12.2 钻柱设计

12.2.1稳定器最优位置设计

1）第一次开钻使用单稳器钟摆钻具，

设计数据：dc=228mm，qc=2847N/m，W=80KN，D=444.5mm，Ds=310mm，α=1o，E=2.058*108KPa，ζ1=0.5*（0.4445-0.2286）=0.10795m，ζ2=0.5*（0.4445-0.440）=0.00255m。

a?3.14152qsin??3.14152?2.847?sin1?0.4904?12?22b?184.6W(0.667?0.333)(?1?0.42?2?0.08)?2?10.00255??0.002552???184.6?80??0.667?0.333?????0.10795?0.42?0.00255?0.08?0.10795??0.10795???718.82?22c??184.6?3.1415EI(?1?0.42?2?0.08)?12??184.6?3.14152?2.058?108?1.3277?10?4?0.106874??532.06?104则

hopt合

2适

12的稳定器位置：

??B?B?4AC???A???29348.5?29348.52?4?106.87?1425615?9.177m ????106.87?下稳定器的位置为：h=hopt*0.2=1.84m. 2）满眼钻具二开稳定器最优位置计算过程：

?1?a?a2??1?0.2?0.22?6??WA?qsin??1???2194.32?sin2??1??24a?11460a?4?0.2????6?1.3?210000???106.8711460?0.2??23??EI0.003(1?a)W(Db?Ds)3?1.3?2.058?1011?8.21?10?5B??????2211460a2a(1?a)?211460?0.20.003?(1?0.2)?210000(311?310)???29348.5222?0.2(1?0.2)??20.009(1?a)EI(Db?Ds)0.009?(1?0.2)?2.058?1011?8.21?10?5(311?310)C????222a(1?a)22?0.2(1?0.2)2?1425615

12.2.2 钻柱设计

例：三开水平井段钻柱设计

已知最大钻压为200KN,水平井段使用轻质钻柱减小摩擦力μ=0.15 临界压缩载荷公式

12Ferit?2???EIqsin?? ?????查临界压缩载荷公式表得：

?139.1普通钻柱在90o时的临界压缩载荷Ferit=223.56KN,q=32.6kg/m. L1?223.56?200?491m ?332.6?9.81?10?0.15钻柱在491m处失稳，再选用?127的加重钻杆，Ferit=359.81KN,q=73.5kg/m

359.81?223.56?1260m

73.5?1.4715?10?51260+491>1449

L2?在弯曲段进行有限元分析，处理结果为：

需要3621-2073=1548m加重钻杆 491m?139.1的普通钻杆

50m?158.8的钻铤 2024m?127的钻铤

Ⅰ：?139.1mm普通钻柱 491m Ⅱ：?127mm 加重钻柱 1548m Ⅲ：?127mm 普通钻柱 293m Ⅳ：?158.8mm 钻铤 50m Ⅴ: ?127mm 普通钻柱 1730m

12.3.水力参数设计计算过程

一开过程：

基本设计数据：

井深H=450m，ρm=1.20g/cm3，n=0.515，K=0.35，dc=228mm（di=71.4mm）×60m，dp=127mm（di=108.6mm）×440m，Db=444.5mm

1）确定流量： 由现场经验公式可知：

Qmax1.834×（Db2?dp2）1.834?(44.52?12.72)???62.47L/sDb??m44.5?1.21.433?（Db?dp）1.433?(44.5?12.7)??48.81L/sDb??m44.5?1.22222；

Qmin?2）选择钻井泵缸套：

根据选择原则，钻井泵的额定排量Qmin≤Qr≤Qmax，根据满足额定排量后，选择较大泵压的原则，最终选定两台额定泵压31.4MPa，额定排量Qr=27.4L/s，缸套直径140mm的3NB-1300型钻井泵。

3）循环压耗Pc的计算，

Pc=Pco+Pci

Vpi=钻杆内流速：钻杆外环空流速：

Vpo=Qr54.8==0.384m/s， 22220.0785??Db?dp?0.0785??44.5?12.7?Qr54.8==5.92m/s0.0785?dpi20.0785?10.862，

钻铤内流速：Vdi=钻铤外环空流速：

Vd=Qr54.8==13.69m/s， 220.0785?dci0.0785?7.14Qr54.8==0.478m/s，

0.0785??Db2?dc2?0.0785??44.52?22.82?fi?LQ2假定钻井液为幂律流体，由公式Pi?32.4和

di5Po?32.4fi?LQ2?D?d??D?d?32可以得到管内外循环压耗，其中层流

fi?16/Refo?24/Re，

紊流fpi?0.0728/Re0.291（a??lgn?3.93?/50，b?(1.75?lgn)/7）， 管内雷诺数Re?10?8001?ndinV2?n??3n?1?K???4n?n，