钻井与完井课程设计课件

钻井与完井课程设计,李军,一、什么是钻井与完井工程设计,二、钻井与完井工程设计的任务和主要内容,三、钻井与完井工程设计基本原则,四、中原班钻井与完井工程设计主要任务,钻井与完井工程设计介绍,一、什么是钻井与完井工程设计？,钻井与完井工程设计主要是指钻井工程师得到地质设计后，如何以地质设计为依据，完成一口井的综合、合理的钻井与完井工程设计。钻井与完井工程设计是完成地质钻探目的、开发油气层、保证钻井与完井工程质量、保护油气资源、保护环境，实现安全、优质、高速和经济钻井的重要程序。,钻井前为什么要进行钻井与完井工程设计？,钻井与完井工程施工的指南和技术依据。钻井公司将根据钻井与完井工程设计的内容和要求组织施工和技术协作，并按照设计进行单井预算和决算。钻井队必须遵循钻井与完井工程设计施工，不能随意变动，如因井下情况变化，原设计确需变更时，必须提交公司主管单位重新讨论研究。钻井与完井工程设计的科学性，先进性关系到一口井钻井工程和完井工程的成败和效益。科学钻井水平的提高依靠钻井与完井工程设计水平的提高。,二、钻井与完井工程设计的任务,根据地质部门提供的地质设计书内容，进行一口井施工工程参数及技术措施设计，并给出钻井进度预测和成本预算。,二、钻井与完井工程设计内容,一、井身结构设计,二、固井工程设计,1套管柱强度设计；2套管柱管串结构及扶正器安放；3水泥及水泥浆设计；4注水泥浆及流变学设计；,三、钻柱组合和强度设计,四、钻机选择,五、钻进参数设计,1机械破岩参数；2钻井液体系及性能；3水力参数；4下部防斜钻具结构；,六、油气井压力控制设计,七、完井工程设计（钻开生产层、完井井底结构、完井井底装置）,八、钻前工程设计,九、环境保护要求,十、各次开钻或分段施工的特殊点要求,十一、材料及成本预算,十二、技术经济指标及钻井进度计划,三、钻井与完井工程设计基本原则,1.钻井设计的基本内容应包括地质设计、工程设计、施工进度计划及费用预算四个部分。应按石油工业部标准SY533388钻井设计格式的规定进行设计,2.地质设计应明确提出设计依据、钻探目的、设计井深、目的层，完钻层位及原则、完井方法、取资料要求、井身质量、油层套管尺寸及强度要求、阻流环位置及固井水泥上返高度等要求。水平位移要求严的直井，要考虑钻井的难度和钻井综合成本。,3.钻井与完井工程设计应根据地质设计提供的地层孔隙压力梯度曲线及地层破裂压力梯度曲线或邻井邻区试油压力资料，设计钻井液密度、水泥浆密度和套管程序。对设计钻探多套压力层系的探井，应采用多层套管程序，以利于保护油气层、钻杆中途测试和安全钻井。,4.钻井与完井工程设计必须以地质设计为依据。,5.应根据地质设计的钻探深度和工程施工的最大负荷，合理地选择钻机装备。选用的钻机负荷不得超过钻机最大额定负荷能力的80。,调整井钻井工程设计原则,调整井钻井液密度应根据钻井区块所在采油厂(站)提供的地层压力进行设计,调整井钻井与完井工程设计应考虑新钻井的套管防断、防挤毁问题,探井钻井工程设计原则,探井应开展随钻压力监测,在探井钻井与完井工程设计中，应根据工程需要，设计一定数量的工程取心,钻井要按设计的施工进度计划施工,费用预算和施工进度计划应建立在本地区切实可靠的定额基础上。,钻井与完井工程设计应包括钻井井场环境保护要求和装备。,三、钻井与完井工程设计基本原则,钻井与完井工程设计程序框图,四、中原班钻井与完井工程设计内容,设计任务：XX油区XX凹陷一口直井生产井的钻井与完井设计,设计内容：,一、地质设计摘要,二、井身结构设计,三、套管柱强度设计,四、钻柱组合和强度设计,五、钻进参数设计,1机械破岩参数设计（包括钻头选型，建议钻头选用江汉钻头厂牙轮钻头、选取钻压和转速）,2钻井液体系及性能设计（仅设计钻井液密度，其它参数不作要求）,3水力参数设计,4钻柱与下部防斜钻具结构,基础数据,1.地质概况：表A1,基础数据,2.设计井深：H=3500+（班号-1）32+学号的后二位数字5（m）,3.地层压力和破裂压力剖面：根据图A1，下页地层压力梯度的当量钻井液密度由1.00g/cm3变为1.10g/cm3的井深按以下规律取值：H=2000+（班号-1）32+学号的后二位数字5（m）,钻探目的层为灰岩地层，确定完井方法为先期裸眼完井。油层套管下入油层35m。,根据地质情况，钻达目的层过程中不受盐岩，高压水层等复杂地层影响，故井身结构设计按地层压力和破裂压力剖面（图A1）进行,图A1,基础数据,4.设计系数：见表A-2和表A-3，其他数据查钻井手册（甲方）和参考书,5.水力参数设计数据见表A-4,基础数据,表A-4水力参数设计数据(1)泥浆泵型号与性能3NB1000钻井泥浆泵（两台，可仅用一台）,基础数据,6.钻柱设计数据见参数书2：P97-98算例，拉力余量设为200KN，安全系数1.3。,7.完井方式：先期裸眼完井，177.8mm(7”)生产套管,参考书：1.周开吉，郝俊芳.钻井工程设计M.东营：石油大学出版社，19962.陈庭根，管志川.钻井工程理论与技术M.东营：石油大学出版社，20003.钻井手册（甲方）M.北京：石油工业出版社，1990,时间安排：第16周初：布置任务第17周末：上交材料班长上交设计报告到工程东楼209。,联系方式：李军老师：89731225,参考书、时间安排、联系方式,报告书写规范,封面审批页目录地质设计摘要井身结构设计结果图套管设计结果表钻柱组合设计结果表钻井参数设计结果表附录1：井身结构设计依据与计算过程附录2：套管设计依据与计算过程附录3：钻柱组合设计依据与计算过程附录4：钻井参数设计依据与计算过程,课程考核标准,格式、规范10分评分依据：工程设计规范评分标准：10符合程度设计的依据与原则准确性30分评分依据：工程设计依据与原则评分标准：30符合程度3.过程的参数选择的合理性和计算过程的可靠性30分评分依据：参数符合工程实际;计算过程可靠评分标准：30符合程度4.结果准确性30分,现场钻井工程设计书样式,工程审批,1.地质设计摘要,1.1地理概况1.2地质基本数据1.3地层层位预测及岩性1.4油气水层简述1.5储层简要描述,2.井身结构设计,原则：A.保护油气层；B.避免井下复杂、事故；C.避免套管鞋处地层被压漏D.防止压差卡套管。,（2）确定5个系数：抽吸压力系数Sb；激动压力系数Sg；安全系数Sf；井涌余量Sk；压差允值P,（3）流程（以压力剖面为依据）,求中间套管下入深度的假定点（要考虑井涌情况）验证中间套管下到假定深度是否被卡，确定合理下入深度钻井尾管下入深度的假定点校核尾管下入假定深度是否被卡，确定合理下入深度表层套管下入深度,（4）套管尺寸与井眼尺寸选择,套管与井眼配合要求：安全、经济参考书2：256页,3、钻柱组合和强度设计,原则：A.满足强度，保证安全；B.降低钻柱重量，提升钻机钻深能力。,（2）钻柱尺寸选择：根据井眼尺寸与钻机提升能力。A.尺寸配合：参考书2：91页B.钻杆建议用127mm(5”),（3）确定钻铤长度,（4）钻杆柱强度设计,过程参见参考书2：9798页,4、套管柱强度设计,算例参考：教材P264-268，钻井工艺原理（下册）P90-96页。钻井手册关于套管参数部分等。,原则：A.满足钻井作业、开发和储层改造需要；B.一定的安全余量；C.经济性好。,(3)系数：抗拉安全系数1.125，抗拉安全系数1.8，井口抗内压安全系数1.1。,(2)方法：等安全系数法，自下而上进行设计，下部考虑外挤强度，上部考虑抗拉和抗内压强度。,5、水力参数设计,主要内容：确定最小排量计算循环压耗计算钻头压降计算喷嘴当量直径钻头水功率射流冲击力喷射速度,5、水力参数设计,确定最小排量首先采用经验公式确定环空最低返速；最低返速确定后，可计算出携岩所需的最低排量；查表A4，根据得出的最低排量选择缸套直径；,计算循环压耗确定地面管汇、钻杆/钻铤内外压耗系数；计算整个循环系统压耗；针