钻井工程课后题(3)

10.54mm的E级钻杆组成的复合钻柱在密度为1.2g/cm3的钻井液中的可下深度。若将51/2in钻杆换成41/2in内外加厚，壁厚为10.92mm的95（X）级钻杆，可下深度又是多少？ 解：（1）

Fa1?0.9?1470.9?1.3?1018.32(KN)L1?Fa11018.32??4967.74(m)qp1KB0.846??242.3?1000?Fa2?0.9FySt?0.9?1945.06?1.3?1750.55(KN)L2?Fa2?qp2?KB??qp1L1qp2

?1750.554?319.71?1000?0.846???242.3?1000??4970?319.71?1000??6472.155?3766.64?2705.515(m)L?L1?L2?4970?2710?7680(m)（2）

Fa1?0.9?1470.9?1.3?1018.32(KN)L1?Fa11018.32??4967.74(m)qp1KB0.846??242.3?1000?Fa2?0.9FySt?0.9?1863.09?1.3?1289.83(KN)L2?Fa2?qp2?KB??qp1L1qp2

?1289.83?242.3?1000?0.846???242.3?1000??4970?242.3?1000??6292.30?4970?1322.30(m)L?L1?L2?4970?1330?6300(m)34.某井用12 1/2in钻头钻至3500m，试根据以下条件进行钻柱设计：钻井液密度：

ρd=1.25g/cm3；钻压：W=200KN；拉力余量：MOP=450KN；安全系数St=1.30；卡瓦长底：Ls=406.4mm，正常润滑，井斜角：α=6o；库存钻具：钻铤：9in钻铤（qc=2860N/m）27m， 7in钻铤（qc=1632N/m）81m，61/2in钻铤（qc=1362.4N/m）供应充足。钻杆：E级5in钻杆（qc=284.78N/m）900m，95（X）及105（G）级5in钻杆（qp=284.78N/m）供应充足。 解：

钻铤选择：选用外径9in，qc=2860N/m，内径71.40mm。

KB?1?Lc??d1.25?1??0.84 ?s7.8WmaxSN200?1.15200?1.15???96.7m

qcKBcos?2.86?0.84?cos6o2.86?0.84?0.99由于库存此类钻铤仅27m，不能满足钻压的要求，所以要在此基础上选用7in钻铤。

Wmax?Lc1qc1KBcos??200?2.86?0.84?0.99?27?135.78KNLc2?135.78?SN135.78?1.15??115.05mqcKBcos?1.632?0.84?0.99

由于库存此类钻铤仅81m，不能满足钻压的要求，所以要在此基础上选用6 1/2in钻铤。

Wmax?Lc1qc1KBcos??Lc2qc2KBcos??200??2.86?27?81?1.632??0.84?0.99?135.78?109.93?25.85KNLc3?25.85?SN25.85?1.15??26.25mqc3KBcos?1.362?0.84?0.99

假设每根钻铤的长度为9m，Lc3=27m 设计钻铤的总长度: Lc=27+81+27=135m

（3）选择第一段钻杆：选用外径127mm钻杆、内径108.6mm，最小抗拉载荷1760KN，计算最大长度。

最大安全静拉载荷计算：

Fa1?0.9?FySt?0.9?17601.3?1218.46KNFa1?0.9?Fy??y?t??0.9?17601.42?1115.49KN

Fa1?0.9?Fy?MOP?0.9?1760?450?1134KN由上面计算可以看出，按卡瓦挤毁比值计算的Fa1最小，则第一段钻杆的许用长度为：

L1??Fa1qL?ccqp1KBqp1?27?2.86?81?1.632?27?1.362? 1115.49?0.285?0.990.285?3953.54?863.81?3089.73m若每根钻杆长度为9m，L1=900m，需要E级5in钻杆10根。

（4）选择第二段钻杆：选用外径127mm，内径108.6mm，每米重284.78N/m，G新钻杆，最小抗拉载荷为2464.39KN，计算最大长度。 最大安全静载荷计算：

Fa1?0.9?FySt?0.9?2464.391.3?1706.12KNFa1?0.9?Fy??y?t??0.9?2464.391.42?1561.94KN

Fa1?0.9?Fy?MOP?0.9?2464.39?450?1767.95KN由上面计算可以看出按卡瓦挤毁比值计算的Fa1最小，则第二段钻杆的许用长度为：

L2??qL?qp1Lp1Fa2?ccqp2KBqp2?27?2.86?81?1.632?27?1.362?0.285?900?1115.49?

0.285?0.990.285246.186?256.5?5535.85?0.285?3772.04m许用钻杆的总长度为：

L=135+900+3772.04=4807.04m 钻柱总长已超过设计井深。

最后设计的钻柱组合见表 表 钻柱组合设计结果 规范 长度/m 在空气中重/kN 在钻井液中重/kN 77.2 64.22 第一段钻铤：外径228.6mm，内径27 71.40mm，线重2.86kN/m 132.19 109.93 第二段钻铤：外径177.8mm，内径81 71.40mm，线重1.632kN/m 36.77 30.89 第三段钻铤：外径165.10mm，内径27 71.40mm，线重1.362kN/m 256.5 215.46 第一段钻杆：外径127mm，内径900 108.6mm，线重284.78N/m E级 702.81 590.36 第二段钻杆：外径127mm，内径2465 108.6mm，线重284.78N/m G级 3500 1205.47 1010.86 合 计 第四章 钻进参数优选

1.某井用直径φ200mm241型钻头钻进，钻压W=196KN，转速n=70r/min，井底净化条件较

-3

好，钻头工作14h以后起钻，已知Af=2.33×10.求牙齿磨损量hf

解：由表4-1查得φ200mm适合于中硬地层241型钻头有关系数为：Z1=0.0167，Z2=5.94，a1=0.9，a2=0.392×10-4,c1=3。由式（4-14）移项积分得

?hf0(1?c1h)dh?Af?a1n?a2n3?z2?z1W?tf0dt

积分整理得牙齿磨损的二次三项式，并解出hf

Af?a1n?a2n3?c12hf?hf?tf?02z2?z1W?1?1?2c1hf?Af?a1n?a2n3?tf

z2?z1Wc1式中hf为钻头钻进t1小时后的牙齿磨损量，将有关数值代入式中得

hf=0.58

2.某井用直径φ200mm211型钻头钻进，钻压W=196KN，转速n=80r/min，钻头工作14h以后起钻，轴承磨损到B6级，求轴承工作系数b。 解：由轴承磨损速度方程：

dB11.5?Wn dtb移项积分可得：

W1.5nt1961.5?80?14b???

B6B63.已知某井五点法钻进试验的结果如下表所示： 1 2 3 4 5 6 实验点 225 254 254 196 196 225 钻压/KN 70 60 120 120 60 70 转速/(r.min-1) 31 32.5 46 34 24 30 钻速/(m.h-1) 求该地区的门限钻压M和转速指数λ。 解：（1）根据试验记录中恒转速下2、5两点的试验数据，可得该转速下门限钻压M1，

M1?Wmin?Wmax?Wmin254?196?196??32.5?196?221.8?417.8?KN?

vpc5?vpc224?32.5Wmax?Wmin254?196?196??46?196?222.3?418.3?KN?

vpc4?vpc334?4611(M1?M2)??417.8?418.3??418.05(KN) 22同理，由3、4两点的试验数据，可得该试验转速下的门限钻压M2

M2?Wmin?取M1、M2的平均值，即为该地层的门限钻压值M

M?（2）根据试验记录中恒压条件下的两对试验点，将2、3两点和4、5两点的试验数据，分

别代入钻速方程，并消去方程中的不变量。则可获得两个钻压下的转速指数λ1和λ2

?1??2?lg(vpc2/vpc3)lg?nmin/nmax?lg(vpc5/vpc4)lg?nmin/nmax???lg(32.5/46)?0.5

lg?60/120?lg(24/34)?0.5

lg?60/120?取λ1和λ2的平均值，即为试验地层的转速指数λ

??1??1??2??0.5 2答：该地区的门限钻压为418.05KN，转速指数为0.5。

4.某井使用215.9mm钻头钻进，喷嘴流量系数C=0.96，井内钻井液密度为1.42g/cm3，排量为16L/s。若要求井底比水功率为0.418KW/cm2，且三个喷嘴中拟用一个直径为9mm，另两个为等径。试求另两个喷嘴的直径，并计算射流水力参数和钻头水力参数。 解：（1）井底面积：

44Pj?A1?0.418?152.95?KW?A1??d12????21.59?2?365.91(cm2)

0.05?dQ30.05?1.42??16?Pj??2??2Ao?0.9??d242152.95?（2）射流水力参数：

射流喷射速度：

3

3?4d?0.897(cm)??0.9??152.95?2?2d2?0.05?1.42??16?vj?射流冲击力：

10Q10?16??84.21(m/s) 2??22Ao?0.9???0.897?42?1.42??16?2Fj??dQ2100Ao?22???100???0.9???0.897??2?4??1.91?KN?

（3）钻头水力参数：

钻头压力降：

0.05?dQ2?pb??22CAo 钻头水功率：

0.05?1.42??16?22?0.96?PjC22?22??????0.9???0.897??2?4?152.95?165.96?KW?

?5.463?MPa?

Pb???0.96?25．某井钻进215.9mm井眼，使用127mm内平钻杆（内径108.6mm），177.8mm钻铤（内径

71.4mm）100m。测得 …… 此处隐藏：3396字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……