表3.3 层套管柱的设计查《钻井手册（甲方）》，选择第一段套管
井深（m） 钢级 外径壁厚均重抗拉强度(t) 抗挤强度(kg/cm2) 146.1 52 323 内径 （mm） （mm） （mm） (kg/m) 0-80 H-40 339.7 8.38 71.43 表层套管段的最大钻井液密度为1.15 g/cm3
pc1=1.15?9.81?80?1.125
pc1=1.015MPa
选取的抗挤强度为5.102MPa，故满足抗挤强度校核。 1.抗拉强度校核
?z?LqKB
?80?0.7001?0.85
?47.61KN?Z?St?47.61?1.8?85.69?578.3满足抗拉强度要求。
2.井口内压校核
si?pri11.92811.928???13.21?1.12 pi?gD1.15?0.00981?80
4 钻柱组合和强度设计
4.1 钻铤的设计
根据五兹和鲁宾斯基理论得出，允许最小钻铤的最小外径为：允许最小钻铤 外径=2倍套管接箍外径-钻头直径。
钻铤长度取决于选定的钻铤尺寸与所需钻铤重量。
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4.1.1 所需钻铤重量的计算公式
m=
Wm?Sf （4-1） Kbm —— 所需钻铤的重量，kN ; Wm—— 所需钻压；
Sf—— 安全系数, 此取Sf=1.2 ； Kb—— 浮力系数 ；
Lc—— 所需钻铤的长度, m ； Ldp—— 所需钻杆的长度，m ；
qc—— 每次开钻所需钻铤单位长度重量； N —— 每次开钻所需钻铤的根数 ； 每根钻铤的长度 9.1 m 。 4.1.2 计算钻柱所受拉力的公式
1．钻柱所受拉力P=[（Ldp? qdp+ Lc? qdp）] Kb （4-2）
P —— 钻柱所受拉力，kN ；
P外挤 =?dg L （4-3）
P外挤—— 钻杆所受外挤压力,MPa 。
4.2 钻铤长度的计算
4.2.1 一次开钻钻具组合 1 .钻铤长度的确定
选钻铤外径203.2mm，内径71.4mm，qc=2190N/m。此时Kb=0.858，W=40KN
Lc=
SN?W1.2?40==25.54m qc?kb2.19?0.858从而实际用3根，实际长度3?9.1=27.3（m） 2.钻杆长度计算及安全校核
钻杆外径139.7mm，内径121.4mm，q=319.71N/m，钢级E级Fy=1945.06KN，
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St=1.3
（1）安全系数校核：
Fa1=0.9Fy/St=0.9?1945.06/1.3=1346.58KN
(2) 卡瓦挤毁校核
Fa2=0.9Fy/(?y/?x)=0.9?1945.06/1.42=1232.78KN
（3）动载校核：
Fa3=0.9Fy-MOP=0.9?1945.06-400=1350.5KN
较三种安全校核知卡瓦挤毁校核计算的最小
则钻杆 Lp=（Fa2- qc?Lc? Kb）/（q?Kb）=4307.08m>80m 从而实际用钻杆：80-27.3=52.7m
校核抗挤度：P外挤=?gh=1.1?1000?9.8?（80-27.3）
0.568MPa
故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。 4.2.2 二次开钻钻具组合 1 .钻铤长度的确定
选钻铤外径203.2mm，内径71.4mm，qc=2190N/m。此时Kb=0.852，W=180KN
Lc=
SN?W1.2?180==115.7m qc?kb2.19?0.852从而实际用13根，实际长度13?9.1=118.3（m） 2.钻杆长度计算及安全校核
钻杆外径139.7mm，内径118.6mm，q=360.59N/m， 钢级E级Fy=1945.06KN，St=1.3 （1）安全系数校核：
Fa1=0.9Fy/St=0.9?1945.06/1.3=1346.58KN
(2) 卡瓦挤毁校核
Fa2=0.9Fy/(?y/?x)=0.9?1945.06/1.42=1232.78KN
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（3）动载校核：
Fa3=0.9Fy-MOP=0.9?1945.06-400=1350.55KN
较三种安全校核知卡瓦挤毁校核计算的最小
则钻杆Lp=（Fa2- qc?Lc? Kb）/（q?Kb）=3294.2m>310m
从而实际用钻杆：310-118.3=191.7m
校核抗挤度：P外挤=?gh=1.15?1000?9.8?（310-118.3）
=2.1605MPa
故安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。 4.2.3 三次开钻钻具组合 1 .钻铤长度的确定
选钻铤外径152.4mm。qc=1212N/m。此时Kb=0.839，W=180KN
Lc=
SN?W1.2?180==212.41m qc?kb1.212?0.839从而实际用24根，实际长度24 ?9.1=218.4（m） 2.钻杆长度计算及安全校核
St=1.3 钻杆外径127mm，内径112mm，q=237.73N/m，钢级E级Fy=1760.31KN，
（1）安全系数校核：
Fa1=0.9Fy/St=0.9?1760.31/1.3=1218.676KN
(2) 卡瓦挤毁校核
Fa2=0.9Fy/(?y/?x)=0.9?1760.31/1.42=1115.68KN
（3）动载校核：
Fa3=0.9Fy-MOP=0.9?1760.31-400=1184.279KN
较三种安全校核知卡瓦挤毁校核计算的最小
则钻杆 Lp=（Fa2- qc?Lc? Kb）/（q?Kb）=4480.17m>2000m 从而实际用钻杆：2000-218.4=1781.6m。
校核抗挤度：P外挤=?gh=1.25?1000?9.8?（2000-218.4）
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=21.825MPa
综上安全校核所选钻铤及钻杆满足要求。
钻具选择表
项目 一开 二开 三开
钻头尺寸（mm） 钻铤外径(mm) 钻铤长度(m) 444.5 215.9 215.9 203.2 203.2 152.4 25.54 118.3 218.4 钻杆外径(mm) 139.7 139.7 127 5 钻井液设计
5.1 钻井液的选择
5.1.1 井筒内钻井液体积
Vbi=
?2DbiLi (5-1) 4Vbi——第i次开钻时井筒内钻井液的体积，m3； Dbi ——第i次开钻时钻头的直径，m； Li——第i 层套管的下入深度，m ；
?加——所加入的重晶石的密度，取4200 kg/m3；
?重——加入重晶石粉后钻井液的密度，kg/m3； ?原——加入重晶石之前的钻井液的密度，kg/m3。
5.1.2 需要加入粘土的量
?土V泥（?泥??水）W土= （5-2）
?土??水式中 ?土——所加入粘土的密度，取 2000 kg/m3；
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中国石油大学在线考试期末考试《-钻井工程》答案
