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1、 08 级 钻井技术 专业毕业设计（论文）题目： 一口井井身结构设计 学 号： 38 姓 名： 专 业： 钻井技术 班 级： 08钻井一班 指导教师： 完成时间： 2011 年 4 月 10 日- II -一口井井身结构设计摘 要石油钻井投资大、风险高，其中井身组合设计的好坏直接关系着施工的效益和成败。本论文以一口井井身结构设计为框架，包含了三个方面：井身钻柱组合设计、机械破岩钻进参数的评价和井身结构设计水力参数。论文对目前一口井井身结构设计所采用的方法进行了总结和比较，采用尹宏锦教授创立的通用钻速方程求对数进行整理后作为求解的模型；通过比较杨格(YoungFS)模式和通用钻速方程模型求取最优
2、的机械破岩钻进参数钻压和转速的方法，采用基于通用钻速方程的模型求取最优的机械破岩钻进参数钻压和转速，用最优的钻压和转速代入通用钻速方程求解最优条件下的机械钻速与实际钻速对比；在水力参数评价方面，采用目前已经成熟的最大水马力模式求最优解，以最优解条件下的水力效率、钻头水功率、喷射速度、射流冲击力。并基于上述模型编写了计算机程序，该软件采用面向对象的VC2005 语言开发。关键词：井身结构；钻进参数；钻具组合；水力参数；钻井软件目 录第 1 章前言11.1 课题背景及目的11.2 国内外研究现状31.3 本文主要内容3第2 章钻井工程井身设计理论基础42.1 井身组合设计42.1.1 钻柱尺寸选择
3、42.1.2 钻铤长度的确定52.1.3 钻杆柱强度设计62.2 水力参数设计8 2.2.1 钻井液循环系统压耗的计算82.2.2 确定最优排量和最优压耗的最佳水力路线 102.3 下部防斜钻具设计122.3.1 井斜的原因分析122.3.2 满眼钻具控制井斜132.3.3 钟摆钻具控制井斜14第 3 章生产实例173.1 井身设计概况173.2 地层位置预测及岩性173 . 3 技术指标及质量要求193.3.1 井身质量要求井下复杂情况提示19.3.2 地层可钻性分级及地层压力预测193.3.3 井身结构203.4 钻井主要设备213. 5 钻具组合和强度设计213.6 机械破岩参数223.
4、7 水力参数设计233.8 钻井参数设计233.9 计算过程24第章 软件编制294 . 1 流程图2 94. 2 基本界面304. 3 结果31第 5 章结论32参考文献34致谢35附录3 6第1章前言1.1 目的意义石油工业是国家的支柱产业之一石油钻井是石油天然气勘探开发不可缺少和最直接的手段。钻井是勘探的继续，开发的先导，钻井工程的费用约占勘探开发总投入的30-50%，石油钻井投资太、风险高，钻井工程设计是实施钻井工程的前提，而其中钻具组合和水力参数的设计极其重要，直接关系着施工的效益和成败，应该体现其科学性经济性综合性，要实现高水平的钻井工程设计，必须解决目前目前很多钻井工程技术人员仍
5、然在使用纸和计算器的问题，多年来地质学家地球物理学家和石油物理学家已经把先进的计算能力应用于他们的专业领域，在钻井技术研究和工程设计领域中引入高级的计算技术包括人工智能技术是解决目前存在的问题的重要途径，智能钻井系统的研究是当前钻井与掘进技术的最新研究内容之一。 1.2 国内外研究现状 调研发现国外一些大的石油软件公司在钻井工程设计一体化软件系统方面，作了大量的研究和推广应用工作。国外为钻井工程设计提供相应软件包的公司有：Landmark 公司，Schlumberger 公司、Maurer 公司等，这些软件公司的软件产品应用在钻井过程的各个阶段从地层压力预测、到井身结构的优化、井眼轨道设计、套
6、管设计等，直至钻井施工中的钻井数据采集与分析，帮助客户实现数据工作流程和作业过程的一体化，从而在整个企业范围内达到资源的优化配置，创造最大的经济效益。总之这些石油软件公司已将集成化一体化作为其产品研发的主导思想。其中：(1)Landmark 公司：CasingSite 软件实现了套管柱管串设计和强度校核，并将设计结果以报表输出；WellPlan 软件完成带弯接头底部钻具组合设计、固井临界返速分析、水力分析、卡钻设计、摩阻与扭矩、防碰分析、井控等功能1。(2)Paradigm 公司：DirectorGeo 实现了钻井工程师与地质解释人员在一个多学科环境下一起工作，完成地质目标选择、油井设计和三维
7、可视化；Cement-IT帮井工程师分析各种流体泵送情况，确定最终多流体结构，固井计算程序进行各循环流体的完全水力学分CaseWell 完成套管设计；Pump-IT 完成水力计算等2。(3)Schlumberger： 该公司产品Drilling Office 是一体化的钻井工程应用软件,其功能涵盖了油井生命周期。国外软件的优缺点：Landmark 和Schlumberger 的优点是软件统一的数据平台实现了钻井应用程序模块间一体化,界面友好。Landmark的缺点是技术先进性一般, 支持的型较少,相应计算考虑因素还有欠缺;Maurer 的优点是功能全面包括欠平衡设计、套管磨损及隔水管磨损、连续
8、软管钻井等;Maurer的缺点是软件输出数据图表的规范性和灵活性差数据管理能力不足,Paradigm公司的优点是三维显示效果好, 设计的井身轨迹、地震数据、地层孔隙压力等可以在三维可视化的环境中显示; 缺点是功能及技术先进性一般3。总之国外软件虽然采用了先进的钻井工艺技术,并很好地将计算机技术与网络技术应用于钻井工程设计,统一了数据平台,实现了钻井应用程序模块间的一体化,但软件的本地化欠缺，不符合中国的国情，某些计算参数在国内的实际生产中很难采集到，使得设计软件在可用性和易用性上存在一定的不足，同时价格昂贵，维护不便。调研和查新结果表明，国内研究和报道钻井工程设计一体化系统的文献相对较少，而真
9、正实现钻井工程设计网络化可视化标准化的软件则更少，一体化则未见报道。多年来国内各石油院校以及各大油田研究院所在引进吸收自行开发的过程中，在钻井工程设计软件开发方面做了一定的工作1.3 本文主要内容 本文以钻井工程一口井井身结构设计理论为基础，介绍了钻井工程井身设计的全过程。其中第2 章讲述了钻柱组合设计，水力参数设计，下部防斜钻具设计，第 3 章结合理论基础介绍了在实际生产中的钻井工程设计。第四章介绍了本钻井井身设计软件的设计流程图，基本界面以及软件的运行方式、第2章钻井工程井身设计理论基础2.1 钻柱组合设计钻柱是钻头以上，水龙头以下部分的钢管柱的总称，它包括方钻杆，钻杆，钻铤，各种接头及稳
10、定器等井下工具。钻柱是钻井的重要工具，它是联通地下与地面的枢纽。在转盘钻井时，靠它来传递破碎岩石锁需要的能量，给井底施加钻压，以及循环钻井液等。在井下动力钻井时，井下动力钻具是用钻柱送到井底并靠它来承受反扭矩，同时钻头和动力钻具所需要的液体能量也是通过钻柱输送到井底的。钻柱设计包括钻柱尺寸选择和强度设计量方面内容，在设计中一般遵循以下两个原则：第一：满足强度（抗拉强度，抗挤强度）要求，保证钻柱安全工作。第二：尽量减轻整个钻柱的重力，以便在现有的抗负荷能力下钻更深的井。2.1.1 钻柱尺寸选择具体对于一口井而言，钻柱尺寸的选择首先取决于钻头尺寸和钻机的提升能力。同时，还要考虑每个地区的特点，如地
11、质条件，井身结构，钻具供应以及防斜措施等。选择的基本原则：a.方钻杆由于受到扭矩和拉力最大，在供应可能的情况下，应尽量选用大尺寸方钻杆。b.在钻机提升能力允许的情况下，选择大尺寸钻杆是有利的。因为大尺寸钻杆强度大，水眼大，钻井液流动阻力小。且由于环空小，钻井液上返速度高，有利于携带岩屑。入井的钻柱力求结构简单，以便于起下钻操作。c.钻铤尺寸一般选用与钻杆接头外径相等或相近的尺寸，有时根据防斜措施来选择钻铤的直径，常用的钻头尺寸与钻柱尺寸配合列于下表2.1 供参考。表2.1 钻头尺寸与钻柱尺寸钻头直径/mm(in) 钻铤外径/mm(in)钻杆外径/mm(in)299(1134)203(8)168
12、(65/8)248-299(93/4-113/4)178-203(7-8)140(51/2)文字s(t)t使用大直径钻铤具有下列优点：（1）可用较少的钻铤满足所需钻压的要求，可减少钻铤，从而减少起下钻时连接钻铤的时间 （2）提高了钻头附近钻柱的刚度，有利于改善钻头工况；（3）钻铤和井壁的间隙较小，可减少连接部分的疲劳破坏；（4）有利于防斜。2.1.2 钻铤长度的确定浮重原则：保证在最大钻压时钻杆不承受压缩载荷，即保持中性点始终处在钻铤上。计算公式：Lc S W q K a n c b * / * cos max （2.1）式中： Lc 钻铤长度mWmax 设计的最大钻压，kN；Sn 安全系数，
13、考虑附加力（动载、井壁摩擦力等）,防止中性点移动较弱的钻杆上，一般取1.15 1.25；qc 每米钻铤在空气中的重力，kN/m；Kb 浮力系数；井斜角，直井时， =02.1.3 钻杆柱强度设计a. 强度条件（1）钻杆在屈服强度下的抗拉载荷：钻杆材料的屈服强度所允许的最大抗拉载荷。式中y 钻杆钢材的最小屈服强度，MPa；Ap钻杆的横截面积，cm2；Fy 最小屈服强度下的抗拉载荷，kN。（2）钻杆的最大允许拉伸力Fp：Fp 钻杆的最大允许拉伸载荷，kN（3）钻杆的最大安全静拉力Fa：安全系数法（考虑起下钻时的动载及摩擦力）式中:St安全系数，一般取1.30。设计系数法（考虑卡瓦挤压）b. 钻杆柱强
14、度设计按最大安全静拉力F a 设计钻杆柱的最大允许下深（长度）。（1）单一钻杆柱设计强度条件: F a= Lqp Lcqc Kb（2）复合钻杆柱设计（深井）思路：由下而上，所受拉伸载荷逐渐增大，强度应逐渐增大。故由钻铤上面第一段钻杆开始，先选择强度较低的钻杆，确定其许用长度；再逐段向上选择强度更高的钻杆进行设计。这样设计出来的钻杆柱，由下而上强度逐级增大以满足抗拉强度的要求。（3）抗内压强度较核：不同尺寸、钢级和级别的钻杆的最小抗内压力可在API RP 7G标准中查得，用适当的安全系数去除它，即得其许用净内压力。2 . 2 水力参数设计钻井液水力学的合理设计不仅有利于环空水力参数的优化，提高岩
15、屑携带效率，而且可以通过优化钻头水眼的水力参数，发挥钻井液的高压射流作用，提高岩石破碎效率。2.2.1钻井液循环系统压耗的计算循环系统压耗由地表管汇、钻具内、环空和钻头各部分组成。目前考虑到实际钻探以及钻探工艺的结合，大多数石油、水文水井和岩心钻探采用了正循环工艺，而且大量地应用了牙轮钻头、4*5 钻头和金刚石钻头。在这样的情况下，水力参数设计要充分考虑钻头水功率和钻头射流冲击力的影响。为了最大程度地模拟井下情况，这里计算井身结构与钻具组合的真实数据，并利用计算机分析，将井段拆分为连续的部分，依次计算。由于考虑到有些井段长度过大，为防止某些变径井段变化突兀，对于长井段，判断其长度并且将其划分为
16、更小的单位2.2.2确定最优排量和最优压耗的最佳水力路线a. 水力功率b水力冲击力c. 最小排量的确定2.3 下部防斜钻具设计2.3.1 井斜的原因分析a.地质因素最本质的导致井斜的原因是地层可钻性的不均匀性和地层的倾斜两个因素。这种地层可钻性的不均匀性表现在许多方面，再与地层倾斜相结合，导致井眼倾斜。（1）地层可钻性的各向异性，即地层可钻性在不同方向上的不均匀性。（2）地层可钻性的纵向变化。地层在沉积过程中，由于沉积环境的不同和变化，形成了沿垂直于地层层面方向可钻性的变化，俗称“软硬交错”。（3）地层可钻性的横向变化。地层可钻性不紧沿垂直于地层层面上有变化，而且在平行于地层层面方向也有变化。
17、从以上分析可知，地层可钻性的各种不均匀性和地层倾斜引起井斜的机理，最终体现在钻头对井底的不对称切削，使钻头轴线相对于井眼轴线发生倾斜，从而使新钻的井眼偏离原井眼。b.钻具原因钻具导致井斜的主要因素是钻具的倾斜和弯曲。影响最大的是靠经钻头的那部分钻具，称作“底部钻具组合”（bottom hole assembly，简称BHA），钻具的倾斜和弯曲将产生两个后果，一个是引起钻头倾斜，在井底形成不对称切削，新钻的井眼将不断的偏离井眼方向；二是使钻头受到侧向力的作用，迫使钻头进行侧向切削，这样也会使新的井眼不断的偏离原井眼方向。而导致钻具的倾斜和弯曲的原因是第一由于钻具直径小于井眼直径，钻具和井眼之间有
18、一定的间隙，所以钻具在井眼内的活动余地很大，这给钻具的倾斜和弯曲创造了空间条件。其次由于钻压的作用，下部钻具受压后必将靠向井壁而倾斜。当压力超过一定数值后，钻柱将发生弯曲。弯曲钻柱将使靠近钻头的钻具倾斜更大。还有当安装设备时。天车，游车，转盘三点不在一条铅垂线上；钻盘安装不平从而引起钻具一开始就倾斜。2.3.2 满眼钻具控制井斜满眼钻具的结构，是在靠近钻头大约20M长的钻铤上适当的安置扶正器，以此来达到放斜的目的。所谓适当包括扶正器的数量，位置和直径。这里介绍我国著名石油专家杨勋尧提出的满眼钻具组合，简称YXY组合。A .yxy组合yxy组合一般包括四个扶正器，自下而上，分别为：(1)近头扶正
19、器：紧装在钻头之上，简称近扶。近扶直径较大，与钻头直径仅差1-2mm，在易斜的地区，近扶的长度可加长；在特易斜的地区可将两个扶正器串联起来，作为近扶。近扶的主要作用，是依靠其支撑在尚未扩大的井壁上，抵抗钻头所受的侧向力，有效地防止钻头侧向切削。(2)中扶正器：简称中扶或二扶。中扶的位置，需要经过严格计算。中扶的直径与近扶相同。中扶的作用是保证中扶与钻头之间的钻柱不会发生弯曲，使这段钻柱不发生倾斜，从而防止钻头对井底的不对称切削。(3)上扶正器：简称上扶或三扶。安置在中扶之上一个钻铤单根处，上扶的直径一般与中扶相同，但要求可以稍松。(4)第四扶正器：简称四扶，一般可不安装，仅在特别易斜的地区才装
20、。安置位置在上扶之上的一个钻铤单根处，直径要求与上扶相同。上扶与四扶作用在于增加下部钻柱的刚度，协助中扶防止下部钻柱轴线发生倾斜。B. YXY组合中扶位置的计算中扶位置的计算式满眼钻具设计的核心。中扶距钻头最优先长度，以Lp表示。图2.2是杨勋尧建立的下部钻具受力的力学模型。图中先不考虑扶正器的存在，由图知，钻头相对于井眼中心线的偏移角=c+q，中扶距钻头的距离增大，则c减小，但q增大；中扶距钻头的距离减少，则c增大，但q减小，所以存在一个最优距离可以使最小。根据力学模型建立数学模型，然后求解，即可得到Lp计算公式2.3.3 钟摆钻具组合控制井斜a .钟摆钻具组合的原理钟摆钻具原理如图3，当钟
21、摆摆过一定角度时，在钟摆上会产生一个向回摆的力Gc，称作钟摆力，Gc=G*sina。显然，钟摆摆过得角度越大，钟摆力就越大。如果在钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，使下部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱好像一个钟摆，也要产生一个钟摆力。此钟摆力的作用就是使钻头切削井壁的下侧，从而使新钻的井眼不断的降斜。b.钟摆钻具组合的设计钟摆钻具最早是由美国人lubinski 提出的，但他的设计法式图表设计法套算太复杂。而后国内外许多学者从研究力学模型入手，经过数学求解，提出了钟摆组合的计算方法，这里介绍我国著名石油专家杨勋尧的方法：钟摆钻具组合设计的关键在于计算扶正器至钻头的距离L，此距
22、离太小则钟摆力小，太大则扶正器和钻头之间的钻柱于井壁会产生新的接触点，所以Lz 称为最优距离，c.钟摆钻具组合的使用（1） 钟摆钻具组合的钟摆力随井斜角的大小而变化，井斜角大则钟摆力大，井斜为O 则钟摆力为0，所以钟摆钻具组合多用于井斜角已经较大的井经行纠斜。（2） 钟摆钻具对钻力减小。钻压再增加，还会将扶正器以下的钻杆压弯，甚至出现新的接触点，从而使钟摆组合失去作用，所以钟摆钻具必须严格控制钻压。（3） 在井尚未斜或者井斜很小的时候，要想继续钻井而保持不斜，只能经行“吊打”，由于这样打速度很慢，所以这时多使用满眼钻具组合，仅在要求特别严的井段，才使用钟摆组合经行“吊打”。（4） 扶正器和井眼
23、之间的间隙对钟摆钻具组合影响很明显，当扶正器直径磨损减小时，要及时更换或修复。（5） 使用多扶正器的钟摆组合时，需要经行较多的设计和计算。第3 章生产实例3.1 地质概况3.1.1 地理概况及地质基本数据A 井号:A5B 井别:预探井C 井位：(1)井位座标:纵（X）：4275165m横（Y）：20416485m(2)地面海拔:50m(3)地理位置:XX 省XX 市东500m(4)构造位置:XX 凹陷(5)过井测线:504 和45 地震测线交点D 设计井深： 3510mE 目的层： J QF 完钻原则:进入150m 完钻G 钻探目的:了解XX 构造J Q 含油气情况，扩大勘探区域，增加后备油气
24、源3.2 地层层位预测及岩性钻井的工程地质条件是指与钻井工程有关的地质因素的综合，地质因素包括岩石，土壤类型以及其工程力学性质，地质结构，地层中流体情况等钻井时以不断的破碎岩石而钻进的，了解地层层位和岩性，是为了选用合适的钻头和以最优的钻井参数提供依据，还涉及井眼与地层之间的压力平衡问题，处理不当会造成井涌，井喷或压裂地层等事故，在钻井之前，充分认识和了解该地区的工程地质资料是一口井设计的基础。3.3 技术指标及质量要求3.3.1 井身质量要求及井下复杂情况提示A.在本井的钻井过程中，现场有关技术人员应充分了解、分析邻井事故复杂情况，防止事故的发生，及时处理好工程复杂。注意观察地震对钻井的影响
25、。B .进入目的层，应根据实钻情况及时调整泥浆密度，注意防喷、防漏和防卡，一方面要搞好油气层的发现，保护工作，另一方面要切实搞好井控工作，确保安全施工。C.根据油田分公司钻开油气层申报制度要求，由地质监督以书面形式向钻井监督和井队提出油气层预告，原则：1）钻揭目的层前7 天。2）目的层提前或非目的层发现油气显示要立即通知。3）邻井没有发现H2S 气体，但本井应密切监控。行业标准中H2S 的安全临界浓度为20mg/m3（约14PPm），若发现H2S，无论浓度高低，都要向勘探事业部的钻井技术部及HSE 管理办公室、生产技术处和质量安全环保处报告，同时作业队伍要向所属的上级部门报告。3.3.2 地层
26、可钻性分级岩石的可钻性事岩石抗破碎的能力，钻头选型，确定钻头工作参数，预测钻头工作指标等都以岩石可钻性为基础。3.4 钻井主要设备A 钻机编号：3DH-200AB 钻机型号: 3DH-200AC 提升系统:天车型号：GF-300 负荷：2940KN游车型号：MC-300 负荷：2940KN水龙头型号：GH-400 负荷：3920KND 井 架:型号：TM-200/A 负荷：1960KNE 转 盘:型号：MR-2055 负荷：2450KNF 泥 浆 泵:1 号泥浆泵型号:2PN-800B 功率: 588KW2 号泥浆泵型号:2PN-800B 功率: 588KW3.5钻具组合和强度设计3.9 计算
27、过程A .钻柱组合：第一次开钻（0-505m）444.5mm3A+228mmdc+177.8mmDc+127mmdp+133mmkl(注3A-代表三牙轮钻头，DC-钻铤，DP-钻杆，KL-方钻杆)第二次开钻（505-2155M）311mm3A+203mmdc+177.8mmdc+127mmdp+133mmkl第三次开钻（2155-3500m）215.9mm3a+177.8mmdc+155.8mmdc+127mmdp+133mmkl第四次开钻（3500-3535m）149.2mm3a+120.65mmdc+88.9mmdp+88.9mmkl各次开钻，由预估计钻头最大钻压计算钻铤长度444.5mm
28、3a Wm=300kn311mm3a Wm=250kn215.9mm3a Wm=200kn149.2mm3a Wm=70kn组合钻铤长度计算时，先按组合中最大直径钻铤由设计最大钻压确定长度，然后再根据大尺寸钻铤库存及钻井工艺要求确定不同直径钻铤长度。下部钻具组合后面再设计。基中安全系数1.15-1.25，宜取Sn=1.20。一开（228mmdc,内径71.4mm,qt=2847Mm）。由零轴向应力截面确定LzLz=SnWmax/qckcos=146mLz 实=146+25=171m二开（203mmdc,内径71.4mm, qt=2190n/mLz= SnWmax/qckcos=160mLz 实
29、=160+25=185m三开（177.8mmdc,内径71.4mm, qt=1606n/mLz= SnWmax/qckcos=186mLz 实=186+25=211m四开（120.65dc,内径50.8mm, qt=780n/mLz= SnWmax/qckcos=134mLz 实=134+25=159m钻柱强度计算：二开：井深H=2155m,Pm=1.15g/cm3,dc=203mm,qi=2190n/m,lz=185mDp=127mm,qp=284.78n/m,拉力余量200kn,设计系数1.30，s/t=1.42选127mm,钢级E,Py=1760.31kns/t=1.421.30Pc=0
30、.9Py/1.42=1115.69kn当拉力余量为200kn 时，Pc=0.9Py-200=0.91760.31-200=1284.28knPcH=2155m故实际下入深度最长度为：L=2155-185=1970m三开：H=3500,Pm=1.55g/ cm3,dc=177.8mm, qc=1606n/m,Lc=211m,dp=127mm,Qp=284.78n/m,拉力余量200kn,设计系数1.30，s/t=1.42，选127mm,E钢级钻杆，由第二次开钻柱设计可知PcPc,故可计算出允许下入深度:L 允=(1115.69/1-1.15/7.85-1.606 211) 1/0.28478=3
31、691.69m3500m四开：井深H=4555m,Pm=1.10g/cm3,dc=120.65mm, qc=730n/m,Lc=159mm,dp=88.9mm, Qp=194.14n/m,拉力余量200kn,设计系数1.30，s/t=1.39 先用钢铁级95 钻杆，Py=1350.66knPc=0.91350.16/1.39=874.53knPc=0.91350.66-200=1015.59knPcH=4555M88.9mm,95 钢级钻杆下入深度4555-159=4396mB .机械破岩参数设计依据及计算过程主要依据该区地层可钻性级值进行选择第一次开钻（0-505m）XX221第二次开钻（5
32、05-2155m）J111(505-1000m)J221(1000-1450m)J221(1450-1850m)ATJ221(1850-2155m)第三次开钻（2155-3500m）B22M1(2155-3005m)J221(3005-3255m)ATmJ111(3255-3500m)第四次开钻（3500-3535m）J551(3500-3535m)钻压W 和转速N的确定：由选出的钻头类型及所钻地层岩性，从对就在的关系中即可查得对应钻头的钻压W 和转速N的值，再由转盘转速达到出W 和N值。 （1） 第一、二次开钻，钻头尺寸为444.5mm,最低环空返速Vs=18.24/pddn=0.39m/s
33、 确定最小排量Qmin=/40（44.452-12.72）0.39=55.55 1/s每台泵的最小排量为55.55/2=27.78 1/s由3n-1000 钻井呢浆泵水功率特性表可查得150mm 缸套Qr=31.1L/s,Pr=21.2mPa,选两台3NB-1000，Q=231.1=62.2L/S 确定 Kp,Kc,Kg,m,aKp=P0.80.2pvLpB/D4.8pt+0.57503/(dn-dp)3(dn+dp)1.8=0.0025mPas1.8l-1.8Kc=0.51655 P0.80.2pvLc0.51655/d4.8ci+0.57503/(dn-dc)3(dn+dp)1.8=0.0
34、025mPaS1.8L-1.8Kg=0.51655P0.80.2pv(L1/d14.8+ L2/d24.8+ L3/d34.8+ L4/d44.8)=0.00107mPas1.8l-1.8M= P0.80.2pvB/D4.8pi+(dn-dc)3(dn+dc)1.8=0.000002A=Kg+Kc-mlc=0.0032 确定最优排量：Qopt=(Pr/2.5Kc)Q1.8=7.23mPa计算循环压耗：Pc=(Kg+Kp+Kc) Q1.8=12.77mPa计算钻头压耗：Pb=Ps-Pc=20-7.23=12.77mPa计算钻头水功率：Pb=PrQ-KLQ2.8=798.35kw 计算喷嘴当量直径
35、：确定第一临界井深Dpc 和第二临界井深DpaDpc=Pr/2.8mQa1.8-a/m=490.54mDpa=Pr/2.8mQa1.8-a/m=984.7m由于DpcDpa,故de=（0.126pdQopt2/PrC）1/4=2.28cm 确定射流喷射速度 Vi,射流冲击力FjA0=(/40)(di2) de2=(di2)Vj=10Q/ A0=153.2m/s Fj=PdQ2/100 A0=10.1kn 第二次开钻， 钻头尺寸为311mm ， 最低环空返速Vs=18.24/Pddn=0.51m/s确定最小排量Qmin=/40(31.12-12.72)0.51=32.27 1/s故每台泵的最小排
36、量为32.27/2=16.14 1/s由3NB-1000 钻井泵水功率参数表理得1200mm 缸套Qr=19.9L/s,Pr=33.1 mPa,选用两台3NB-1000，Q=219.9=39.8 L/s同理可得基它参数。第三次开钻，钻头尺寸215.9mm，最低环空返速0.7m/s采用一开的计算方法即可得出需设计的参数第四次开钻，钻头尺寸146.2mm，最低环空返速0.7m/s采用一开计算方法可得出各参数数值D 钻柱与下部防斜钻具结构依据及计算过程钻住及下部防斜钻具结构（1）第一次开钻采用单稳定器钟摆钻具设计数据：dc=228mm,qc=2803n/m,w=200kn,d=444.5mm,Di=
37、440mm=10,I=1.323310-4m4,E=2.058103kPa,1=0.5(0.4445-0.2266)=0.10795m, 2=0.5(0.4445-0.440)=0.00255m.根据以上数据即可求得稳定的理想安装高度Lra=22.083sin10=0.385b=184.6200(0.667+0.3330.00225/0.10795)2(0.10795-0.420.00225-0.080.002252/0.10795)=1794.295c=-18422.0581031.323310-4(0.10795-0.420.0025-0.080.002252/0.70795)=-530.
38、37610000第5 章结论钻井辅助设计，是用计算机进行钻井方案的辅助设计，设计过程是非常复杂的，不同于一般的文本编辑、绘图和CAD系统。它需要采用图形方式(包括二维的和三维的)针对地层的岩性特点、地层的造斜能力、井深结构和钻井参数等，设计出多种下部结构优化组合方案及其结构图，并对其模拟计算和仿真，经过反馈修正，从中得到最优方案最终将其编制为相应的设计方案书。因时间，资金等各方面原因，本软件在在各方面功能显得较为欠缺，功能单一，数据共享和可维护性差。没有形成一个系统的开发模式，可维护性和可扩充性较差，且仅能支持单个独立者的独立设计，而当前钻井设计过程中有着分层、分布和并发的特点，另外，钻井作业
39、地区从陆地到海洋，从戈壁到沙漠，地域辽阔、复杂多变，在人才较为缺乏的情况下，如何能充分利用各油田、钻井公司、设计院在长期的实践工作中所积累的丰富的钻井设计经验、方法和知识，让各方专家在计算机网络支持下协同进行钻具组合设计工作从而达到降低成本、快速响应市场的需要是非常重要的。所以未来钻井软件的趋势将会是计算机支持的协同工作Computer Supported Coopomtivework，简称CSCW)，指地域分散的一个群体借助计算机及其网络技术。共同协作与协调来完成一项任务。通过建立协同工作环境，改善人们信息交流方式，消除时间、空间的分隔，节省时间和精力，提高群体工作质量和效率，从而提高效益。
40、在以后的工作中，本软件将会在以下方面加以该井和完善：(1)钻具组合设计过程是一个顺序流转的过程，需引入工作流的思想，使设计任务划分清晰，便于管理。因此，应进一步研究基于工作流的协同式钻具组合设计系统；并且对协作过程中的设计文档加入版本的管理。(2)在钻具组合协同设计的可视化方面，可引进虚拟现实技术，开发过程更为形象逼真，接近现实。(3)在钻具组合设计过程中，可采用基于实例推理方法，通过对多种钻井参数进行分析，从钻具实例库直接提取最适宜的钻具设计模型，对其进行修改和完善，最终得到符合要求的设计方案。从而实现钻具组合设计的智能化。(4)由于需要在每个客户端安装钻具组合设计软件系统，这就加大了客户端
41、的负担和复杂程度，不利于软件的修改和扩充。因而，需借助WEB技术，研究开发基于WEB的协同式钻具组合设计软件系统。参考文献1 胡茂焱.尹文斌.郑秀华.夏柏如钻井液流变参数计算软件的开发及流变模式的优化J 钻井液与完井液,2005,(1)：33-43.2 钟兵.付建红.施太和预测井下循环压力损失的精确水力模型J天然气工业,2003,(1)：26-37.3 余英,梁刚.Visual C+实践与提高-COM和COM+ 篇M.北京：中国铁道出版社，2001.4 A. Brown. Large-Scale Component-Based DevelopmentJ. New Jersey:Prentice
42、 Hall,Inc., 2000.5 P.C. Clements, From Subroutines to SubsystemsJ: Component BasedSoftware Development.American Programmer, vol. 8, No. 11, November1995.6 周煜辉系统论、信息论、控制论与现代钻井科学技术J石油科技论坛，2001，(6)：15187 郭学增钻井工程人工智能十年谈J石油钻探技术，1999，27(5)：25268 张绍槐，张洁关于21世纪中国钻井技术发展对策的研究J石油钻探技术，2002，28(1)：469 陈平.钻井与完井工程M.北京：石油工业出版社，2005.10 郑力会，赵雄虎. 钻井工作流体导论M.北京：中国矿业大学出版社，2008.中国石油大学（北京）致谢本文是在我的导师黄欢老师的悉心指导和热情鼓励下完成的。值此论文成稿之际，谨向黄老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!还要感谢辽河石油职业技术学院给了我学习石油工程专业课程的机会，使我能在毕业后更加自信的走向自己的工作岗位。总之，在论