毕业设计（论文）-文220-16井工程设计.doc

毕业设计论文课题：文220-16井工程设计专 业： 钻探技术班 级： 091班 姓 名： 2012 年 6 月 7 日 毕业设计任务书 设计题目： 设计条件及要求：设计时间： 自 月 日至 月 日 设计指导人： 教研室主任： 系 主 任：指导人评语：指导人：_ 年 月 日评阅人评语：评阅人姓名：_技术职称：_所属单位：_ 年 月 日毕业设计答辩委员会毕业设计成绩评定书专业班级： 姓名： 毕业设计题目：经毕业设计答辩，评定_同学的 毕业设计成绩为_。 毕业设计答辩委员会 主任委员：_ 年 月 日毕 业 设 计 说 明 书目 录1 地质概况91.1地理位置、地理特征、气候特征、构造特征91.2地质基本数据101.3地层层位预测及岩性111.4油气富集因素121.5勘探前景预测121.6钻探目的132 工程设计132.1井身质量要求132.2井深设计142.2.1井身结构数据表142.3井身结构示意图152.4轨道设计162.5.钻井设备163石油钻井工艺223.1施工工艺流程223.2钻井施工方法233.2.1一 开233.2.2 直井段233.2.3造斜段243.2.4稳斜段253.3钻具组合263.2 钻头选型与钻井参数274.钻井液284.1简述：284.2作用：284.3钻井液的类型及组成294.3.1.水基钻井液294.3.2.油基钻井液304.3.3.气体型钻井流体304.4钻井液的选用原则304.4.1一开钻井液；314.4.2二开钻井液:324.4.3聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆的优点；334.4.4聚丙烯酰胺在泥浆体系中的作用；344.4.5不分散低固相泥浆的配制和维护；354.5三开钻井液:364.5.1 维护处理要点:364.5.2泥浆技术措施：374.5.3 性能维护:384.5.4 配制原理;384.5.5 盐层的维护处理：394.6完井作业时的钻井液要求:404.6.1井眼清洁404.6.2 钻井液净化414.6.3 润滑防卡415. 结论和建议42参考文献43致 谢44论文题目：文220-16井工程设计专 业： 钻探技术学 生： 路强摘 要位于河南濮阳的中原油田是一个埋藏深、含油气层系多、油藏类型多、非均质性严重的断块油气田。1999年以来，大斜度、大位移、高密度定向井逐年增多，成为获得油气层的主要方法。从现场角度分析了这类井对钻井液的要求及钻井液技术措施，筛选出适合文留区块地层特点的低固相聚合物泥油、聚磺盐水混油、钾氨基聚磺混油钻井液，均能满足这些高难度钻井施工的要求。关 键 词： 石油勘探 定向井 钻井液 聚丙烯酰胺 饱和盐水泥浆1 地质概况1.1地理位置、地理特征、气候特征、构造特征文220-16井位于河南省濮阳县文留镇西酸庙村。位于文220-7井122米，20度方向；位于文220井504米，52度方向。本区属于华北平原南部，地势平坦，海拔在50m左右，土壤肥沃，地下水丰富，人口稠密，交通便利，由于黄河泛滥，也是主要的泄洪区。濮阳市位于中纬地带，常年受东南季风环流的控制和影响，属暖温带半湿润大陆性季风气候。特点是四季分明，春季干旱多风沙，夏季炎热雨量大，秋季晴和日照长，冬季干旱少雨雪。光辐射值高，能充分满足农作物一年两熟的需要。年平均气温为13.3，年极端最高气温达43.1，年极端最低气温为-21。无霜期一般为205天。年平均日照时数为2454.5小时，平均日照百分率为58%。年太阳辐射量为118.3千卡每平方厘米，年有效辐射量为57.9千卡每平方厘米。年平均风速为2.7米每秒，常年主导风向是南风、北风。夏季多南风，冬季多北风，春秋两季风向风速多变。年平均降水量为502.3601.3毫米。濮阳的大地构造属华北地台，其辖区位于东濮凹陷之上。东濮凹陷夹在鲁西隆起区、太行山隆起带、秦岭隆起带大构造体系之间。东有兰聊断裂，南接兰考凸起，北界马陵断层，西连内黄隆起。东濮凹陷是一个以结晶变质岩系及其上地台构造层为基底，在新生代地壳水平拉张应力作用下逐渐裂解断陷而成的双断式凹陷，走向北窄南宽，呈琵琶状。该凹陷形成过程中，在古生界基岩上，沉积了一套巨厚以下第三系为主的中、新生界陆相沙泥岩地层，是油气生成与储存的极有利地区。文留构造北与濮城、卫城构造亚带以鞍部相连，南至刘庄以南与桥口构造隔河（黄河）相望，长约37km，宽8km10km，面积370km2。文留构造总体上显示为往西南方向倾没，其东北翼倾没部分的长度仅为西南翼的十分之一。文留构造中部被文西、文东和徐楼三个主要断裂划分为四大断块区，自西向东为文西断块区、文中断块区、文南断块区和文东断块区。其划分依据按该区主力油层沙三3在徐楼断裂的位置划分，在上升盘的为文东断块区，在下降盘的为文南断块区（地堑）。此外，在北倾部分称文北断块区。文西构造即文西断块区为文西断层与次级断层组成的走向北北东向，呈带状展布的一系列垒块。文西断层是一条走向北北东，倾向北西，自沙三4东营组长期生长发育的断层，呈左型雁列式排列，伴生断层较发育，在不同时期各自有不同的表现，不同的特征。西倾的断层与地层组成了一系列反向屋脊式断块构造和顺向屋脊式断块构造。文西断层主要由文西号、文西号、文西号断层组成，这三条断层向北均收敛与文东断层相交，向南散开分别伸向西洼或文留构造的南端。文西号断层为一条西掉的正断层，北延伸到濮卫结合部，南到文北附近消失于柳屯海通集洼陷。长约13km，断层落差约5001500m，中间大、南北小，它是s4ed组的同生断层，控制柳屯海通集洼陷北部和文留地垒带北端的沉积，断层的上升盘为文38、249等地垒带，断层的下降盘为文19、120等顺向屋脊带。文西断层为一条西掉的正断层，北起文北，南延伸到柳屯海通集洼陷，长约24km，断层落差约5001500m，在北部沙三下盐岩韵律层内部为滑脱断层，相交与文东断层上，在南部它对s3ed组的沉积起明显的控制作用，是一条s3ed的同生断层。该断层的上升盘为文206、文209、文153等地垒，其下降盘为文220、文256等地堑带。文西号断层为一条西掉正断层，北起文北，南延伸到刘庄地区，在本区长约17km，断层落差约5001100m，南大北小，对沙三13的地层沉积有明显的控制作用。断层上升盘为文95、183等地垒带，其下降盘为文42、45等地垒带。文220断块区东与文48块相连，南接文234块，北部边界为文西3号断层，文西3号断层控制该区的油气聚集。1.2地质基本数据1.2.1 井 号：文220-16井1.2.2 井 别：滚动井（定向井）1.2.3 井 位：河南濮阳市文留镇西酸庙村（1）井位座标：纵（x）:3945635.1横（y）:20338138.3(2) 地面海拔: 51.8m(3)地理位置：河南省濮阳市文留镇西酸庙村（位于文220-7井井口20方向122m）(4)构造位置：东濮凹陷中央隆起带文西构造文220断块高部位(5)过井测线：东濮凹陷2009年文南-刘庄高精度三维工区，面元10m10m靶inline5225crossline4838靶inline5225crossline48511.2.4设计井深：3370m（垂深）1.2.5目的层：沙三中471.2.6完钻层位：沙三中81.2.7完钻原则：无油气显示定深完钻；靶以下见盐提前完钻。1.2.8钻探目的：评价文220北块沙三中47砂组含油气情况；为储量申报提供参数。1.3地层层位预测及岩性邻井钻井资料揭示，本区自上而下钻遇的地层有第四系平原组，上第三系明化镇组、馆陶组，下第三系东营组、沙河街组，沙河街组又分为沙一段、沙二段、沙三段、沙四段，下面简述东营组至沙三中亚段的地层特征：东营组（ed）：该段地层以河流相沉积为特征，上、中部为紫红色泥色与灰色、浅灰色粉砂岩略等厚互层；下部为灰色泥岩、含膏泥岩。沙一段（es1）：该段地层以浅湖相沉积为特征，上部以灰色泥岩、粉砂质泥岩为主，局部见灰色白云质泥岩、浅灰色粉砂岩；下部以灰色泥岩为主，夹浅灰色含膏泥岩、灰白色粉砂岩、灰色含膏泥岩与灰白色盐岩。沙二段（es2）：该段地层以河流相沉积为主，上部以紫红色泥岩、灰色泥岩为主，夹浅灰色含膏泥岩，顶部见灰白色泥膏岩；下部为紫红色泥岩、粉砂质泥岩与浅棕色粉砂岩、泥质粉砂岩、浅灰色粉砂岩呈不等厚互层。沙三上亚段（es3上）：该段地层以半深湖深湖相沉积的灰色泥岩为主，夹灰色、深灰色页岩与浅灰色泥质粉砂岩、粉砂岩，上部泥岩颜色较浅，多呈灰色，中下部深灰色页岩较发育。沙三中亚段（es3中）：该段地层以深湖相沉积的深灰色泥岩为主，夹浅灰色粉砂岩、浅灰色含膏泥岩、褐灰色页岩、灰白色膏盐岩（即文九盐）。1.4油气富集因素文西地垒带东西两侧分别有生烃最好的前梨园、柳屯海通集洼陷。这两个洼陷都是下第三纪继承性的生烃洼陷，有机质丰度高、类型好、排聚系数、生烃强度大（最大达3.6亿t/km3）。该区同这两个洼陷一样，在渐新世时期亦为水下沉积体，沉积了两套烃源岩（s3、s2），该区不仅有东西两生烃洼陷供油气，而且自身也有很好的生烃能力，所以该区油气源充足，实是勘探的有利地区。1.5勘探前景预测在文西构造上钻探的文220井，录井在沙三中（井段3241.53448.0m）见油斑1.0m/1层，油迹11.21m/8层，荧光6.0m/2层；测井于沙三中（井段3296.23442.8m）解释油层34.1m/18层，干层18.2m/15层。文220-3井录井在沙三中（井段3361.53536.6m）见油迹1.0m/1层，荧光17.8m/9层；测井在沙三中（井段3361.53541.3m）解释油层10.3m/3层，低产油层5.2m/3层，干层30.6m/16层。文220-2录井在沙三中（井段3376.03511.3m）见油迹2.1m/2层，荧光5.0m/3层；测井于沙三中（井段3376.03524.1m）解释油层20.0m/6层，低产油层6.1m/5层，干层16.2m/17层。文220-7井录井在沙三上（井段2987.02989.0m）见油迹2.0m/1层；在沙三中（井段3238.33329.6m）见油斑5.0m/7层；在沙三下（井段3368.03460.0m）见油斑0.8m/1层；测井在沙二下（井段2669.52830.6m）解释干层14.2m/8层；于沙三中（井段3238.33329.6m）解释油层15.1m/9层，干层3.4m/5层；于沙三下（井段3353.23467.2m）解释油层2.4m/2层，干层2.7m/3层。以上勘探成果显示了该区的勘探潜力。文220-16井为部署在文西构造文220断块高部位上的一口滚动井，除具有同文220-7井、文220-2井、文220井相似的成油气条件外，还具有构造位置高、断层侧向封堵的有利条件。可以相信，文220-16井的钻探，将会进一步加深对该区油藏的认识，达到预期的钻探目的。1.6钻探目的 该井为详探井。在预探井控制的含油面积上，为了详细查明油藏构造形态，油层结构、层数、厚度及其变化，油、气、水地下分布规律，获取油层物性、压力、油藏驱动类型及油藏面积等资料，为编制油田开发方案提供必要的参数而钻的探井。2 工程设计2.1井身质量要求2.1.1靶区半径：靶： 20m；靶：20m。2.1.2井径扩大率：20。2.1.3测斜要求：测斜间距，稳斜段测斜，两个测点的距离不大于50m；斜井段两个测点的井段长度不大于30m。2.1.4最大全角变化率：最大井眼曲率单点不超过730m，如连续三测点的井眼曲率超过530m也为不合格。2.1.5 完井数据以多点测斜数据为准，方位角均按n4.5w进行校正。表2-1井深质量要求井段（m）井斜（0）水平位移（m）全角变化率（0/25m）0-1000303010/25m -200040501015/25m -3000508020/25m -4000601002015/25m -5000701402030/25m2.2井深设计井身结构包括套管层次和下入深度以及井眼尺寸（钻头尺寸）与套管尺寸的配合。井身结构设计是钻井工程设计的基础。该井目的层位沙三中，埋藏较深建议选用三开成井，套管柱类型：表层套管、中间套管（技术套管）、生产套管（油层套管）。一开采用444.5mm钻头钻至井深200m，下339.7mm表层套管封地表松软地层；二开采用311.2mm钻头钻至2020m，下244.5mm技术套管封上部易漏、易坍塌地层，降低裸眼段过长的施工风险,为三开安全钻进创造条件；三开采用215.9mm钻头钻至3515m，下139.7mm油层套管封目的层沙三中。2.2.1井身结构数据表表2-2井身结构数据表井段m钻头尺寸mm套管尺寸mm水泥返深m一开0200444.5339.7地 面二开2020311.2244.5地 面三开3515215.9139.718202.3井身结构示意图造斜点井深：2748m造斜点井深：2748m图2-1井身结构示意图2.4轨道设计 2.4.1直井段直井段的井身质量关系到全井的井身轨迹控制精度，甚至因为井斜位移过大，造成填井的情况。为此，直井段应采用防斜打直技术，施工中及时监测，保证直井段打直；以便为斜井段顺利造斜奠定良好的基础。2.4.2造斜段在斜井段，可以通过优选钻具组合和钻井参数得到与设计轨道相吻合的井眼轨迹。在上部井段，一般采用“钻头十单弯动力钻具十mwd十”的导向钻井系统；在下部井段或接近标志层时，下入“钻头+单弯动力钻具十gammamwd十”的地质导向钻井系统，进行地质导向钻井。2.4.3水平段精确控制水平段的井眼轨迹是水平井施工的难点和关键所在。在钻井施工过程中，根据mwd测取的实时gamma参数来分析判断所钻遇的油层情况，以控制水平段的井眼轨迹在油层中穿行。1.设计数据表2-3 轨道设计数据表井深m垂深m闭合距m闭合方位()层 位造 斜 点27482748沙 二 下目标点32453170232.53128.61沙 三 中目标点34473320368.45127.66沙 三 中井 底35153370413.78127.48沙 三 中2.5.钻井设备（1）钻机型号：zj45 负荷：2930kn 图2-2 钻机提升系统: 一套大功率的起重设备。主要由钻井绞车、游动系（钢丝绳、天车、游动滑车及大钩）、悬挂游动系统的井架及起升操作用的工具（如：吊钳、 吊环、吊卡、卡瓦及上扣器等）组成。它的主要作用是起下钻、换钻头、均匀送钻、下套管及进行井下特殊作业等。天车型号： tc-350 负荷：3430 kn 规范特征：七 轮 游车型号：yc-350 负荷：3430 kn 规范特征： 六 轮 大钩型号：dg-350 负荷：3430 kn水龙头型号： sl-450 负荷：4410 kn 规范特征：中心管内径75mm（2）井 架:a型 型 号：tj300/43a 负荷：2930 kn 井架高度： 45m 井架底座高度： 4.5m图2-3钻塔（3） 转 盘: zp-520型 号： zp-520 负荷：2940转速范围：65150 规范特征：通孔 520mm（4）泥浆泵 数量：3型号 f1300 型式 三缸单作用活塞泵 最大缸径 mm 180 额定功率 kw 960 额定冲数spm 120 冲程长度mm 305 齿轮速比 4.206 阀 腔 api 7 重 量 kg 24572 图2-4 泥浆泵(5)动力机型号：pz12v190b-1 额定功率 ：882kw 数量：3图2-5 柴油机（6）防喷器二开时使用环形防喷器单闸板双闸板 型号: fh3535fz35702fz3570三开时使用环形防喷器单闸板双闸板型号：fh3535fz35702fz3570图2-6 70mpa压力等级防喷器组合示意图（7）控制系统：使用fkq6406 主要以集中控制为主。集中控制，就是将井场内的所有交流电机的起动装置和其他区域的分区电源都集中与mcc电控房内，采用独立供电，两地起动交流电机的方式，通过快速防爆插接件将动力电源及控制电源线，由mcc电控房的插件柜连接到各个用电设备处。固控区进入的动力电源及控制电源线，也由快速防爆插接件引入到固控罐两端的防爆型接线箱内，再由防爆型接线箱向固控罐罐面上的设备提供过渡电缆。(8)振动塞 型号：zs2400*1200参数：公称尺寸：12002400（mm） 物料粒度：0.074-10（mm）振幅：4-6 层数：1 功率:21.52（kw）图2-7 振动塞 (9)除砂器 型号：zct300*2规范特征：设备运行压差小于0.02mpa。可在设备运行状态下手动或自动排砂。图2-8 除砂器(10)除泥器 型号：zcnq-1258水力旋流器最大直径125mm工作压力：0.25mpa0.4mpa处 理 量：28-54l/s旋流器数量：8进液管直径：6排液管直径：6旋流器锥角：20底流口直径：25分离粒度：1544m图2-9 除泥器(11)除气器 型号：lch-50参数：一台7.5千瓦立式电动机带动,通过齿轮变速箱驱动除气器主轴。处理量为3立方米/分。图 2-10 除气器(12)离心机 型号：lw5001250-ny主要技术参数表2-3技术参数及单位lw500-ny型离心机滚筒转速（r/min）1800最大处理量（m3/h）60主电机功率（kw）37副电机功率（kw）7.5分离因数906总质量（kg）3500滚筒内径尺寸（mm）500滚筒长度（mm）1194最小分离点(m)5防爆等级exdiibt4图 2-11 离心机（13）储备罐 型号：zxz*45 数量：23石油钻井工艺3.1施工工艺流程施工工序一般包括：定井位、井场及道路勘测、基础施工、安装井架、搬家、安装设备、一次开钻、二次开钻、钻进、起钻、换钻头、下钻、中途测试、完井、电测、下套管、固井施工。3.2钻井施工方法3.2.1一 开1) 钻井设备按设备安装标准进行安装，经公司检查验收合格后，方可开钻。2) 一开钻进以吊打为主，确保井眼垂直。3) 下套管必须双钳紧扣，不准错扣和余扣，下完套管坐于井口中心。4) 表层套管下至设计深度，管外水泥浆返至地面，管内按设计留够水泥塞，严禁替空。5) 二开之前检查稳定器、无磁钻铤、加重钻杆等是否按要求运抵井场。3.2.2 直井段1) 二开前装好防喷器，试压合格，再钻水泥塞。2) 二开前全套设备试运转正常，高压管汇按设计最高泵压试压合格，并经有关单位和人员检查验收后，方可开钻。3) 按设计执行水力参数，打好喷射钻井。4) 明化镇组含泥岩和部分砂砾岩，施工过程中作好防塌、防漏及防卡钻工作。5) 为确保上部直井段打直，以利下部井段造斜，在钻遇断层和地层交界面处，尤其是在进出馆陶组时，必须坚持吊打至少30m，吊打钻压2030kn。6) 为确保上部直井段的井身质量，钻进过程中应加强测斜工作，控制井斜不大于1.5度。7) 钻完直井段起钻时应测多点，并及时处理数据。8) 进入盐膏层段以前,应对钻井液进行预处理,充分做好防盐膏侵的技术和物资准备。预计盐膏层段斜深：21602195m（垂深: 21602195m，沙一盐）；30173278m (垂深: 30003195m，文九盐)。 1) 穿盐层之前，钻井液性能必须达到穿盐层要求，钻进过程中加强钻井液维护。2) 在钻开盐层前，必须检修设备，确保设备运转正常，井口工具完好齐全。3) 控制盐层钻进速度，每钻进2m套划眼一次，钻完单根套划眼一次，接单根动作要迅速，接完单根要先开泵，开泵不可过猛，防止缩径卡钻和蹩泵。3.2.3造斜段1 检查井下动力钻具的尺寸和型号、地面座键情况、单点测斜仪及外筒、定向杆等是否配套齐全，灵活好用。2 动力钻具造斜，必须全部具备如下六个条件：1) 井壁稳定，井眼畅通，井底干净。2) 钻井液性能达到设计要求(含砂量小于0.3)，三级固控设备正常运转。3) 定向钻进排量要与所用动力钻具要求的排量相一致。4) 送井的动力钻具、测斜仪等满足设计要求。5) 地面设备正常。6) 主要技术岗位的人员和技术措施全部落实、到位。凡达不到上述条件中的任何一条，不得进行动力造斜作业。按设计要求组合钻具下井，下钻，控制下放速度。钻具遇阻忌用动力钻具划眼，应以上下活动和拨、转为主。动力钻具划眼易出新眼，请务必注意！此外，动力钻具入井前，要在井口检查旁通阀和试运转，并记录泵压值，发现异常，不得入井。井口定向后，钻具在离井底2m以上处开泵，先以小钻压钻进23m后，再按动力钻具的推荐参数，逐步增加钻压。动力钻具造斜期间，刹把只能由正、副司钻操作，并适时提活钻具。使用随钻定向，及时校正装置角，预测井底的井斜和方位状况。用动力钻具造斜至42.20左右，方位合适后，可起钻，或启动转盘双驱动钻进。动力钻具定向、扭方位期间，接单根和起钻时，严禁使用转盘卸扣。动力钻具造斜或扭方位后，下单稳定器钻具通井修整井壁，以利后继钻井施工，通井钻具下至新井眼段，要控制速度，以防卡钻。松软地层划眼时，防出新井眼。3.2.4稳斜段1) 入井钻具应有记录，丈量内外径、长度，计算准确，确保井深无误，为施工提供依据。2) 按设计要求组合钻具入井。正常情况下，稳斜段每3050m测斜一次.关键井段应加密测斜。3) 及时处理数据，画好轨迹跟踪图。并经常性地预测下步井眼轨道变化趋势，发现轨迹有失控的趋势时，应及时采取措施。4) 根据井下实际情况，及时调整钻具组合尽量使井眼轨迹平滑，井眼曲率满足设计要求。5) 进入斜井段后，要严格执行“钻具在裸眼内静止时间不超过3min”的防卡规定，复杂情况应连续活动。6) 起下钻遇阻不允许超过10t，禁止硬压、硬拨，要坚持“起钻少拔多放，下钻多提少放，多次活动”的原则，否则接方钻杆划眼。7) 起钻或测斜作业前，必须大排量充分循环钻井液，循环、处理钻井液时禁止钻柱长时间在一处循环转动，应上下大幅度活动。8) 每趟钻起钻后，测量稳定器外径，如果近钻头稳定器和2#稳定器外径磨小3毫米以上，换新稳定器。9) 钻井液性能必须能满足定向井施工的需要，要具有良好的润滑性、携砂性和一定的剪切稀释特性。井斜达到9以上时，钻井液中应混入一定数量合适的润滑剂，以减小井下摩阻。此外应配齐、用好固控设备，尽量做到近平衡压力钻井。10) 每钻进200米或钻进40h后，应进行一次短程起下钻，至少应起到上只钻头起钻位置，遇井下不正常应起过复杂井段或起至套管内。11) 转盘稳斜井段，要求司钻送钻均匀，每打完一根后划眼一次，遇到蹩、跳现象时要及时分析原因，严防掉牙轮。12) 加强钻具管理，定期倒换钻具。钻铤、稳定器、配合接头运转400h后应作探伤检查。3.3钻具组合3.3.1各井段钻具组合设计表3-1 钻具组合表井 段m井 深m钻 具 组 合直井段0200444.5mm钻头203.2mmdc6根177.8mmdc9根127mmdp2020311.2mm钻头203.2mmndc1根203.2mmdc1根310mm稳定器203.2mmdc4根177.8mmdc9根127mmhwdp15根127mmdp2748215.9mm钻头 158.8mmndc1根158.8mmdc1根215mm稳定器158.8mmdc16根127mmhwdp15根127mmdp造斜段3064215.9mm钻头165mm单弯螺杆158.8mmndc1根158.8mmdc5根127mmhwdp15根127mmdp稳斜段3515215.9mm钻头215mm稳定器158.8mmndc1根215mm稳定器(无磁)158.8mmndc1根215mm稳定器158.8mmdc10根127mmhwdp30根127mmdp215.9mm钻头165mm单弯螺杆158.8mmndc1根158.8mmdc5根127mmhwdp15根127mmdp注：钻具组合可根据实钻情况作适当调整。3.2 钻头选型与钻井参数钻头适用于软到中等硬度地层，但是钻头钻进的地层必须是均质地层，以避免冲击载荷，含砾石的地层不能使用钻头。浅井段与深井段钻头的类型的选择：为了达到最好的经济效果，在浅井段应选用机械钻速较高类型的钻头，深井段应该考虑使用寿命长的钻头。钻头选型及钻井参数设计表3-2钻井参数表序号层位井 段m钻头尺寸及 类 型数量钻 压kn转 速rmin排 量ls泵 压mpa1q0 200444.5mmw11115010075655282m1250311.2mmfat1261301601506550183g1500311.2mmfat1271301601506549184d2000311.2mmfat1272301601106546185s12020311.2mmfat127301601106546196s12195215.9mmhj51711201601106529177s2-12450215.9mmhj51711201601106528198s2-22748215.9mmhj5171120180756529199s3-23064215.9mmpdc13080按要求10s3-23515215.9mmhj5172160200756528194.钻井液4.1简述：钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。4.2作用：（1） 清洁井底，携带岩屑。保持井底清洁，避免钻头重复切削，减少磨损，提高效率。 （2） 冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。 （3） 平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 （4） 平衡（控制）地层压力。防止井喷，井漏：防止地层流体对钻井液的污染。 （5） 悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，避免沉沙卡钻。 （6） 在地面能沉除砂子和岩屑。 （7） 有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 （8） 承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。 （9） 提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井，岩屑录井等获取井下资料。 （10）水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。4.3钻井液的类型及组成钻井液按分散介质（连续相）可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水（淡水、盐水）、油（原油、柴油）或乳状液（混油乳化液和反相乳化液）。固相包括有用固相（膨润土、加重材料）和无用固相（岩石）。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。4.3.1.水基钻井液水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土（膨润土）、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂 水基钻井液还可分为： （1）淡水钻井液。氯化钠含量低于10mg/cm³，钙离子含量低于0.12mg/cm³。 （2）盐水钻井液（包括海水及咸水钻井液）。氯化钠含量高于10mg/cm³。 （3）钙处理钻井液。钙离子含量低于0.12mg/cm³。 （4）饱和盐水钻井液。含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。 （5）混合乳化（水包油）钻井液。含有3%-40%乳化油类的水基钻井液 （6）不分散低固相聚合物钻井液。固相含量低于4%，含有适量聚合物。 （7）钾基钻井液。氯化钾含量高于3%。1978年以来开始在我国钻井现场使用。 （8）聚合物钻井液。它是以聚合物为主体，配以降粘剂，降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学处理剂所组成的钻井液。4.3.2.油基钻井液油基钻井液是一种以油（主要是柴油或原油）为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。它基本经历了原油钻井液（1930年初）、油基钻井液、油包水（反相乳化）钻井液（1960年至今）等三个阶段。 （1）原油钻井液。主要成分是原油。 （2）油基钻井液。以柴油（或原油）为连续相，以氧化沥青为分散相，再配以加重剂和各种化学处理剂配制而成。 （3）油包水（反相乳化）钻井液。一柴油（或原油）为连续相，以水为分散相呈小水滴分散在油中（水可占60%的体积），以有机膨润土（亲油鹏润土）和氧化沥青等稳定剂，再配以加重剂和各种化学处理剂等配制而成。1978年以来开始在我国钻井现场使用。 4.3.3.气体型钻井流体气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体的钻井液。 泡沫钻井液是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。主要组成是液体、气体及泡沫稳定剂等。4.4钻井液的选用原则根据本井地下特点和钻井工程中对钻井液性能及使用的要求,结合以往本地区钻井液使用的经验，聚合物钻井液具有较强的抑制性，有利于优质快速钻进;饱和盐水钻井液具有较强的抑制性,能抑制盐岩溶解，控制井径扩大率，有利于盐层段井壁稳定,能够满足文九盐段钻探的要求（本井预计文九盐段垂深：30003195m）。因此本井二开、三开上部地层采用聚合物钻井液体系，三开沙三中地层采用饱和盐水钻井液体系。4.4.1一开钻井液；一开钻进：200m井眼尺寸: 444.5mm钻井液类型: 膨润土浆钻井液配方: 5%膨润土+0.5%碳酸钠（na2co3）+0.5%高粘度纤维素（hv-cmc）泥浆在泥浆罐中经由泥浆泵吸入高压管线进入水龙带，水龙头、方钻杆、钻杆钻头与岩层接触，泥浆与岩土混合形成土黄色泥浆经由环空返到地面上来，在地面上挖一条引流渠，将泥浆引入泥浆坑中，再利用潜水泵将表层沉淀过后的泥浆抽回至泥浆罐内继续使用。泥浆技术措施配浆：配浆总量80m,送泥浆60方,视粘度高低加部分清水备用.维护:开战时泥浆粘度控制3040s。穿过流沙层后加水维护，钻完进尺时用高粘度泥浆洗井，保证下套管顺利。处理剂：纯碱0.2t、老泥浆、man104（化合物降滤失剂）0.1t。一开泥浆体系：老泥浆是将以前打井完井后的剩余泥浆回收再次利用的泥浆。它的优点是消除污染、保护环境、化害为利、降低泥浆使用费用，最大程度减少重复劳动。维护泥浆药品使用纯碱和化合物降滤失剂。纯碱主要起到的作用：泥浆主要由基浆+助剂构成 ,基浆由膨润土+碳酸钠+水构成,碳酸钠的作用是与膨润土发生水化作用，增加粘性，一般漏斗黏度要达到20秒。化合物降滤失剂：在助剂中起到降低泥浆的失水量，滤失是形成泥饼的，钻井过程中，钻井液失水后形成泥饼，保证井壁的稳定性，但是滤失量过大也会有很多问题。滤失是指钻井液在压力差作用下，自由水向井壁岩石空隙渗透的现象。常规测量分中压失水和高温高压失水两种测量。钻井液虑失量大容易造成井壁不稳定，如钻头泥包，缩径等井下复杂情况。在一开过程里会钻遇流沙层，当水的渗流方向自下而上，也就是水流的方向与土体重力的方向相反，水流动会有一个向上的动水力，当动水力与土在水下的有效重度相等，也就是土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定，这就是流沙现象。当水流动时，流沙就随水一起流动，流沙层就这么形成。流沙现象主要发生在细砂、粉砂及轻亚砂黏土等土层中。钻遇流沙层解决办法循环出来，段长的话考虑打过后，套管封固再进行后续作业，钻具组合必须简化，不能带扩大器扶正器之类的东西，钻铤也不行。排量要大，流沙段中避免长时间静止钻具。钻完进尺后使用高粘度泥浆洗井将洗井介质由泵注设备经井筒注入，把井筒内的物质(液相、固相、气相)携带至地面，从而改变井筒内的介质性质达到作业要求。这种作业过程叫做洗井。下一开表套200m，顺利下到指定位置，一开完成。4.4.2二开钻井液:井 段: 2002020m井眼尺寸: 311.15mm钻井液类型: 低固相聚合物钻井液钻井液配方: 3%5%膨润土+1% 低粘度纤维素（lv-cmc）+1% 聚丙烯酰胺（nh4hpan）+0.5%褐煤（cms） +0.3%火碱（naoh）+0.5% 增粘剂（80a51）二开钻进安装了井口，从井口处连接一根导流管道将泥浆送回泥浆罐中，下钻到底，先用小排量开泵循环钻井液，泥浆静止时间过长，切力较大，加之环空较小，所以要先小排量循环，以防蹩漏地层。泥浆技术措施配浆：配浆总量100m：清水+200kg纯碱+300kg水处理剂（hp）+200kg聚丙烯酰胺（pam）+1000kg水解聚丙烯酰胺（nh4-hpan）维护：二开采用小循环钻进，开始保持粘度30-35s打完单根套划眼循环后再接单根，防止流沙堵水眼和沉砂卡钻，进入造浆地层钻进中补充清水，用hp控制造浆，用nh4-hpan和cfl控制失水。钻完进尺大排量循环洗井，短起钻至表层套管，下钻到底再用大排量循环泥浆两周，保证中完电测、下套管、固井作业顺利。处理剂：水处理剂（hp） 0.5t、聚合降失水剂（cfl） 1t、水解聚丙烯酰胺 （nh4-hpan）0.2t。维护处理要点: 下完表层套管固井后,用如下方法转化为低固相聚合物钻井液: 彻底清理循环系统泥砂, 往循环罐内加入所需清水。在地面循环的同时,经混合漏斗依次加入如下成份处理剂(按配浆总量计): 0.5%-1.0% 低粘纤维素（lv-cmc）、0.5% 增粘(80a51)、1%水解聚丙烯酰胺 (nh4hpan)，充分循环溶解均匀。将钻具下入井内, 将所配胶液均匀混入,同时用固控设备清除有害固相。用上述处理剂调整好性能, 性能达到设计要求后方可继续钻进。性能维护: 钻进中定期补充上述处理剂胶液。粘切和滤失量可分别用低浓度的聚合物胶液和低粘lv-cmc(或褐煤cms)来控制。泥浆的组成和性能，不仅对护壁起重要作用，而且对机械钻速的影响也很大，尤其是泥浆的固相含量是影响钻进速度和成本的关键性因素之一。因而近代泥浆工艺中大力发展了固相控制技术，并取得较好的钻井效果。由于较好的解决泥浆中微粒岩屑的清除，从而维持泥浆处于低固相状态，只是在近代将高聚物絮凝剂引入泥浆体系后才能真正做到。高聚絮凝剂，例如部分水解聚丙烯酰胺，对膨润土和岩屑混合物具有选择性絮凝作用，即能絮凝岩屑而对优质膨润土颗粒起保护作用，使泥浆中的岩屑和劣质粘土絮凝，有利于机械固控设备将其清除，从而泥浆中固相低，显著地提高了机械钻速。因此形成新的泥浆体系，既不分散低固相聚合物泥浆。 地质岩心钻，特别是小口径金刚石钻进时环空间隙小，如固相含量高，则环空压力降大，起下钻时液动压力大，影响孔壁稳定，甚至压裂地层而造成漏失。使用低固相不分散聚合物泥浆后，不仅提高了机械钻速，而且提高了孔壁的稳定性，因而低固相不分散聚合物泥浆也已成为小口径钻进的新型泥浆体系。4.4.3聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆的优点；这种泥浆是以聚丙烯酰胺（pam）絮凝剂为主要处理剂的低固相不分散聚合物泥浆，其组要组成包括：预水化膨润土、pam、降失水剂、润滑剂和水。所谓低固相是指泥浆中的固体含量（包括膨润土和岩屑）按体积不大于4。所谓不分散，其含义为：粘土颗粒音高聚物的存在而变得较粗；对进入泥浆体系的泥浆起絮凝作用，不使其分散，有利于机械除砂或沉淀除砂；对孔壁不起分散作用，而起抑制保护作用。 经实际应用，pam不分散低固相泥浆有以下优点：提高钻井速度，这是由于pam不分散低固相泥浆的相对密度低、固相含量少，而且固相是不可分散之故。研究指出，总固相为412(体积)时，对不同固相材料，固相每增加1%机械钻速下降的百分比是：重晶石为2.6%，岩屑为4.8%，粘土为6.7%。因此，粘土含量的高低，对机械钻速影响很大，特别是小于1m的粘土颗粒对机械钻速影响最大。所以pam不分散低固相泥浆因相对密度小，固相含量低，且固相呈不分散状态，因而大大提高了钻井指标。润滑性能好，这是由于部分水解聚丙烯酰胺（hpam）是长链的阴离子和非离子混合型高聚物，可吸附在金属钻杆和孔壁表面上，起润滑作用减小摩擦阻力。护壁性能好，并有防漏和堵漏效用，这是由于pam高分子在岩层表面上因多点吸附而形成薄的吸附膜，减轻了滤液渗入地层，也因形成保护膜而使孔壁不宜坍塌掉块。pam的絮凝物堵塞裂隙，可起堵漏效用。孔内清洁，减少了卡埋钻等孔内事故。由于pam流变性好，环空中流型可接近改性层流，携带岩屑能力强，空内净化效果好，同时地面沉砂效果好，故孔内清洁，减少了孔内事故。降低了钻井成本，由于钻速高，孔内事故少，管材消耗少，故降低了成本。减轻了对环境的污染、pam泥浆ph指低（7.5-8），无高价金属离子，因而对环保有利。4.4.4聚丙烯酰胺在泥浆体系中的作用；1) 絮凝作用:pam以“桥联”作用而产生絮凝作用。絮凝效果与pam的分子量大小、官能团种类和比例、在泥浆中的加量有关。同时也与体系中的固体颗粒表面的特性和