石油毕业论文-251－平326平井导眼井钻井工程设计.doc

扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 2015 2016 学年 第 一 学期 毕业设计（论文）毕业设计（论文） （课程设计）（课程设计） 课题名称：251平 326 平井导眼井钻井工程设计 设计时间： 2015.6.10-2015.11.28 系 部： 化学工程学院 班 级： 1301 钻井技术 姓 名： 沈斌 学 号： 1303030106 指导教师： 叶莉 251251平平 326326 平井导眼井钻井工程设计平井导眼井钻井工程设计 沈斌沈斌 13011301 钻井技术钻井技术 摘摘 要要 钻井工程是一个多学科、多工种的大系统工程。钻井工程设计是以当代钻井工 艺理论为准则，采纳新的研究成效，以当代计算技术用最优化科学理论去设计和筹算钻 井工程中的工艺技术及实施措施。 钻井工程设计是完成地质钻探目的、开拓油气层、担保钻井工程质量、保护油气资源、 保护环境、实现安适、优质、高速和经济钻井的重要程序，是钻井工程施工的指南和技 术依据。钻井公司将根据钻井工程设计的内容和要求组织施工和技术协作，并根据设计 开展单井预算和决算。钻井队必需依照钻井工程设计施工，不可以随意调动，如因井下 情况发生变化，原设计确需变更时，必须提交公司主管部门从新会商研究。 钻井工程设计的科学性，先进性对一口井钻井工程和完井工程的成败和效益尤为重要。 科学钻井程度的提高依靠钻井工程设计水平的提高。 关键词关键词 ：钻井工程；钻井工程设计；科学性；油气层钻井工程；钻井工程设计；科学性；油气层 251-251- 326326 flatflat HiraiHirai pilotpilot holehole drillingdrilling engineeringengineering designdesign ShenBinShenBin 13011301 drillingdrilling technologytechnology Abstract: Drilling engineering is a multi discipline, multi types of large systems engineering. Drilling engineering design is based on the theory of modern drilling process as a criterion, the adoption of new research results, to modern computing technology with optimization theory to design, drilling engineering and plans in the process technology and the implementation of the measures. Drilling engineering design is completed geological drilling, oil and gas reservoir development, guarantee the drilling engineering quality and protecting oil and gas resources, environmental protection, comfort, quality, high speed and economic drilling is an important process and drilling engineering construction guidelines and technical basis. The drilling company will organize the construction and technical cooperation according to the content and requirements of the drilling engineering, and carry out the budget and final accounts of the single well according to the design. Drilling team must according to drilling engineering design and construction, can not arbitrarily transferred, such as due to underground conditions change, original design really need to change must be submitted to the administrative department of the company from Xinhui business research. The scientific nature of drilling engineering design, the advanced nature of a well drilling project and completion of the success or failure of the project is particularly important. The improvement of the degree of scientific drilling depends on the improvement of the design level of the drilling engineering. Key words: Drilling engineering; Drilling engineering design; scientific nature; oil and gas bearing formation 目目 录录 1. 设计依据 .4 1.1 钻井设计的原则 .4 1.2 钻井设计的流程 .6 1.3 设计依据 .8 1.4 构造名称 .8 1.5 地理资料 .9 1.6 地质要求 .9 2. 技术指标及质量要求 .9 2.1 井身质量要求 .9 2.2 固井质量要求 10 2.3 资料录取要求 10 3. 工程设计 10 3.1 井下复杂情况提示 10 3.2 地层压力预测 11 3.3 井身结构 12 3.4 钻机选型及钻井主要设备 13 3.5 钻具组合 14 3.6 钻井液 16 3.7 钻头及钻井参数设计 19 3.8 油气井压力控制 19 3.9 油气层保护措施 25 3.10 固井设计 25 3.11 各次开钻或分井段施工重点要求 30 3.12 钻井进度计划 35 4. 安全与环境管理 35 4.1 基本要求 35 4.2 健康、安全与环境管理体系要求 35 4.3 安全管理要求 35 4.4 环境管理要求 37 参考文献 .40 致谢 .41 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 3 1. 设计依据 1.1 钻井设计的原则 1.1.1. 钻井的目的：是为勘探和开发油气田服务。 1.1.2. 钻井设计必需按照国家及政府有关机构的规定和要求，确保钻井设计的正当 性。 1.1.3. 钻井设计的主要依据： (a)地质设计是钻井设计必须遵循的主要依据。地质单位应在开始钻井作业前至 少 75 天，向钻井单位提供地质设计，并应在该设计中尽可能地供应所钻之井的地质情况 （包含地层孔隙压力、分裂压力等） ，以及提出地质上要求的资料。 (b)井场调查资料和邻井的钻井资料，也是开展钻井设计的主要依据。地质单位 至少应在钻井作业开始前 45 天做完井场调查，并将得到的各有关资料（包含井位自然环 境、泥土情况、浅层气等）尽快交给钻井部门；同时，还应收取全邻井的钻井资料（包 含复杂情况的处理、钻井液密度的使用情况等） 。 (c)钻井单位应凭借地质单位提供的资料和邻井资料，认真分析，作好钻井设计。 如存在因为目前技术程度、设备的限定，保证不了钻井作业在安全情况下进行，或钻井 作业成效达不到地质设计的要求，应尽早明确提出，以便地质单位改正地质要求或调整 井位位置。 1.1.4. 钻井设计应充分体现安全第一的原则 大到井身构造，小到每一项作业程序，都要高度重视安全，既要重视井下的安全隐患， 也要重视地面安全，把安全第一的原则贯穿到整个设计中。关于重大的作业和危害大的 作业，还应制定相应的安全应急措施。 1.1.5. 设计钻井液密度的原则 钻井液密度必需大于地层孔隙压力当量密度，小于地层破裂压力当量密度。用压 力来表示钻井液密度对地层孔隙压力的安全附加值，油井为 1.53.5MPa，气井为 3.05.0MPa。 1.1.6. 井身结构的设计，是钻井设计的关键部分，必需遵循下述几点 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 4 (a)保证井眼系统压力均衡，不呈现喷漏同在一裸眼中，钻下部高压地层时用的 较高密度的钻井液产生的液柱压力，不会压漏上部裸露的地层。 (b)井内钻井液液柱压力和地层压力之间的压差不能过大，以免发生因压差而卡 钻的现象。 (c)为保证安全钻进，必需用套管封住复杂地层井段，如易漏、易垮塌、易缩径 和易卡钻等井段。 (d)探井，尤其是地层压力还没有被掌握的井，需要设计一层套管作为备用，以 确保井眼能够钻到设计的深度。 (e)对钻探多套压力系统的井，应采纳多层套管程序，以保护油气层不会被钻井 液污染和损害。 (f)对高压油气井，套管应下到高压油气层顶部；对于古潜山油气井，套管应下 达到风化壳层的顶部。 (g)如果海底调查资料已经证实了有浅层气，应当设计套管坐于浅层气层的顶部， 安装好井口控制系统之后才可以钻开。 1.1.7. 对于预测有浅层气的井，原则上应要求地质单位更改井位，避开浅层气；否 则应具备井眼控制能力才钻开。 1.1.8. 探井必需进行地层压力预测和监测。 设计前。凭借物探资料和邻井资料进行地层压力预测，以确定钻井液密度和井身 构造；钻进阶段，利用已获取的上井段电测资料对未钻开的地层进行压力预测，以调整 套管程序；钻进的过程中进行压力监测，力图实时的发现异常压力地层，防止井喷，确 保安全钻进；每层套管鞋处（相对情况下，从 20 英寸套管鞋处开始）都要进行地层泄露 /破裂压力的试验，并在允许的前提下压破地层。若果试验成效比估计的低，要分析原因， 采取必要的措施，以确保能够安全钻进。 1.1.9. 评价井、开发井和调整井的设计，要凭借最新的资料，在对地层压力进行从 新评价的底子上，确定出更合理的钻井液密度和井身构造，以提高钻井时的速度，确保 作业的安全性。 1.1.10. 钻井平台的选择，应遵循 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 5 (a)钻机的钻井能力：选择的平台的钻机最大额定负荷，必需大于作业中呈现的 最大负荷的 20%。 (b)平台的井控能力：选择的平台的井控系统最大额定工作压力，必需大于检测 到的最大井口压力的 20%。最大井口压力是指井眼内钻井液被所有喷空而布满地层流体 时的关井压力，井口头和套管的设计，也根据此原则进行。 (c)平台的作业水深：选择的平台的设计作业水深，需要能够满足所钻井井位处 的水深。 1.1.11. 海洋环境保护，是钻井设计必需遵照的原则之一，主要体现为两点 (a)钻井液的排放，必需满足国家环保局的规定。如果使用油基钻井液，就要制 定相应的处理办法。 (b)弃井设计。为保护地下和海洋环境，对于油气水层要进行水泥封堵，并满足 试压合格；裸眼要封堵；永久弃井的井口，起码应该从泥线以下 4 米处切割。 1.1.12. 钻井设计要体现低资本的原则。 设计前应注意三点：一要充分熟悉各种资料，在确保安全的前提下，简化井身的 构造；二要选用先进的器材、设备和技术；三要在满足钻井要求的前提下，优先使用我 国生产的材料。其目的表现提高钻井速率，减少钻井所花费的成本。 1.1.13. 钻井设计的基本内容应包括 基本的地质数据、施工进度规划、工程设计、原料计划和费用的预算。由承包商 按照作业者要求拟定的平台就位设计、钻井液设计、固井设计和定向井设计，同样属于 钻井设计的主要内容。 1.2 钻井设计的流程 钻井是指根据专门的器材、建立地面与地下油井通道的工程，以达到将地下的油 气沿着运送油管道收集到地面，加以利用。在石油勘察和油田开发的各种任务中，钻井 有着十分重要的作用，例如寻找和证明含油气的构造、获得工业的油流、探索已被证实 的含油构造的含油气面积和储量，获取有关油田的地质资料和开发数据，最后将原油从 地下运送到地面上来等，没有一个不是通过钻井来实现的。钻井是勘察与开采石油以及 天然气资源的一个十分重要的环节，是勘察和开发石油的必要手段。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 6 钻进是在钻头上用一定得压力加以作用，同时带动钻头旋转从而使得地层的岩石 破碎，井底的岩石被破碎后而产生的岩屑在钻井液的循环下被携带到地面上来。 钻井过程中，井眼会不断加深，从而形成井眼的井壁需要十分的稳定，不断发生 复杂的情况以确保证钻进工作的继续进行。在钻进中需要钻穿各种地层，而由于每个地 层的特点不同，所以其岩石的强度也有高有低，有的地层含有高压水、油、气等流体， 有的含有盐、石膏、芒硝等成分，这些成分都对钻井液有着不良的影响。强度相对于低 的地层会发生塌陷，或者会被密度大的钻井液压裂形成复杂的情况，对钻进工作的进一 步进行产生影响，这必须通过下入套管的同时注入水泥来加以封固。然后，用很小的钻 头继续钻出新的井段。每改变一回钻头尺寸，开始钻新的井段的工艺就叫做开钻。一般 情况下，一口井的钻进过程中应有几回开钻，井深和地层情况存在差异，则开钻次数也 就有所差异。 第一次开钻（一开）：从地面开始钻出较大得井眼，到必定设计深度后下表层套 管。 第二次开钻（二开）：从表层套管内用一些较小的钻头开始钻进，如果地层不复 杂，就可以直接钻到目的层后下油层套管完井。如果地层复杂，当很难用钻井液进行控 制时，就要下入技术套管。 第三次开钻（三开）：从技术套管内用小一点的钻头继续往下钻进。一般情况下， 可一直钻直到达到预定井深或者再下第二次、第三层技术套管。在进行第四次、第五次 开钻，直到最后钻到目的层深度，下油钻成的井眼内下入套管，然后在套管与井壁之间 的环形空间内注入水泥浆（在套管的下段部分层套管，进行固井、完井的作业。固井是 在已经或者全部环空）将套管和地层固定结合在一起的工艺过程，它可以预防复杂情况 来确保在安全情况下继续钻进下一段井眼（对表层、技术套管）或顺利开采出生产层中 的油气（对油层套管）套管柱的上部在地面用套管头加以牢固。 钻井的定义:使用必然的破岩器材，不停地破碎井底岩石，加深井眼的过程。 固井与完井:井身构造设计是整个钻井设计的根本，同时是确保一口井能顺利钻进 的前提，合理的井身构造可以确保一口井能顺利钻达预定的井深，能够确保钻进过程的 安全，能预防钻进中的产层污染，减低成本。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 7 固井是油、气井建井过程中的一个重要环节。固井工程包括下套管和灌水泥两个 生产过程。下套管就是将一定直径、由几种不同钢级及壁厚的套管组成的套管柱下入到 已经钻成的井眼中按规定深度。灌水泥就是在地面上将水泥浆通过套管柱注入到井眼与 套管柱之间的的环形空间中的过程。水泥浆套管柱与井壁岩石牢固地固结在一起，可以 将油气水层及复杂层位封固起来以利于进一步地钻进或开采。 井身结构主要包括套管层次和每层套管的下入深度，以及套管和井眼尺寸的配合。 井身结构设计是钻井工程的基础设计，它不但关系到钻井工程的整体效益，而且还直接 影响油井的质量和寿命。因而在钻井工程设计时首先要科学地进行井身结构设计，它的 主要依据是地层压力和地层破裂压力剖面。 套管的类型：根据功用可分为以下几种类型： 序 号 套管类型 定义作用 1 表层套管 开始下入的最短最浅的一层 套管 1、在其顶部安装套管头，并通过套管头悬挂 和支撑后续各层套管。 2、隔离地标浅水层和浅部复杂地层，使淡水 层不受钻井液污染。 2 中间套管 （技术套 管） 介于表层套管和生产套管之 间的所有套管。 1、隔离不同地层孔隙压力的层系或易塌易漏 等复杂地层。根据需要可以是一层、两层甚 至多层。 3 生产套管 钻达目的层后下的最后一层 套管 1、保护生产层，并给油气从产层流至地面提 供通道。 4 钻井衬管 （钻井尾 管） 作用同中间尾管 1、钻井衬管常在已下入一层中间套管后采 用，即只在裸眼段下套管注水泥，套管柱不 延伸至井口。 2、可以减轻下套管时钻机的负荷和固井后套 管头的负荷，也可节省大量套管和水泥，降 低固井成本。 1.3 设计依据 1.3.1 敖南油田南 251-平 326 井导眼井钻井地质设计 ； 1.3.2 茂 71 井、茂 7、茂 702、敖 362-98 井等邻井钻探成果； 1.3.3 钻井设计编制规范 、 大庆油田钻井井控实施细则 、 井钻井工程设计 格式样本等有关技术规范和标准。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 8 1.4 构造名称 松辽盆地中央坳陷大庆长垣敖南鼻状构造。 1.5 地理资料 1.5.1 井口坐标：纵（X）5055350.80m；横（Y）21632796.00m。 1.5.2 地表海拔：126.95m。 1.5.3 井场地理状况 敖南油田位于黑龙江省大庆市肇源县境内，东与永乐油田相连，西至新肇油田，北 接葡萄花油田，南至嫩江一带。区内地势较为平坦，地面海拔多在 126m147m 之间，区 内有村屯、农田、鱼池、乡间土路和少量防护林，交通、电讯及原油集输条件较为便利， 该井 500m 范围内没有居民区，井场地理状况见图 1。 图 1 井场地理状况图 1.6 地质要求 1.6.1 设计井深：1385m。 1.6.2 井别与井型：井别为导眼井；井型为直井。 1.6.3 目的层位：葡组油层。 1.6.4 完钻层位：青二、三段。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 9 2. 技术指标及质量要求 2.1 井身质量要求 各井段井身质量要求见表 1。 表 1 井身质量要求 井 段 mm 井斜角度 （） 全角变化率 （）/25m 井底水平位移 m 平均井径 扩大率 0146 1.04.4 20 1461000 1.67 30.015 10001385 3.0 2.1737.712 2.2 固井质量要求 各层次套管固井质量要求合格，固井质量要求见表 2。 表 2 固井质量要求 开钻 次数 钻头尺寸 mm 井深 m 套管 尺寸 mm 套管 下深 m 水 泥 浆 封固井段 mm 阻流环 深 度 m 固井质量 要 求 一开444.5146339.7145地面146145 二开311.2881244.5880地面881866合格 三开215.91385/105013851385合格 2.3 资料录取要求 2.3.1 一开开钻至一开完钻，每间隔 1h 测量一次钻井液密度、粘度。二开开钻至二开 完钻，每间隔 1h 测量一次钻井液密度、粘度，每 8h 测量一次钻井液全套性能。 2.3.2 三开开钻至三开完钻，每间隔 0.5h 测量一次钻井液密度、粘度，每 4h 测量一次 钻井液电阻率，每 8h 测量一次钻井液全套性能，每 24h 测量一次泥饼摩阻系数。 2.3.3 循环观察：循环过程中每隔 0.5h 观察一次钻井液池液面高度、钻井液性能变化， 以及是否有油气侵等异常情况，如有异常情况加密测量钻井液密度、粘度。 2.3.4 每钻进 1h 记录一次悬重、钻压、转速、泵压、排量，发现异常立即报告。 3. 工程设计 3.1 井下复杂情况提示 井下复杂情况提示见表 3。 表 3 井下复杂情况提示 地质分层井段复杂情况提示备注 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 10 m 第四系四方台组 0320 易发生井塌和井漏 嫩五段嫩三段 320860 易发生井喷和井斜黑帝庙发育浅气 嫩二段 8601088 易发生井塌和井斜易井塌 嫩一段青二、三段 10881385 易发生油气侵钻遇萨尔图、葡萄花油层 3.2 地层压力预测 3.2.1 邻井实测压力成果 统计设计井区黑帝庙油层 2 口井 4 层测压数据，压力系数为 1.001.09；统计设计 井区葡萄花油层 11 口井 11 层测压数据，压力系数为 0.981.43，属异常高压油藏，平 面变化较大，水平井东南部的茂 17 井压力系数最高，为 1.43，反映出储层物性横向变 化较大，表现出岩性油藏的特点，地层压力数据见表 4。 表 4 邻井试油实测压力 井号层位 地层压力 MPa 井 深 m 压力系数 H8.00776.51.05 H7.42710.21.07 H4.90500.01.00 茂 702 P15.911297.61.25 敖 326-63 P14.161225.11.18 敖 328-78 P13.981243.91.15 敖 336-63 P14.381251.31.17 茂 7 P17.931317.81.39 茂 17 P18.671327.21.43 茂 202 P12.511308.00.98 茂 73 P13.601414.80.98 茂 72 P14.911321.31.15 葡 38 P13.811242.71.13 P19.601402.21.43 台 12 H9.57897.21.09 3.2. 2 地层破裂压力 统计该区葡萄花油层 11 口井 16 层试油实测破裂压力结果，破裂压力梯度最低为 1.41 MPa/100m，破裂压力数据见表 5。 （见下页） 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 11 表 5 邻井实测破裂压力成果 井号层位 深度 m 破裂压力 MPa 破裂压力梯度 MPa/100m 日期 茂 701 P1353.324.51.811996-11-28 茂 72 P1318.621.11.632002-10-29 P31191.120.01.682001-4-18 敖 312-66 P451198.321.01.752001-4-18 P1321191.038.03.192000-6-9 敖 312-68 P451202.828.02.332000-6-9 P11185.921.01.772001-4-20 敖 314-70 P3（7） 1204.224.01.992001-4-20 P121220.819.01.592003-8 P31228.417.01.412003-8 敖 314-61 P451234.518.01.492003-8 敖 336-72 P1288.427.72.15 敖 356-67 P1287.520.61.60 敖 376-74 P1275.619.91.56 敖 354-74 P1297.122.71.75 敖 362-98 P1323.722.91.73 3.2.3 邻井测温情况 敖南油田南部葡萄花油层共收集了 55 口井 57 层段的地温资料，测试深度在 1206.38 m1656.0m，地层温度 55.271.3，地温梯度平均 4.30/100m。 3.3 井身结构 3.3.1 井身结构设计数据 表6 井身结构设计数据表 开钻次序 井 深 m 钻头尺寸 mm 套管尺寸 mm 套管下入 地层层位 套管下入 深 度 m 环空水泥浆 返 深 m 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 12 一开 146444.5339.7 四方台组 145 地面 二开 881311.2244.5 嫩二段 880 地面 三开 1385215.9 打水泥塞 1050 3.3.2 井身结构示意图 图2给出了各层次套管下深、钻头尺寸和水泥浆封固井段等。 图 2 井身结构示意图 3.4 钻机选型及钻井主要设备 表 7 给出了所选择钻机和主要设备的型号和规格等。 （见下页） 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 13 表7 钻机选型及钻井主要设备性能 序号名称型号 载荷 kN 功率 kW 备注 1 钻 机 ZJ-30 2 井 架 JJ170/40-A1700 3 天 车 TC-1701700 4 游车大钩 YG-1701700 5 水 龙 头 SL-1601600 6 转 盘 ZP-1752250 7 绞 车 JC-30DZ SL3NB-1300A955 一 台 8 钻 井 泵 F-1300 一 台 9 钻台主电动机 YZ-80800 一 台 10 带泵电动机 YZ-80800 一 台 1#12V190800 柴油机 2#12V190800 柴油机 11 发 电 机 3# 麦海姆 250 辅助 1#DLG-6/1040 2#2V5.5/105512 压风机 3#1V3/822 13 振 动 筛 BL-50 14 除 砂 器 NOGJ-250*2/2*0.6 15 除泥器 NOG 16 离心机 LW450-842N2240m3/H 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 14 3.5 钻具组合 3.5.1 钻具组合见表8、表9、表10。 表8 444.5mm直井段钻具组合数据表 名 称 数 量 根 外 径 mm 内 径 mm 段 长 m 到钻头长度 m 钻 杆 5127.0108.644.0146.00 配合接头 1158.871.40.50102.00 螺旋钻铤 3158.871.427.00101.50 配合接头 1177.871.40.5074.50 钻 铤 6177.871.454.0074.00 配合接头 1177.871.40.5020.00 配合接头 1203.271.40.5019.50 钻 铤 2203.271.418.0019.00 配合接头 1203.271.40.501.00 钻 头 1444.50.50 表9 311.2mm直井段钻具组合数据表 名 称 数 量 根 外 径 mm 内 径 mm 段 长 m 到钻头长度 m 钻 杆 55127.0108.6515.80881.00 加重钻杆 24127.076.2223.20365.20 配合接头 1158.871.40.50142.00 螺旋钻铤 6158.871.454.00141.50 配合接头 1177.871.40.5087.50 钻 铤 6177.871.454.0087.00 配合接头 1177.871.40.5033.00 稳 定 器 1308.071.41.5032.50 配合接头 1177.871.40.5031.00 无磁钻铤 1196.971.49.0030.50 配合接头 1177.871.40.5021.50 稳 定 器 1308.071.41.5021.00 配合接头 1203.271.40.5019.50 钻 铤 2203.271.418.0019.00 配合接头 1203.271.40.501.00 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 15 钻 头 1311.20.50 表10 215.9mm直井段钻具组合数据表 名 称 数 量 根 外 径 mm 内 径 mm 段 长 m 到钻头长度 m 钻 杆 108127.0108.61021.91385.00 加重钻杆 24127.076.2223.20363.10 配合接头 1158.871.40.50139.90 螺旋钻铤 6158.871.454.00139.40 配合接头 1177.871.40.5085.40 钻 铤 6177.871.454.0084.90 稳 定 器 1214.071.41.7030.90 钻 铤 1177.871.49.0029.20 稳 定 器 1214.071.41.7020.20 钻 铤 2177.871.418.0018.50 钻 头 1215.90.50 3.6 钻井液 3.6.1 钻井液性能设计、配方及处理方法见表 11。 表11 钻井液完井液设计 常 规 性 能流 变 参 数 静切力 开 钻 次 序 井 段 mm 密度 g/cm3 漏 斗 粘 度 s AP I 失 水 ml 泥 饼 m m PH 值 含 砂 % 摩 阻 系 数 初 切 Pa 终 切 Pa 塑 性 粘 度 mPa s 动 切 力 Pa n 值K 值 固 相 含 量 % 膨 润 土 含 量 g / L 一 开 014 6 1.05 1.2 0 45 7 0 / 二 开 146 501 1.10 1.2 0 50 7 0 6 1 8 9 / 0. 5 3. 0 2.0 12 .0 32 8 2 15 0.4 50 .75 0.20 0.6 0 1 2 4 0 8 0 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 16 501 881 1.20 1.2 5 50 7 0 4 1 8 9 1 . 0 0. 2 1. 0 3. 0 4.0 12 .0 23 40 5 24 0.4 50 .75 0.20 0.6 0 1 3 4 0 8 0 881 1265 1.20 1.2 5 50 7 0 4 1 8 9 1 . 0 0. 2 1. 0 3. 0 4.0 12 .0 23 40 5 24 0.4 50 .75 0.20 0.6 0 1 3 4 0 8 0 三 开 1265 138 5 1.40 1.4 5 50 7 0 4 1 8 9 1 . 0 0. 2 1. 0 3. 0 4.0 12 .0 23 40 5 24 0.4 50 .75 0.20 0.6 0 1 8 4 0 8 0 类 型配 方 处 理 方 法 及 维 护 膨润土 4.0 %5 .0% 纯碱 0.2 %0 .4% NPAN 0.8 %1 .0% FA368 0.2 %0 .3% XY28 0.2 %0 .3% SPNH 1.2 %2 .0% 有机硅腐 钾 0.8 %1 .0% 两性复 合离子 钻井液 体系 KOH 0.04% 0. 06% 1. 开钻前用电阻率 10m 以上的清水 60m3加膨润土 3000kg、纯 碱 240kg，预水化 24h 后，加入 FA368 25kg50kg，将钻井液粘度 调整到设计要求，方可开钻。 2. 二开前充分洗井，加入纯碱 280kg，防止水泥侵。钻进过程中， 用 4.0%6.0%的有机硅腐钾水溶液进行维护处理，PH 值低时用 0.04%0.06%的KOH水溶液进行调整， 钻井液性能保持稳定，粘度高 时用 XY28 水溶液处理；钻进至 300m 进行预处理，加入 NPAN 100kg200kg，SPNH 200kg400kg，有机硅腐钾 100kg200kg 等处 理剂维护钻井液性能。 3. 钻进至 501m，加入 SPNH 300kg500kg，有机硅腐钾 200kg400kg 等处理剂调整钻井液性能达到设计要求后，钻开油层。 4. 进入油层钻进过程中，要严格控制钻井液密度和失水，保持钻 井液性能稳定。 5. 钻进至 1335m 加水或加入少量的 XY28 降粘剂调整钻井液性能， 打开油层前直到完钻，钻井液电阻率保持在 3.5m4.5m（18时） ，保证完井电测顺利进行。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 17 3.6.2 钻井液材料用量设计 钻井液材料在开钻前，按设计用量（见表 12）提前备好，并且是质检合格的产品。 表12 钻井液材料用量设计数据表 开 钻 次 序一 开二 开三 开 钻头尺寸 mm 444.5311.2215.9 井 段 mm 01461468818811385 井筒容积 m3 308570 地面循环量 m3 406060 钻井液损耗量 m3 31510 钻井液总量 m3 73160140 材 料 名 称 材 料 用 量 t 膨润土 3.0 纯 碱 0.8 FA3680.6 NPAN1.7 XY280.6 有机硅腐钾 1.7 SPNH3.4 KOH0.1 重晶石粉 50 重晶石粉（备用） 30 3.6.3 钻井液储放和处理设备配置要求 (a)钻井液采用密封罐循环，配备至少 3 个 30m3带搅拌器的钻井液循环罐。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 18 (b)配备 1 个 2m34m3带搅拌器的加药池。 3.6.4 固控设备配置和使用要求 (a)振动筛 2 台，使用时间占总循环时间 100%。 (b)除砂器 1 台，使用情况视钻井液密度、固相含量等性能而定。 3.7 钻头及钻井参数设计 3.7.1 钻头设计 表13给出了各井段钻头设计情况。 表13 各次开钻钻头设计数量表 序号 尺寸 mm 型号数量 钻进井段 mm 进尺 m 纯钻时间 h 机械钻速 m/h 1444.5MP201461467.3020.00 2311.2R235D114688173524.5030.00 3215.9B4251881138550418.0028.00 3.7.2 钻井参数设计 各次开钻钻井参数设计见表14。 表14 各次开钻钻井参数设计数据表 钻 井 液 性 能 钻 进 参 数水 力 参 数 开 钻 次 序 井 段 mm 喷嘴 组合 mm 密 度 g/cm3 PV mPa.s YP Pa 钻压 kN 转速 r/min 排 量 L/ s 立管 压力 MPa 钻头 压降 MPa 环空 压耗 MPa 冲击力 N 喷 射 速 度 m/s 钻头 水功率 kW 比水 功率 W/mm2 上返 速度 m/s 一 开 0146 17.46 3 1.2 0 201030100 12060457.21 2.6 1 0.0 1 338363117.5 3.17 0.3 3 二 开 146881 10.32 4 1.2 5 301530120 20080328.94 6.3 4 0.1 2 382696202.8 5.46 0.4 4 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 19 三 开 881 1385 10.32 4 1.4 5 301550120 1808032 13.35 7.3 5 0.7 1 443896235.2 6.34 0.5 2 3.8 油气井压力控制 3.8.1 各次开钻井口装置示意图 (a)二次开钻井口装置示意图，见图 3。 （见下页） 图 3 二次开钻井口装置示意图 (b)三次开钻井口装置示意图，见图 4。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 20 (c)节流管汇及压井管汇示意图，见图 5、图 6。 （见下页） 图 5 节流管汇布置示意图 图 4 三次开钻井口装置示意图 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 21 图 6 压井管汇布置示意图 3.8.2 各次开钻井控装置试压要求 各次开钻井控装置试压要求，见表 15。 表 15 各次开钻井控装置试压要求 试 压 要 求 开钻 次数 井控装置 名 称 型 号 介质 压力 MPa 时间 min 允许压降 MPa 单闸板防喷器 FZ35-21 清水 15.0100.7 四通 FS35-21 清水 15.0100.7 远程控制台 FK1502 油 21.0100 节流管汇 DQJ-1-21 清水 15.0100.7 压井管汇 YG21 清水 15.0100.7 二 开 放喷管线127mm 钻杆清水 10.0100.7 单闸板防喷器 FZ35-21 清水 19.0100.7 四通 FS35-21 清水 19.0100.7 远程控制台 FK1502 油 21.0100 节流管汇 DQJ-1-21 清水 19.0100.7 压井管汇 YG21 清水 19.0100.7 三 开 放喷管线127mm 钻杆清水 10.0100.7 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 22 3.8.3 井控要求 (a)井控设备安装要求 1 井口装置安装要求 1.1 防喷器安装完毕后，应校正井口、转盘、天车中心，其偏差不大于 10mm；防喷器用 16mm 钢丝绳和反正螺丝杆在井架底座的对角线上绷紧。 1.2 防喷器应装齐闸板手动操作杆，靠手轮端应支撑牢固，其中心与锁紧轴之间的夹角不大 于 30，挂牌标明开关方向和到底的圈数。 1.3 四通旁侧出口应位于地面之上，并保证各次开钻四通旁侧口高度始终不变。 2 防喷器远程控制台安装 2.1 安装在面向井架大门左前方距井口不小于 25m 的专用活动房内，距放喷管线或压井管线 应有 1m 以上距离，周围 10m 内不应堆放易燃、易爆、腐蚀物品。 2.2 管排架与放喷管线的距离不少于 1m，当汽车要跨越时，应装过桥盖板。不允许在管排架 上堆放杂物和以其作为电焊搭铁，或在其上进行焊割作业。 2.3 电源应从配电盘总开关处直接引出，并用单独的开关控制。 2.4 储能器要始终处于工作压力状态（17.5MPa21.0MPa） 。 3 井控管汇安装要求 3.1 节流管汇和压井管汇上的所有的管线、闸阀、法兰等配件的额定工作压力应为 21MPa。 3.2 钻井液回收管线出口接至漏斗罐并固定牢靠，拐弯处应使用不小于 120的铸钢弯头， 其通径不应小于 73mm。 4 放喷管线安装要求 4.1 放喷管线其通径不小于 78mm。 4.2 管线连接在施工现场不允许有任何焊接。 4.3 布局要考虑当地季节风向、居民区、道路、油罐区、电力线及各种设施。 4.4 管线尽量平直引出，如因地形限制需转弯时，转弯处使用铸（锻）钢弯头，其转弯夹角 不应小于 120。 4.5 管线出口应接至距井口 50m 以上的安全地带，距各种设施不小于 50m。管线出口处挖 80m3的溢流排放池，以防放喷时钻井液外溢污染环境。 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 23 4.6 管线每隔 10m15m、转弯处、出口处用水泥基墩加地脚螺栓固定，悬空处要支撑牢固。 4.7 水泥墩基坑长宽深为 0.8m0.8m1.0m。遇地表松软时，基坑体积应大于 1.2m3。 4.8 预埋地脚螺栓直径不小于 20mm，埋入深度大于 0.5m。 5 防喷器四通两翼应各装两个闸阀，紧靠四通的闸阀应处于常开状态。防喷管线控制闸阀（手 动或液动阀）应接出井架底座以外。 6 钻具内防喷工具安装要求 6.1 钻具内防喷工具的最大工作压力应为 21MPa。 6.2 应坚持使用方钻杆下旋塞，钻台上配备与钻具尺寸相符的旋塞阀，并在工具表面涂上红 色油漆。 6.3 从二次开钻开始，在钻杆支架上准备一根防喷钻杆（即钻杆母扣端接旋塞阀的钻杆） 。 7 监测仪器安装要求 应配备钻井液循环罐液面计量标尺和报警装置。 (b)井控装置的试压 1 井控装置按要试压试。 2 钻开油气层前及更换井控装置部件后，应采用堵塞器或试压塞，按要试压试。 3 防喷器控制系统用 21MPa 的油压作一次可靠性试压。 （c）加重钻井液储备和加重材料要求，按钻井液设计要求进行。 3.8.4 井控主要措施 （a）一次井控技术措施 1 钻井施工期间，井场备用重晶石粉不得少于 30t。 2 施工井队必须配备方钻杆下旋塞，每班至少活动一次。钻台上配备与钻具尺寸相符的旋塞阀， 并在工具表面涂上红色油漆。 3 钻到加重井深时，钻井液密度必须加到设计要求，钻井液性能均匀稳定，方可继续钻进。 4 钻进期间要保证钻井泵上水良好，不抽空气。 5 钻开油气层后，起钻前要进行短程起下钻并循环观察，油气层部位起钻速度不大于 30m/min， 起钻时钻井液密度达到设计上限，每起 3 柱灌一次钻井液，并设专人观察钻井液灌注情况。 6 下钻时，每下 5 柱检查一次钻井液返出量。若返出量不正常时，应停止下钻，接方钻杆小排 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 24 量循环，同时检查有无溢流或漏失。 7 下套管循环前灌满钻井液，严禁用方钻杆灌钻井液。 8 井场的电气设备、照明设备及输电线路应符合 SY 5225-2005 中规定的要求，灭火器和其它消 防工具按 SY 5876-93 中 3.1 条款要求配齐。 9 井场内有明显的防火标志，井场内严禁吸烟和动用明火，必须动用明火时，应按照 SY/T 6283-1997 的要求进行申请并采取防火措施。 10 通讯设备保持完好，有异常情况及时与上级联系。 （b）二次井控技术措施 1 从二次开钻开始坐岗，落实专人观察井口和循环罐液面变化，每 30min 记录一次循环罐钻井 液性能变化情况。如发现溢流，及时报告并加密测量钻井液密度。 2 钻进中遇到钻速突然加快、放空、井漏、气侵及油气水显示异常等情况，应立即停钻观察。 发现溢流立即关井，关井求压后迅速实施压井作业。 3 发现溢流时应软关井，其最大允许关井套压值不得超过套管抗内压强度的 80%和薄弱地层破裂 压力所允许关井套压二者中的最小值。 4 钻开油气层后，每白班对闸板防喷器开、关活动一次。 3.9 油气层保护措施 该区葡萄花油层储层粘土矿物以伊利石为主，一般在37%93%，平均64.5%；其次 为绿泥石，一般在3%51%，平均25.1%；略含伊蒙混层及高岭石。从岩石扫描电镜分析 来看，葡萄花油层孔隙较发育，连通性较好，颗粒孔隙中共生绿泥石与次生石英，表面 共生绿泥石与伊利石。 葡萄花油层岩心样品分析孔隙度在14.8%21.2%之间，平均为17.5%；空气渗透率 在0.8610-3m256.7510-3m2，平均为13.310-3m2，属中孔、低渗储层。 该区为纯油区，在油田北部的葡 32-敖 21 井区出水，根据水分析资料，平均氯离 子含量为 4065.8mg/l，平均总矿化度为 11430mg/l，水型为 NaHCO3型，PH 值平均为 8.2。钻井过程中注意执行下列油气层保护措施： 3.9.1 振动筛使用占钻井液循环时间的 100%，振动筛筛布不低于 40 目，应使用好固控 设备，控制无用固相和含砂量，保证钻井液密度和含砂量不超过设计要求。 3.9.2 钻开油气层前应调整好钻井液性能，降低钻井液滤失量，使钻井液的滤失量不大 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 25 于4mL。 3.9.3 钻开油气层后，在油气层部位起下钻速度不大于 30m/min，操作要平稳，减少激 动压力和抽吸压力。 3.9.4 钻井液密度要严格执行施工设计，正常钻进情况下（无油气侵等复杂情况）钻井 液密度宜接近设计下限。 3.9.5 钻井施工中应加强管理和生产组织协调，维护好设备，认真做好井漏、井喷、井 塌及卡钻的预防工作，避免在钻开油气层后组织停工，确保钻井完井施工顺利进行，以 减少固相对油气层的堵塞和