=cos35cos40+sin35sin40cos(50-75)=0.962=15.921397.0sinsincoscoscoscos121=50-75=-25=-arccos0.1397=-81.9716.13456.392.153030CmKDm5.某井钻进至井深3000m处发生井涌，此时所用钻井液密度为1.20g/cm3，关井立管压力为5.0MPa，关井套管压力为6.5MPa，求：（1）产层的地层压力PP；（2）压井应该用的钻井液密度；答案：（1）316.40530002.100981.0pP（MPa）（2）k=40.316/3000/0.00981=1.37（g/cm3）6．某井用Φ127mm钻杆(372.4N/m)2200m，Φ184.20mm钻铤(1737N/m)60m、Φ158.8mm钻铤(1328N/m)100m及Φ216mm钻头，钻井液密度1.2g/cm3。钻进时加钻压180kN，套管钢材密度为7.8g/cm3，求中性点位置。（10分）[解]：①smfK10.846②11ccfLqK88.17千牛180千牛，故中性点落在Φ158.8mm的钻铤上③设中性点高度（距井底距离）为NL米2111cfccfcNqKLqKPLL=60+81.736=141.736米7．某井使用密度为1.3g/cm3的钻井液钻至3800m时发生井涌，关井后求得关井立管压力为4MPa，关井套管压力为5.5MPa。（1）求压井用的钻井液密度；（2）已知上一层套管下深2500m，该处地层破裂压力的当量密度为1.98g/cm3，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求允许的最大关井套压。（12分）解：（1）压井所需要的钻井液密度：407.1380000981.043.100981.01Dpspddg/cm3（2）允许的关井套压maxiptftdiDDp00981.000981.0max故68.16)3.198.1(00981.000981.0maxdfipMPa8．（10分）某井用12.25in钻头钻进至2000米，钻井液密度为1.25g/cm3，钻压为180kN，井斜角为6º，钻具组合为：9in钻铤（qc=2847N/m）27m+7in钻铤（qc=1606N/m）54m+6.5in钻铤（qc=1362N/m）81m+5in钻杆1838m，求中性点所处的井深。（钻柱钢材密度按7.8g/cm3计算）解:．设中性点落在6.5in钻铤上，高度为x米根据中性点的定义，有：1806cos847.227606.154362.1)8.725.11(x解得：mx086.38中性点井深为：mDN914.1880086.38275420009．（12分）某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到井深2000m时，排量为30L/s，循环压耗为5Mpa，钻进到2500m时所用排量为28L/s，循环压耗为5.5Mpa。现计划保持排量不变，用18MPa的泵压钻到3000米，钻井液密度为1.3g/cm3，钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试设计喷嘴直径。解:（1）求循环压耗系数am,：5.528)2500(530)2000(8.18.1amam解得：4610986.110385.5am，（2）求3000米处的循环压降)(584.63000)10986.1300010385.5(46MPapL（3）求钻头压降：)(416.11584.618MPapb（4）求喷嘴直径：22296.0416.11283.1081.0ned2.801（cm2）)(966.032cmddnei10．（13分）某井使用密度为1.35g/cm3的钻井液钻至3800m时发生井涌，关井后求得关井立立管压力为4MPa，关井套管压力为5.5MPa。（1）求地层压力；（2）求压井用的最小钻井液密度；（3）已知上一层套管下深2500m，该处地层破裂压力试验时钻井液密度为1.20g/cm3，漏失压力PL=10.5MPa，开裂压力PR=11.8MPa，传播压力PrRo=10.2MPa，假设侵入井眼的地层流体还没有上窜到套管环空内，求不发生井漏允许的最大关井套压。解:（1）求地层压力：)(325.54380035.100981.04MPapp（2）求压井最小钻井液密度：)/(457.1380000981.0435.131cmgd（3）求最大允许关井套压：25002.100981.05.10250035.100981.0maxap解得：MPapa821.6max11．(13分)某井下套管至1000m后固井做漏失试验，测得漏失压力为PL=6.9MPa，此时井内钻井液密度为1.15g/cm3。再次开钻后继续钻进至井深3000m处发生井涌，此时井内钻井液密度为1.2g/cm3，关井立管压力为5MPa，套管压力为6.5MPa，假设此时环空内钻井液密度均匀，求：（1）产层的地层压力PP；（2）压井应该用的钻井液密度；（3）最大允许关井套压。.[解]：①4031681.9HPPmdpkPa②37.1300081.94031681.91HPpmg/cm3③5.1818181.9111000HPPmLfkPa环空内钻井液平均密度为149.181.9HPPapag/cm3则最大关井立管压力为8.690981.911000maxHPPafakPa=6.9098MPa12．（11分）A井用动力钻具+弯接头定向钻进，钻至1500m测斜知道：1=12°,1=80°。继续钻进至1800m，测斜得：2=16°，2=150°。现拟用该造斜工具在保持变井斜角不变的情况下将方位扭转到3=120°，求造斜工具的装置角和扭方位井段长度。[解]：①19.8cossinsincoscoscos323213②44.104sinsin/coscoscoscos323321因为：3=120°2=150°所以：54.25544.104③290.16cossinsincoscoscos2121120543.0/22LK/m④)(829.150/33mKL13．（11分）某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时的泵压为18MPa，所用排量为30L/s，钻井液密度为1.3g/cm3。已知钻头上使用3个11mm的等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试求：此时循环系统的循环压耗系数Kl。．[解]：①851.241320dAcm2②81.705.02022ACQPbMPa③由lbSPPP得：19.10bslPPPMPa④由8.1QKPll得：0223.08.1QPKllMPa(l/s)1.814．某井钻至4000m处发生井涌，此时钻井液密度为1.2g/cm3，关井立管压力5MPa，套压6.5MPa，求：（1）地层压力；（2）求压井用的钻井液密度；（3）已知上一层套管下深2500m，此处地层破裂压力当量泥浆密度为1.98g/cm3，求允许最大关井套压；（4）推荐使用的压井方法。[解]：①5208881.9HPPmdpkPa②327.1400081.95208881.91HPpmg/cm3③5.4855981.912500HPefkPa环空内钻井液平均密度为162.181.9HPPapag/cm3则最大关井立管压力为45.2006181.912500maxHPPafakPa=20.061MPa④推荐使用司钻法，即两周循环压井法：第一周用原浆循环，第二周用配好的重钻井液。15．某井用Φ127mm钻杆(372.4N/m)2200m，Φ158.8mm钻铤(1328N/m)150m及Φ212mm钻头，钻井液密度1.2kg/l。钻进时加钻压180kN，求中性点位置。[解]：①smfK10.846②ccfLqK164千牛180千牛，故中性点落在钻杆上③设中性点高度（距井底距离）为NL米pfccfcNqKLqKPLL=200.786米16．某井采用喷射钻井技术进行钻进，钻进到某一井深时的泵压为18MPa，所用排量为30l/s，钻井液密度为1.3g/cm3。此时循环系统的循环压耗系数Kl=0.0223MPa(l/s)1.8。已知钻头上使用3个等直径喷嘴，喷嘴的流量系数为0.96。试判断：此时钻头上喷嘴直径是多大?[解]：①8.1QKPll=10.19MPa②由lbSPPP得：81.7lsbPPPMPa③由422022081.005.0ebCdQACQP得：4229081.0bPCQd=1.1cm=11mm17、（12分）某井“二开”拟采用4112”钻头钻进，并用塔式钻具防斜，井斜角控制在3°以内。设计钻压160KN，钻井液密度1.2g/cm3。现已选用