井钻井工程设计（终稿）.doc

钻井工程设计 2 井钻井工程设计 编 写 单 位 中国地质大学 武汉 工程学院 054083 班 编 写 人 闫雪峰 李霞颖 文彬 余挺 袁青松 刘江园 王岩 王亮 石会田 中国地质大学 武汉 工程学院 二 一一年六月 某地区 2 井钻井工程设计 中国地质大学勘查二队 二 一一年六月 某地区 2 井钻井工程设计 编 写 单 位 中国地质大学勘查设计二队 编 写 人 闫雪峰 李霞颖 文彬 余挺 袁青松 刘江园 王岩 王亮 石会田 审 核 人 姚爱国教授 技术 负责人 窦斌教授 单位 负责人 余 挺 施 工 井 队 中国地质大学勘查二队 井 队 长 李霞颖 井队技术负责 文 彬 中国地质大学勘查二队 二 一一年六月 2 井钻井工程设计 设计人 日期 设计单位初审意见 设计单位初审意见 审核人 日期 提交单位审核意见 提交单位审核意见 审核人 日期 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 目目 录录 1 井位及地质概况井位及地质概况 1 2 钻井设备钻井设备 2 3 井身结构设计井身结构设计 5 4 井身质量井身质量 11 5 钻具组合设计与强度校核钻具组合设计与强度校核 12 6 钻头选型 钻井参数钻头选型 钻井参数 13 7 钻井液设计钻井液设计 15 8 固井设计固井设计 19 9 井控设计井控设计 25 10 各井段施工要求与复杂情况处理各井段施工要求与复杂情况处理 31 11 油气层保护油气层保护 33 12 职业健康 安全 环保 即职业健康 安全 环保 即 HSE 要求 要求 33 13 完井井口装置要求完井井口装置要求 35 14 上交及验收资料上交及验收资料 35 15 施工进度施工进度 35 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 1 1 井位及地质概况井位及地质概况 1 1 井位井位 地理位置 位于某区域 位于 2 井井口 160 方位 160m 构造位置 凹陷中央隆起带文留构造 8 块 井口坐标 X 39 35 908 4 Y 203 40 224 初测 设计坐标 X 39 35 985 Y 203 40 245 地面海拔 53 7m 1 2 井别 井别 开发井 油井 1 3 井型 井型 斜直井 1 4 钻探目的 钻探目的 完善 8 块 DD5 6注采井网 1 5 设计井深 设计井深 3590m 1 6 井位移动井位移动 井口相对设计坐标 195 方位移 79m 要求现井口打斜直井 3450 3570m 斜回原 设计坐标 1 7 完钻原则 完钻原则 钻穿 DD6油层留 30m 口袋完钻 1 8 完井方式 完井方式 套管完井方式 1 9 自然地理概况自然地理概况 1 9 1 地理特征地理特征 本区属于 AA 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 XX 河泛滥 也是主要的滞洪区 1 9 2 气候特征气候特征 本区属于暖温带季风气候 温度适宜 雨量丰沛 光照充足 年平均气温 13 5 年平均降水量 658mm 冬季受蒙古高压控制气候干冷 雨雪量较少 夏季受副热带高 压控制带来大量雨水 降雨量占到全年的 65 以上 形成汛期 有内涝发生 还会形 成一段高温难耐的酷暑天气 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 2 1 10 钻遇地层预测钻遇地层预测 表表 1 1 2 井钻遇地层预测表井钻遇地层预测表 层位 深度 m 钻井液密度 g cm3 预测压 力系数 地层倾 向 地层倾 角 岩性描述 故障 提示 平原组300 明化镇组12901 03 1 08 馆陶组1570 1 10 东营组2330 1 15 上246016011 灰色泥岩与灰色泥质粉砂 岩 灰色白云质泥岩互层 底部见灰色粉砂质泥岩 中247016011 以灰色泥岩与灰色泥质粉 砂岩互层为主 顶 底部 见灰色粉砂质泥岩 沙 一 段 下2620 1 20 1 05 16011 以灰色泥岩与灰白色盐岩 互层为主 灰薄层灰色粉 砂岩 灰色盐质泥岩 上29901 15 1 30 1 10 1 20 16011 紫红色泥岩与灰色含膏泥 岩呈不等厚互层 顶部见 灰色泥岩 底部见灰色泥 岩与灰色含膏泥岩互层 紫红色泥岩与灰色泥质粉 砂岩互层 沙 二 段 下301016014 紫红色泥岩与灰色粉砂岩 呈不等厚互层 本段荧光 4 层 14m 上3210 1 35 1 50 1 30 1 4 0 13016 灰色泥岩与灰色粉砂岩呈 不等厚互层 本段荧光 3 层 9m 沙 三 段 中35901 65 1 80 1 60 1 7 0 13016 灰色泥岩与灰色粉砂岩呈 不等厚互层 夹深灰色页 岩 上部发育一套灰色含 膏泥岩 本段油迹 13 层 40m 荧光 28 层 64m 防塌 防漏 防斜 防盐 膏侵 防掉 块 防油 气侵 防水 侵 防喷 防卡 防漏 备注 1 位移要求 相对设计坐标油中 3450m 位移小于 20m 油底 3570m 位移 小于 20m 2 8 7 井 DD6底 3525m 8 16 井 DD6底 3486m 3 阻流环位置待完井讨论后定 2 钻井设备钻井设备 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 3 2 1 钻机选择依据钻机选择依据 完钻井深 3590m 244 5mm 技套封沙二下至井深 3030m 139 7mm 油套下至井 底 技术套管悬重最大 最大重量为 Qmax 0 8 1 8 q套 L套 0 8 1 8 64 74 2420 69 94 3010 2420 10 3 9 8 2793 26KN ZJ45 型钻机 额定载荷为 2930KN 据以上计算结果 此井选择 ZJ45 型钻机 1 钻机型号 ZJ45 2 最大施工深度 4500m 3 最大起升重量 2930kN 2 2 主要设备配置主要设备配置 表表 1 2 ZJ45 钻机钻井主要设备表钻机钻井主要设备表 名称型号规范或特征载荷 kN 数量 钻机 井架 天车 游车 大钩 水龙头 转盘 井架底座 钻井泵 动力机 防喷器 控制系统 振动筛 除砂器 除泥器 除气器 储备罐 ZJ45 TJ300 43A TC 350 YC 350 DG 350 SL 450 ZP 520 3NB 1300 PZ12V190B 1 FZ FH 系列 FKQ6406 ZS2400 1200 ZCT300 2 LCH 50 ZXZ 45 高 45 米 七 轮 六 轮 中心管内径 75mm 通孔 520mm 高 4 5 m 956kw 882kw 2930 2930 3430 3430 3430 4410 2940 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 1 1 2 1 1 1 4 3 井身结构设计井身结构设计 3 1 邻区 邻井钻井情况邻区 邻井钻井情况 该地区可借鉴的主要邻井有 8 7 井 新 8 8 40 井和 8 41 井 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 4 文88 7 文88 26 新文88 文88 30 文88 41 文88 40 图图 3 1 井位分布图井位分布图 3 1 1 邻井实钻井井身结构统计邻井实钻井井身结构统计 表表 3 1 邻井实钻井井身结构统计表邻井实钻井井身结构统计表 钻头直径 mm 深度 m 井 号 开钻 程序 层 位 套管直径 mm 下深 m 水泥返深 m 开钻时间 完钻时间 444 5 327 61 一开P 339 7 322 66 地面 311 2 2981 46 二开S2 上 244 5 2976 36 2012 2 215 9 3855 80 8 7 三开S3 下 139 7 3851 36 1992 05 30 1992 09 25 444 5 162 5 一开P 339 7 162 03 地面 311 2 2730 二开S1 下 244 5 2727 14 地面 215 9 3623 8 41 三开S3 下 139 7 3617 64 1640 2008 01 13 2008 03 02 444 5 300 一开P 339 7 299 9 地面 311 2 2721 二开S1 下 244 5 2719 02 地面 215 9 3783 8 40 三开S3 中 139 7 3781 02 2002 2007 07 06 2007 08 25 3 1 2 邻井钻头使用情况邻井钻头使用情况 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 5 表表 3 2 邻井钻头使用情况分析表邻井钻头使用情况分析表 井号开次钻头类型 数量 只 总进尺 m 平均钻速 m h 总纯钻时间 h 一开 444 5P2 116327 176 二开 311 2GA114 1136130 5867 二开 311 2 SFMP116 1 12067 29160 三开 215 9 ZYFMP 5 1 2684 1265 三开 215 9GP526L 13481 74169 三开 215 9HJ517G 1400 8945 三开 215 9B1965J 11531 6790 三开 215 9GA114 180 2630 25 8 41 三开 215 9B1966J 1531 0650 一开 444 5GA114 1300 542 937 二开 311 2GA114 11295 541 7931 二开 311 2B1956G 111258 59131 三开 215 9GA114 141 004 三开 215 9GB584X 14144 9983 8 40 三开 215 9GP545 17012 23314 3 1 3 邻井钻井主要技术指标统计邻井钻井主要技术指标统计 表表 3 3 邻井钻井主要技术指标统计邻井钻井主要技术指标统计 井 号 井深 m 完钻层 位 钻井 完井周 期 d 钻机 月 钻机月 速 m 台月 平均机 械钻速 m h 纯钻时 效 8 413623S3 中49 27 56 211 871937 435 4948 91 8 403840S3 中50 04 58 381 941979 386 7440 66 平均3731 549 66 57 301 911958 416 1246 79 3 1 4 邻井地层压力检测情况邻井地层压力检测情况 表表 3 4 邻井实测压力统计表邻井实测压力统计表 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 6 井 号日 期层 位 井深 m 地层压力 MPa 压力系数备 注 沙三上3162 5936 561 18 3223 6945 251 43 3257 543 731 37 3337 2950 301 54 3369 532 460 98 3470 037 01 09 3479 7947 621 40 3486 035 641 04 3522 031 940 92 3524 2931 890 92 8 412008 03 05 DD 3533 3941 01 18 注 本井周围有 1 口对应注水井 根据邻井近期完井的 8 41 井的实钻资料分析 注水对地层压力影响 不大 工程在设计本井钻井液密度时 按原始压力系数设计 地质设计 3 1 5 邻井钻井液使用情况邻井钻井液使用情况 表表 3 5 邻井钻井液性能一览表邻井钻井液性能一览表 井 号 井段 m 层位密度 g cm3 粘度 s 钻井液类型 0 300 50 P1 0329搬土浆 1600 G1 06 1 0835 37低固相聚合物泥浆 2721 S1 下1 11 1 2837 72聚合物钻井液 3626 S3 上1 28 1 9349 94 8 40 3840 S3 中1 90 1 9175 90 聚磺钾盐钻井液 0 1620 P1 01 1 0463 66聚合物搬土浆 162 2730 S1 下1 04 1 2745 55聚合物抑制钻井液 8 41 2730 3623 S3 中1 27 1 8855 87聚磺防塌钻井液 3 1 6 邻井井身质量控制情况邻井井身质量控制情况 表表 3 6 邻井井身质量数据表邻井井身质量数据表 井号井段 m 地 层 钻头直径 mm 平均井径 mm 井径 扩大率 最大井斜 0 测深 m 8 402750 3800 S2上 S3 中 215 9 221 812 7410 52 2476 07 162 2730P S1下 311 1 326 404 922 59 2720 8 41 2730 3623 S1下 S3 中 215 9 237 149 849 45 3105 25 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 7 2750 3450 S2上 S3 中 215 9 2254 21 8 7 3450 3840S3 中 215 9 215 8 0 05 2 41 2550 3 1 7 邻井钻井复杂及事故情况邻井钻井复杂及事故情况 表表 3 7 邻井井下复杂情况邻井井下复杂情况 井号复杂类型复杂经过 原因及处理措施 8 7掉钻具井深2718 24m掉钻具 落鱼长87 60m全部捞出 8 26卡钻井深3554 94m卡钻 井深3748m漏失1 88g cm3钻井液21 3m3 8 40 电测遇阻 溢流 井深2705m电测遇阻 钻至井深2861 13m发生溢流 溢出钻井液2m3 钻 井液密度1 47 1 17g cm3 放压后注入密度1 92 g cm3的重泥浆120m3 循 环后恢复正常钻进 新8 卡钻 井 涌 井深 3124m 卡钻 井深 3336 40m 井喷 钻井液密度 1 64g cm3加重至 1 74g cm3恢复正常 3 1 8 邻井注水井情况邻井注水井情况 卸压要求注 水 井 号 距新 井距 离 m 注水 层位 注水井 段 m 注水压 力 MPa 日注 水量 m3 累积 注水 量 m3 有无 回水 管线 新井钻达下 列井深时对 应注水井停 注 m 期限 d 压力 降至 MPa 8 7230DD5 6 3429 2 3519 5 268056891有 三开 井底 315 0 3 2 井身结构及套管程序设计井身结构及套管程序设计 根据本井地层特点 地层压力情况及目前钻井工艺技术状况 参考邻井实钻井身 结构应用效果 依据有利于安全 优质 高效钻井和保护油气层的原则进行设计 3 2 1 井身结构设计依据井身结构设计依据 1 依据 2 井钻井地质设计 2 依据 1990 年石油工业出版社出版的 钻井手册 甲方 井身结构设计原则和 SY T 5431 2008 井身结构设计方法 和其它有关设计标准 3 2 2 设计参数设计参数 抽吸压力系数 Sb 0 06 激动压力系数 Sg 0 06 井涌条件系数 Sk 0 06 安全附加系数 Sf 0 024 正常压力段压差允许值 16 66MPa 异常压差允许值 21 66MPa 3 2 3 井身结构和套管设计数据表井身结构和套管设计数据表 开钻钻头尺寸井深套管外径套管下深水泥封固段 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 8 顺序mmmmmmm 一开444 5301339 73000 301 二开311 23031244 530300 3031 三开215 93591139 735902000 3591 3 2 4 井眼轨迹设计井眼轨迹设计 井深井斜角 方位角 0 3001 2615 300 15001 2615 1500 25001 2615 2500 35901 2615 注 该井为斜直井 井斜角方位角不随井深变化而变化 3 2 4 井身结构示意图井身结构示意图 图图 3 1 井身结构垂直剖面图井身结构垂直剖面图 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 9 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 10 图图 3 4 地层压力预测图地层压力预测图 3 2 5 井身结构说明井身结构说明 1 一开采用 444 5mm 钻头钻深 301m 下入 339 7mm 表层套管 封隔第四系 水泥浆返至地面 建立二开井口 2 二开采用 311 2mm 钻头钻进 设计钻至沙二层底界以下 20m 结束 即 3031m 下入 244 5mm 技术套管 3 三开采用 215 9mm 钻头钻进 进入靶区 靶区半径 80m 设计钻至DD6油层 底之下 30m 结束 即 3591m 下入 139 7mm 油层套管 进行套管完井 3 3 工程要点工程要点 1 第四系地层欠压实 该地层存在较严重的坍塌 漏失现象 钻进过程中应重 视与加强钻井液的护壁 固壁及井下清洁 做好防漏 堵漏准备工作 2 该井沙一段上 中层地层以灰色泥岩 灰色泥质粉砂岩与灰色白云质泥岩为 主 注意防盐膏侵 下层以以灰色泥岩与灰白色盐岩互层为主 严防掉块发生井下事 故 3 组钻至沙二段下层和沙三段上中层时 将会出思安油气显示 注意套 立管 压力 防止发生油侵 气侵 严防井喷的事故的发生 4 钻进过程中严格控制钻压 排量在设计范围之内 严禁 抢进尺 盲目加压 大幅度提高排量 现象发生 4 井身质量井身质量 4 1 井身质量要求井身质量要求 该井为斜直径 要求井斜角和方位角不随井深变化而变化 井斜角为 1 26 方位 角为 15 井斜角变化率 0 00042 30m 方位角变化率 0 0084 30m 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 11 4 2 井身质量控制措施井身质量控制措施 1 各开次开钻之前必须严格进行井口找正 校正工作 2 按设计要求的钻具组合进行施工 一开采用塔式钻具组合 用小钻压 高转 速 大排量开直井眼 其它各次开钻先用小钻压低转速将钻铤钻出套管后 再逐渐加 压至设计值 3 钻井过程中严格按设计参数施工 根据设计要求进行实钻监测 视井眼轨迹 及时调整施工参数与措施 有效预防和控制井斜 4 易斜井段要加密测斜点数并及时调整钻井参数 钻具组合和施工措施 将井 斜控制在要求范围之内 5 均匀送钻 处理好地层交接面 及时校正指重表 保证钻压准确 6 下套管前 根据测井数据及时分析井底水平位移 方位 确认井身质量满足 要求方可下套管 否则 应立即请示主管部门及时采取措施 7 维护好钻井液性能 提高钻井液的防塌能力和造壁封堵能力 控制好失水 不得在易垮塌井段循环处理钻井液 控制好起下钻速度 防止因压力波动造成井壁失 稳 5 钻具组合设计与强度校核钻具组合设计与强度校核 5 1 钻柱组合钻柱组合 开钻次 序 井眼尺 寸 钻进井段钻具组合 一开 444 50 301 444 5mmBit 228 6mmDC 3 根 203 2mmDC 5 根 177 8mmDC 4 根 127mmDP 133mmKL 二开 311 15301 3030 311 2mmBit 311mm 扶正器 1 203mmDC 1 根 311mm 扶正器 2 203mmDC 3 根 311mm 扶正 器 3 177 8mmDC 3 根 203mmDC 8 根 177 8mmDC 2 根 177 8mm 随钻震击器 177 8mmDC 3 根 127mmDP 133mmKL 包括无磁钻铤 三开 215 93030 3590 215 9mmBit 177 8mmDC 9 根 158 8mmDC 9 根 155 8mm 随钻震击器 158 8mmDC 9 根 127mmDP 133mmKL 注 Bit 钻头 DC 钻铤 DP 钻柱 KL 方钻杆 5 2 工具要求工具要求 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 12 1 实钻过程中根据需要使用随钻震击器组合 震击器安装于钻具钻进中和点以 上 上部钻铤和加重钻杆重量 3t 2 一开及三开时 下部钻具采用光钻铤组合 二开时 采用满眼钻具组合 使 用 3 个扶正器 扶正器 1 安装在靠近钻头处 扶正器 2 安装在离钻头约 6 米处 扶正 器 3 安装在离钻头约 30 米处 3 钻具必须有检测定级报告 所用钻具等级应符合行业有关标准 规范及监督 管理部门的有关规定 5 3 钻具使用要求钻具使用要求 1 按照石油工业标准 SY T 5369 94 第 6 2 5 条规定 每钻完一口超深井或遇到 重大卡钻故障的井 要对钻具全面检查 探伤 2 定期倒换钻具 防止钻具疲劳损坏 3 使用前对钻具的台肩 丝扣 外观必须严格检查 钻具上下钻台时必须对钻 具丝扣进行保护 4 必须使用符合 API 标准的钻具丝扣油 所用的丝扣油不允许稀释后使用 5 钻杆上 卸扣 大钳必须卡到接头上 严禁大钳卡钻杆本体 6 钻具入井前必须认真清洗 暂不入井的钻具也要进行保养 7 定期更换保护接头 经常检查钻具的磨损情况 8 应配备液压大钳 必须按标准扭矩上扣 5 4 钻柱强度设计结果钻柱强度设计结果 钻杆钻铤 开钻 程序尺寸 mm 钢 级 单位重 量 N m 最小抗拉强 度 kN 井段 m 尺寸 mm 单位重 量 N m 长度 m 1127E284 781760 310 3012282803110 2127E284 781760 310 30302032194 32183 3127E284 781760 310 3590 177 81601245 6 钻头选型与钻井参数及水力参数设计钻头选型与钻井参数及水力参数设计 6 1 钻头选型 钻井参数设计钻头选型 钻井参数设计 6 1 1 设计依据设计依据 根据预测地层岩性及邻井钻头使用情况 参考钻头厂家推荐进行设计 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 13 表表 6 1 1 1 钻头设计使用统计表钻头设计使用统计表 编号型号 尺寸 mm 井段 m进尺 m 一开GA114444 50301301 二开 1GA114311 1530115701269 二开 2 SFMP116 1 311 15157026201050 二开 3GB584X 1311 1526203031411 三开GP545 1215 930313590559 6 1 1 1 牙轮钻头使用要求牙轮钻头使用要求 根据使用经验 牙轮钻头机械参数的确定应遵循如下原则 软地层采用低钻压 高转速 硬及中硬地层 深部地层采用高钻压低转速 钻头安全承载能力一般取 0 6 0 8Kn mm 密封滑动轴承不宜采用高转速 根据 钻井与完井工程 牙轮钻头钻压转速应取虚线 ab 内工作 P171 来获得最 优经济效果 6 1 1 2 PDC 钻头使用要求钻头使用要求 1 PDC 钻头的装卸必须采用专用的井口装卸工具 2 PDC 钻头首次入井采用 40kN 钻压钻 30m 领眼 井底造型结束后正常钻压 控制在 40 80kN 做到均匀送钻 钻进过程中及时监控井斜变化 必须坚持 200 300m 短提一次的技术措施 3 加强地质预测与邻井对比 及时预测岩性变化 指导钻头的选择 使用 4 严格避免落物 保证井下清洁 5 每趟钻到底前开泵循环钻井液 缓慢下放接触井底 轻压修磨井底后再逐渐 加至正常参数钻进 6 保证井眼通畅 使用优质钻井液 严格按照设计要求控制钻井液粘 切 固 相含量 防止钻头泥包 避免使用 PDC 钻头划眼 7 作好 PDC 钻头的使用与评价工作 为钻井工艺优化提供参考 8 此地层为软地层 钻头主要通过剪切破碎岩石 增加转速可以明显提高钻速 而钻压对钻速的影响则不十分显著 而且钻压过大可能导致钻头泥包 使机械钻速骤 减 因此最佳钻压应在较低的范围 6 2 水利参数设计水利参数设计 6 2 1 排量排量 排量首先要满足环形空间的最低返回速度的要求 同时又要保证满足钻头清除岩 屑和冷却钻头的需要 根据施工需要选取 2 台 3NB 1300 钻井泵带动钻井液循环 6 2 2 工作方式工作方式 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 14 根据 钻井与完井工程 中提出四种工作方式 即最大射流喷速 最大钻头水功 率指标 最大射流冲击力 以及组合式工作方式 此地层为软地层 根据理论选用最 大射流冲击力工作方式即 Pr 1 9P1 Pr 为额定泵压 P1 为循环系统压耗 根据 钻井与完井工程 得出 最优排量 Qt Pr 1 9 k1 1 1 8 最优喷嘴直径 dt Kb Qt 2 Pr k1 Qt 1 8 0 25 6 2 3 喷嘴组合喷嘴组合 不同的喷嘴数目 不同的喷嘴组合对射流的井底压力和速度分布影响极大 在得 出喷嘴当量直径后 就可进行喷嘴组合的选取 参数优选的相关要求 软地层一般推 荐采用 3 个喷嘴组合 表表 6 2 3 1 水力参数设计结果水力参数设计结果 开钻 次序 井 深 m 缸 径 m m 泵 压 MPa 排 量 L s 喷嘴 直径 cm 泵功 率 kw 循环 压耗 MPa 钻头 压耗 MPa 钻头 水功 率 kw 冲击力 kN 喷速 m s 钻压 KN 转速 r min 一开30116 0 23 472 6 4 2 55169912 3211 08805 110 866142100 200 100 150 157 0 16 0 23 424 9 9 1 55584 712 3211 08276 94 01213360 100100 150 262 0 16 0 23 418 8 0 1 34440 012 3211 08208 43 01913360 12090 130 二开 303 1 16 0 23 417 3 4 1 29405 812 3211 08192 22 78513360 150100 130 三开359 0 16 0 23 414 4 4 1 28338 012 3211 08160 12 75811250 10090 120 注 设计参数中未计算螺杆压降 现场可结合螺杆使用情况对排量做适当调整 对 PDC 螺杆 使用井段 现场工程师须根据所用螺杆及 PDC 钻头的厂家推荐值制定具体施工参数 7 钻井液设计钻井液设计 7 1 重点 难点提示重点 难点提示 根据地质预告剖面和邻井钻井实践 该井有大段的膏盐层和纯盐层 在钻进过程 中 上部泥岩大量造浆 致使钻井液密度高 粘土含量高 当钻遇可溶性盐层溶解 可能会使钻井液性能恶化 流动性变差 以及盐层井径变大 钻至深部引起盐类重结 晶 给钻井液维护处理 处理井下事故 以及正常钻井带来许多困难 7 2 钻井液体系的选择钻井液体系的选择 根据邻井资料 针对第四纪地层采用搬土钻井液体系 添加堵漏剂 降滤失剂等 添加剂 护壁 堵漏 防塌 针对下部膏盐地层采用聚合物抑制钻井液体系 保持含 盐井段井壁稳定 井径规则 解决重结晶的阻卡 卡钻等问题 钻至油层时 应改用 低固相聚磺防塌钻井液 保护储层不受伤害 保持井壁稳定 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 15 7 3 钻井液性能的确定钻井液性能的确定 7 3 1 钻井液密度钻井液密度 根据邻井的地层压力剖面 可以确定钻井液密度如图所示 图图 7 1 钻井液密度范围钻井液密度范围 7 3 2 钻井液分段性能钻井液分段性能 井段0 301301 2331 2331 303 1 3031 359 1 钻井液类型 膨润土 钻井液 聚合物 钻井液 聚磺钾盐 钻井液 低固相聚 磺钻井液 密度 g cm3 1 051 05 1 17 1 15 1 42 1 40 1 82 马氏漏斗粘度 s 3036 4045 5555 88 API 失水 ml 泥饼厚度 mm 10 1 0 1 5 10 0 5 1 0 6 0 5 1 0 5 0 5 pH8 8 5 9 5 10 静切力 10 10 Pa 1 4 4 81 4 4 81 4 5 12 钻 井 液 性 能 膨润土含量 kg m3 40 6535 4020 30 井段 m 层位密度 g cm3 粘度 s 钻井液类型 0 3010 P1 0530膨润土钻井液 2331 D1 05 1 1736 40聚合物钻井液 3031 S3 上1 15 1 4245 55聚磺钾盐钻井液 3591 S3 中1 40 1 8255 88低固相聚磺钻井液 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 16 固相含量 9 4 8 6 含砂量 0 3 0 2 0 01 7 4 配方设计及维护处理要点配方设计及维护处理要点 7 4 1 一开钻井液设计一开钻井液设计 7 4 1 1 钻井液基本数据钻井液基本数据 表表 7 4 1 17 4 1 1 一开钻井液基本数据表一开钻井液基本数据表 井 段 m 0 301井眼容积 m3 50 井眼尺寸 mm 444 5地面循环量 m3 120 地 层P 损耗量 m3 20 钻井液体系膨润土钻井液 表表 7 4 1 27 4 1 2 一开钻井液配方表一开钻井液配方表 基本配方6 0 7 0 膨润土 0 1 0 3 烧碱 0 3 0 5 纯碱 处理添加剂 7 4 1 2 钻井液维护处理要点及难点提示钻井液维护处理要点及难点提示 1 一开前 清洗沉砂罐 同时准备一罐预水化好的膨润土浆 膨润土浆必须使 用淡水配制 充分水化 24h 以上 提高造浆率 2 配浆开钻 钻进中根据井下实际不断补充提粘剂 保持钻井液具有较强的携 带和悬浮能力 满足钻进需要 3 钻完设计井深后要进行充分的循环和通井 在确认井眼干净 无沉砂和无井 壁坍塌后方能起钻 以确保下套管和固井的顺利施工 4 钻至设计井深后 彻底洗井 并调整好钻井液性能 用稠膨润土浆将井内清 洁干净 并加入一定量的润滑剂 确保套管顺利下入 7 4 2 二开钻井液设计二开钻井液设计 7 4 2 1 钻井液基本数据钻井液基本数据 表表 7 4 2 17 4 2 1 二开钻井液基本数表二开钻井液基本数表 井段 m 301 3031井眼容积 m3 230 井眼尺寸 mm 311 2地面循环量 m3 120 地层S2 下损耗量 m3 80 钻井液体系聚合物钻井液 聚磺钾盐钻井液 表表 7 4 2 27 4 2 2 二开钻井液配方表二开钻井液配方表 井段 m 基本配方及处理添加剂 301 2331 基本配方 3 5 5 0 膨润土 0 2 0 3 纯碱 0 1 0 2 聚合物包被剂 0 2 0 5 聚丙烯酸钾 0 3 0 4 金属离子聚合物 0 5 1 0 清洁 剂 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 17 处理添加剂烧碱 润滑剂 聚合醇防塌剂等 基本配方 3 0 4 0 膨润土 0 1 0 2 烧碱 0 1 0 2 纯碱 0 1 0 3 聚丙烯 酸钾 0 2 0 4 金属离子聚合物 1 3 聚合醇防塌剂 2331 3031 处理添加剂抗盐降粘降滤失剂 稀释剂 润滑剂等 7 4 2 2 钻井液维护处理要点及难点提示钻井液维护处理要点及难点提示 1 将一开钻井液用清水和胶液冲稀至膨润土含量 40g L 左右二开 开钻将钻水 泥塞污染的钻井液放掉或加入纯碱清除钙离子 其余钻井液地面净化处理后 作正常 钻进使用 2 钻进中要保持各种处理剂的有效含量 并定期补充 使钻井液性能符合设计 各井段要求 3 钻进过程中 要注意观察井口返浆情况 振动筛上的岩屑返出 岩屑形状的 变化 严格控制钻井液性能达到设计要求 提高钻井液的悬浮 携带岩屑能力 确保 正常钻进 4 良好的固控设备和高的运转率是保证钻井液质量的前提 因此 必须使振动 筛 除砂器 除泥器等与钻井泵同步运转 严格控制钻井液中的固相含量 5 起钻灌好钻井液 防止抽吸井喷或井下其它复杂情况发生 7 4 3 三开钻井液设计三开钻井液设计 7 4 3 1 钻井液基本数据钻井液基本数据 表表 7 4 3 17 4 3 1 三开钻井液基本数据表三开钻井液基本数据表 井段 m 3031 3591井眼容积 m3 230 井眼尺寸 mm 215 9地面循环量 m3 120 地 层S3 下损耗量 m3 80 钻井液体系低固相聚合醇聚磺钻井液 表表 7 4 3 27 4 3 2 三开钻井液基本配方表三开钻井液基本配方表 基本配方 2 5 3 5 膨润土 0 1 0 2 烧碱 0 1 0 2 纯碱 2 4 磺化酚醛树脂 干粉 2 4 磺化褐煤 0 1 0 3 抗高温增粘降滤失剂 处理添加剂纳米乳液 加重剂 润滑剂 聚合物防塌剂 聚阴离子纤维素等 7 4 3 2 钻井液配制 维护处理要点及难点提示钻井液配制 维护处理要点及难点提示 1 钻进中及时补充浓度为 1 1 5 的聚合物胶液 细水长流维护钻井液 尽量 不单独加清水 增强钻井液的抑制性 正常维护及处理钻井液的处理剂尽可能按比例 配成胶液加入 切勿将处理剂干粉直接加入循环钻井液中 以防在处理剂完全生效前 就被固控设备除去 2 钻至储层前 调整钻井液性能达到设计要求 特别是 API 失水降到 5ml 利 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 18 用 PAM 调节流变性 抑制泥岩 岩屑分散 确保井眼稳定 3 钻进中要保持各种处理剂的有效含量 并定期补充 使钻井液性能符合设计 各井段要求 4 钻进过程中 要注意观察井口返浆情况 振动筛上的岩屑返出 岩屑形状的 变化 严格控制钻井液性能达到设计要求 提高钻井液的悬浮 携带岩屑能力 确保 正常钻进 5 良好的固控设备和高的运转率是保证钻井液质量的前提 因此 必须使振动 筛 除砂器 除泥器等与钻井泵同步运转 严格控制钻井液中的固相含量 维持钻井 液膨润土含量在 20 30g L 根据需要 间断使用离心机 6 起钻灌好钻井液 防止抽吸井喷或井下其它复杂情况发生 7 钻遇油 气层井段应密切观察 根据井下实际调适时整钻井液密度 确保安 全钻井 8 进入油层前加入纳米乳液 调整和控制钻井液性能在设计范围内 7 5 其他要求其他要求 7 5 1 固控设备配置及使用管理要求固控设备配置及使用管理要求 1 配备固控设备 强化固控管理 合理使用振动筛 除砂器 除泥器 离心机达 到有效清除有害固相 2 要保证各钻井液循环罐中的搅拌器连续运转 4 配备四级性能优良的固控设备 保证固控设备按要求运转 5 振动筛的筛布目数要根据地层变化和地层特性及时进行更换 7 5 2 钻井液性能检测和收集任务钻井液性能检测和收集任务 表表 7 5 27 5 2 钻井液检测和收集任务表钻井液检测和收集任务表 序号检测或收集顶目要 求 1小班常规性能 FV每 1 小时测 1 次 2常规全性能 FV API 失水 pH 含砂每班测 1 2 次 3 流变性能 3 600 PV YP n K 切 力 每班 1 次 4固含 膨润土含量每天 1 次 5滤液分析每班 1 2 次 6泥饼 Kf起钻前 1 次 7地层压力 破裂压力收集 8井径 井斜收集 9分井段钻井液材料消耗收集 统计 10钻井参数 钻速收集 11排量 返速 流态收集 计算 分析 对现场钻井液工作的要求 1 钻井队应有专职钻井液工程师 循环罐上 24 小时不能离人 钻井液工按规 定要求测定钻井液的常规性能并计量好循环罐液面 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 19 2 钻井液工程师每天将钻井液配制 维护措施以书面形式下达钻井液工 由井 队配合完成每天的钻井液工作 钻井液工程师对钻井液工作实施和完成监督和督促 3 井队要按设计要求配备相应的配浆罐 加重系统和固控设备 并且阀门开关 灵活 阀门关闭应严密 杜绝出现窜 漏 跑 冒现象 固控设备不能正常运转 不 允许开钻 4 开钻前 钻井液工程师要配合井队安装好循环系统 净化系统及配浆系统和 压井装置 5 配膨润土浆必须用淡水配制 膨润土浆罐同胶液罐 循环罐之间的阀门必须 关闭严密 6 进入油层段前 应对加重装置进行一次全面的检查 发现问题及时解决 7 必须认真填写规定要求的各类资料 字迹工整 数据真实可靠 绝不允许弄 虚作假 8 固井设计固井设计 8 1 设计依据设计依据 表表 9 1 19 1 1 表套管强度设计依据表表套管强度设计依据表 套管 程序 套管尺寸 mm 井段 m 下套管时钻井液 密度 g cm3 下次钻进钻井液密 度 g cm3 设计校 核方法 表层套管339 70 3001 051 42全掏空 技术套管244 50 30301 421 8244 掏空 油层尾管139 70 35901 82全掏空 8 1 1 套管柱强度校核套管柱强度校核 表表 8 1 2 套管强度数据套管强度数据 套管强度数据 套管 程序 套管 尺寸 mm 钢级 壁厚 mm 扣 型 单位 重量 kg m 抗外挤强度 Mpa 抗内压强度 Mpa 抗拉强度 kN 表层 套管 339 7H 408 38 长圆71 435 10211 91432 3 N 8010 03 长圆59 5321 30539 6453278 3 N 8011 05 长圆64 7426 26943 6443669 8 技术 套管 244 5 N 8010 03 长圆59 5321 30539 6453278 3 油层 套管 139 7C 7510 54 标梯34 2372 18858 1232446 5 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 20 表表 8 1 38 1 3 套管柱强度设计套管柱强度设计 安全系数 抗外挤抗内压抗拉 套管 程序 套管 尺寸 mm 井段 m 段长 m 钢级 壁厚 mm 扣型 单位 重量 kg m 累重 t 设计 实际设计实际设计 实际 表层339 70 300300H 408 38 长圆 71 43 21 43 1 10 1 6521 103 855 1 8 7 868 0 870870J 5510 03 长圆 59 53 51 79 1 10 1 1251 102 314 1 8 2 278 870 1190 320N 8010 03 长圆 59 53 19 05 1 10 1 1251 103 112 1 8 3 204 1190 1620 430N 8011 05 长圆 64 74 27 84 1 10 1 1431 103 110 1 8 4 217 技术 套管244 5 1620 30301410N 8010 03 长圆 59 53 83 94 1 10 1 1251 102 167 1 8 4 932 油层 套管139 7 0 35903590C 7510 54 标梯 34 23120 521 10 1 1271 102 065 1 8 2 030 注 套管强度计算采用 套管柱强度设计推荐方法 SY T 5322 2008 油层套管外挤压力按管内全掏空 管外按下套管时的钻井液密度考虑 固井相关工具和附件的扣型要与套管扣型相匹配 其强度不得小于所在井段套 管的强度 本表为理论计算数据 套管送井时应根据实际重新校核 8 1 1 套管设计外压力图套管设计外压力图 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 21 表层套管抗挤设计示意图 表层套管抗内压校核示意图 表层套管抗拉校核示意图 图图 8 1 1 1 表层套管强度设计示意图表层套管强度设计示意图 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 22 技术套管设计外压力 技术套管抗内压校核示意图 技术套管抗拉校核示意图 图图 8 1 1 2 技术套管强度设计示意图技术套管强度设计示意图 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 23 油层套管抗挤设计示意图 油层套管抗内压校核示意图 油层套管抗拉强度校核示意图 8 1 1 3 油层套管强度设计油层套管强度设计 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 24 8 2 各层次套管串结构数据表各层次套管串结构数据表 表表 8 2 1 套管串结构设计套管串结构设计 套管程序 套管串结构 自下而上 备 注 一开可钻浮鞋 套管 1 根 浮箍 套管串 联顶节 二开可钻浮鞋 2 根套管 浮箍 1 根套管 塞座 套管串 联顶节 三开 可钻浮鞋 带旋流孔套管 1 根 套管 1 根 浮箍 套管串 联顶 节 8 3 扶正器安放位置扶正器安放位置 表表 8 3 1 扶正器安放位置扶正器安放位置 套管程 序 套管尺寸 mm 井眼尺寸 mm 井段 m 扶正器类型 扶正器间 距 m 扶正器数 量 个 二开244 5311 20 3030弹性5060 三开139 7215 92000 3590刚性5032 8 4 各层次套管固井主要附件各层次套管固井主要附件 表表 8 4 1 各层次套管主要附件各层次套管主要附件 套管程序附件名称单位数量备注 339 7mm 浮箍只1 一开 339 7mm 浮鞋只1 308mm 244 5mm 弹性扶正器只60 244 5mm 浮箍只1二开 244 5mm 浮鞋只1 139 7mm 浮箍只1 三开 139 7mm 浮鞋只1 8 5 固井工具设计固井工具设计 1 所用固井工具与套管钢级 壁厚 扣型 材质匹配 2 244 5mm 固井选用非抗硫浮箍 性能 质量可靠 浮鞋 1 个 浮箍 1 个 3 所有固井工具入井前应进行质量检测 严禁不合格产品入井 4 其余标准参照中华人民共和国石油工业部部标准 SY5334 88 8 6 固井水泥设计固井水泥设计 依据 专门用于油气井固井的水泥称为油井水泥 API 标准 10 油井水泥材料和 试验规定 中提出 A B C D E F G H J 九个级别的水泥 各个级别水泥使 用范围为 A 级 深度范围 0 1830m 井深 温度至 76 7 摄氏度 无特殊性能要求 仅有普通 型 O 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 25 B 级 深度范围 0 1830m 井深 温度至 76 7 摄氏度 属中热水泥 分为中抗硫酸 盐型和高抗硫酸盐型 C 级 深度范围 0 1830m 井深 温度至 76 7 摄氏度 属早强水泥 分普通 中抗 硫酸盐型和高抗硫酸盐型 D 级 深度范围 1830 3100 温度在 76 147 摄氏度 为基本水泥加缓凝剂 用于 中温中压条件 分中抗硫酸盐和高抗硫酸盐型 E 级 深度范围 3050 4270m 井深 温度至 76 7 143 摄氏度 为基本水泥加缓凝 剂 用于高温高压条件 分高抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型 F 级 深度范围 3050 4880m 井深 温度至 110 160 摄氏度 为基本水泥加缓凝剂 用于高温高压条件 分高抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型 G 级和 H 级 深度范围 0 2440m 温度在 0 93 摄氏度 为两种基本水泥 分中 抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型 当掺入促凝或缓凝剂 能适应较大范围变化的井深和温 度条件下使用 J 级 深度范围 3660 4880m 温度 49 166 摄氏度 仅有普通型 抗硫酸性能还未 形成规格 当使用外加剂后 能适用更大压力温度变化范围 性能如下图 2 井井钻钻井井工工程程设设计计 26 根据根据 API 水泥性能优先选用水泥性能优先选用 A D 型水泥 根据以上型水泥 根据以上 A D 型水泥参数 型水泥参数 求出如下水泥浆数据求出如下水泥浆数据 表表 8 6 1 水泥浆体系及水泥量水泥浆体系及水泥量 套管程序封固井段 m水泥浆体系 API 井径扩大率水泥浆量 m3水泥量 t 一开0 300A10 30 0438 68 0 1190A3 40 4952 14 1190 1620A3 14 4918 66 二开 1620 3030D3 48 3962 31 三开2000 3590D5 39 1756 08 表表 8 6 2 注水泥基本设计和计算注水泥基本设计和计算 套管 程序 水泥 浆返 深 m 浮箍 位置 m 替浆 量 m3 紊流 临界 环空 流速 m s 固井 时钻 井液 密度 g cm3 水泥浆 临界排 量 m3 min 环空 无水 泥井 底静 压力 MPa 顶替 终了 井底 静压 力 MPa 水泥 浆密 度 g cm3 仅钻 井液 时井 底静 压力 MPa 前置 液密 度 g cm3 前置 液量 m3 一开地面29125 391 691 059 833 556 001 883 101 510 二开地面3010123 0