钻井工程设计大定向.docx
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钻井工程设计大定向
第一部分 钻井工程设计
1设计依据
钻井工程设计依据：
构造名称：
井口初测坐标：
纵坐标（X）3618901.80m；横坐标（Y）19655800.00m
方位修正角：
-5.06（°）磁倾角：
49.90（°）磁场强度：
50.965（μT）
地面海拔：
113.24m
构造位置：
\
地理位置：
具体位置：
钻探目的：
为完善该区域注采井网，提高储量控制程度，改善开发效果。
设计井深：
2678.00m（已考虑补心高5m）
设计垂深：
2384.08m（已考虑补心高5m）
井别：
采油井
井型：
定向井
靶点数据表：
（已考虑补心高5m）
序号
名称
垂深
m
靶点坐标m
闭合位移
（m）
闭合方位（°）
靶区半径
（m）
纵坐标（X）
横坐标（Y）
1
A
2280.00
3619199.00
19655830.00
298.71
5.76
＜15
2
B
2335.00
3619332.00
19655844.00
432.44
5.84
目的层位：
H3Ⅰ152.3Ⅱ31.341小层
完钻原则：
钻穿设计最低油层底界后留足50m（斜深）口袋完钻。
若口袋内发现≥2.0m荧光及其以上显示层，则要求钻穿显示层后留足口袋完钻。
完井方式：
套管射孔完井
主要标准：
《中国石油化工股份有限公司钻井设计管理办法》（石化股份工[2011]126号）、《井身结构设计方法》（SY/T5431-2008）、《钻井井身质量控制规范》（SY/T5088-2008）、《钻井井控技术规程》（SY/T6426-2005）、《钻井井控装置组合配套安装调试与维护》（SY/T5964-2006）、《下套管作业规程》（SY/T5412-2005）、《套管柱结构与强度设计》（SY/T5724-2008）、《固井作业规程》（SY/T5374-2006）、《石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南》（SY/T6283-1997）、《河南油田钻井井控技术实施细则》（Q/SH3135250-2011）及其它有关石油行业标准。
2技术指标及质量要求
2.1井身质量要求
2.1.1直井段井身质量要求
井段m
水平位移≤m
全角变化率≤°/30m
0～500
15
3.00
500～1000
30
1000～1500
40
1500～1850
50
（1）井口头倾斜角≤0.5°；
（2）数据采集间距≤100m，完井测量间距≤30m；
（3）连续三个测点的全角变化率超标，为井身质量不合格。
2.1.2斜井段井身质量要求
井段
（m）
测斜间距
（m）
全角变化率
（°／30m）
靶点
靶心垂深
（m）
靶区半径
（m）
1850.00～2678.00
30
≤5
A
2280.00
＜15
B
2335.00
1.井身质量以考核靶心半径和全角变化率为准。
根据SY/T5088-2008《钻井井身质量控制规范》的要求，连续三个测点的全角变化率超过以上所列数值为不合格。
2.要求井眼轨迹平滑。
钻井施工中严把井身质量关，确保井下安全。
3.其它要求：
若施工中井身质量未达到地质要求，应提前停止钻进及时向甲方和局有关技术主管部门汇报。
严禁隐瞒事实真相，待问题复杂后再汇报，否则一切后果由钻井承包方负责。
2.2固井质量要求
开钻
次数
钻头尺寸
（mm）
井段
（m）
套管尺寸
（mm）
套管
下深
（m）
水泥封
固井段
（m）
人工井
底深度
（m）
测井
项目
固井质
量要求
一开
394
0～301
273.1
300
0～300
290
二开
215.9
301～2678
139.7
2663
2100～2663
2653
声变
合格
2.3取心质量要求
根据地质设计提示，该井无取心设计。
2.4完井井口质量要求
2.4.1套管头规范
TG103/4×51/2-35
2.4.2完井要求
钻井完井交接应执行SY/T5678-2003《钻井完井交接验收规则》和油田有关规定。
套管头按标准试压，井口及环隙不得有油气水漏失现象。
完井后，在最后一层套管上端加装井口帽等井口保护装置，并在外层套管接箍上焊上明显的井号标志。
2.5其它
录取资料要求执行地质设计，地球物理测井执行测井设计。
3轨道设计
3.1轨道设计
井号：
张1411
轨道类型：
直-增-稳-增-稳
井底垂深m
井底闭合距m
井底闭合方位°
造斜点m
最大井斜角°
2384.08
551.78
5.88
1850.00
67.64
磁倾角°
磁场强度μT
磁偏角°
收敛角°
方位修正角°
49.90
50.965
-4.16
0.90
-5.06
井口：
X=3618901.80Y=19655800.00
靶张1411-AX=3619199Y=19655830垂深:
2280m闭合距:
298.71m闭合方位:
5.76°靶半径:
15m
靶张1411-BX=3619332Y=19655844垂深:
2335m闭合距:
432.44m闭合方位:
5.84°靶半径:
15m
轨道参数
井深
m
井斜
°
方位
°
垂深
m
南北
m
东西
m
狗腿度
°/100m
闭合位移
m
闭合方位
°
靶点
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
井口
1850.00
0.00
0.00
1850.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
造斜点
2225.65
48.84
5.69
2181.79
149.89
14.94
13.00
150.63
5.69
增斜
2259.66
48.84
5.69
2204.18
175.36
17.48
0.00
176.23
5.69
稳斜
2404.36
67.64
6.01
2280.00
297.20
30.00
13.00
298.71
5.76
增斜至A靶、油顶
2548.96
67.64
6.01
2335.00
430.20
44.00
0.00
432.44
5.84
B靶
2627.84
67.64
6.01
2365.00
502.75
51.64
0.00
505.39
5.86
油底
2678.00
67.64
6.01
2384.08
548.88
56.49
0.00
551.78
5.88
井底
注:
①剖面数据根据井口初测坐标设计,实际施工要用井口复测坐标进行校正。
②工程设计井深已考虑补心高5m，实际施工时要用现场实际钻机补心高校核井深。
③井身剖面设计各点数据（见附录Ⅰ）。
3.2井眼轨道垂直投影图
3.3井眼轨道水平投影图
3.4防碰计算表
3.4.1防碰井基本数据
井号
复测坐标X
复测坐标Y
复测高程（m）
补心高（m）
备注
南79-17
3618986.20
19655821.35
113.22
7.50
已钻井
3.4.2防碰计算表
设计井
邻井
最近距离m
井号
井深m
垂深m
井号
井深m
垂深m
张1411
53.99
53.99
南79-17
56.47
53.99
87.05
注：
①要求实际钻井过程中，严格控制井眼轨迹，防止钻穿邻井套管。
②防碰扫描数据表见附录Ⅱ。
3.5其它
3.5.1测量仪器要求：
采用MWD随钻监控井眼轨迹，并配合电子单、多点测斜仪测量井斜、方位。
所有测量仪器必须校核，并保证工作正常。
3.5.2井眼测量和计算方法要求：
（1）全井井身剖面测斜数据，直井段以电子多点测斜仪测量的数据为计算依据，其余井段用MWD测斜仪测量的数据为计算依据。
（2）全井段必须要有井斜数据，对达不到规定要求的井段，需要完钻后进行补测。
（3）按最小曲率法计算井眼轨道数据，并用插入法计算出靶点的数据。
4井身结构
4.1地层分层数据
类
别
井号
高程（m）
F底
EL顶
（m）
H1顶
（m）
H2Ⅰ上顶（m）
H2Ⅰ下顶（m）
H2Ⅱ顶
（m）
H2Ⅲ顶
（m）
H3Ⅰ顶（m）
H3Ⅱ顶
（m）
最低油层
层号
底界
深度（m）
设
计
井
张1411
113.24
剥蚀
449
636
1143
1366
1676
1974
2117
2293
H3Ⅱ41
2358
参
照
井
张1410
112.76
剥蚀
453.8
650.7
1187.3
1404.6
1733.2
2035.8
2123
2326.8
H3Ⅱ41
2392.5
参
照
井
张1409
112.66
剥蚀
460.0
650.0
1182.4
1399.8
1720.8
2014.8
断失
2298.02
H3Ⅱ41
2361.5
设计井地层产状变化情况：
产状
H2Ⅱ顶
H2Ⅲ顶
H3Ⅰ顶
H3Ⅱ顶
倾向
183°
186°
181°
189°
倾角
9°43′
11°24′
10°45′
9°42′
4.2地层压力预测
设计井周围500m范围内无测压井，该区属正常压力系统。
4.3井身结构设计系数
抽吸压力系数（Sb）
：
0.036
g/cm3
激动压力系数（Sg）
：
0.036
g/cm3
井涌条件系数（Sk）
：
0.05
g/cm3
安全附加系数（Sf）
：
0.07
g/cm3
正常压差允值
：
12～15
MPa
异常压差允值
：
15～20
MPa
4.4井身结构设计数据表
开钻
顺序
钻头尺寸
mm
井深
m
套管外径
mm
套管下深
m
水泥返深
m
类型
名称
一开
394
301
273.1
300
地面
表层
二开
215.9
2678
139.7
2663
2100
油层
4.5井身结构总体说明
表层套管下深既要封隔上部成岩性差、胶结疏松地层、保护地表水，又要满足井控的需要。
完井方式采用套管射孔完井。
4.6井身结构示意图
5钻机选型及钻井主要设备
5.1设备选择要求
本井设计钻深2678m，工程施工的最大负荷为934kN。
依据钻机负荷的选择原则，确定选择的钻机设备负荷能力及配置能够满足2678m及以上钻井的需要，因此推荐ZJ40L型及以上型号钻机。
要求设备工况良好，设备防护与安全设施齐全，动力与传动系统效率高，循环与钻井液净化、维护处理系统能够满足不同井段对排量、钻井液性能维护与钻井液储备的要求。
5.2主要设备简介
钻机类型：
ZJ40L
施工井队：
钻井工程公司钻井队
序号
名称
型号
数量
载荷（kN）
功率（kW）
1
井架
JJ225/43K
2250kN
2
天车
TC225
2250kN
3
游动滑车
YC225
2250kN
4
大钩
DG225
2250kN
5
水龙头
SL225-3
2250kN
6
转盘
ZP-275
2750kN
7
绞车
JC40
735KW
8
钻井泵
3NB-13000C
2台
956KW
9
柴油机
G12V190PZL1
3台
882KW
10
自动压风机
2V6.5/12
55KW
11
电动压风机
2V6.5/12
55KW
12
发电机
PZ8V190/300GF4
2台
300KW
13
液压防喷器
2FZ35-35
14
振动筛
GX-Ⅱ
2台
2.2KW×2
15
除砂器
ZCSQ-300×2
55KW
16
除泥器
ZQJ100×10/1.5×0.6
55KW
17
离心机
LW450×1000-N3
25KW+37KW
18
控制系统
FKQ6406
6钻具组合
6.1钻具组合
开钻
次序
井眼尺寸
mm
井段
钻具组合
一开
394
直井段
塔式钻具
394mm钻头+203.2mm无磁钻铤1根+203.2mm钻铤2根+177.8mm钻铤6根+127mm钻杆
钟摆钻具
394mm钻头+托盘接头+203.2mm无磁钻铤×1根+393mm稳定器+203.2mm钻铤×5根+177.8mm钻铤×6根+127mm钻杆
二开
215.9
直井段
钻水泥塞
215.9mm钻头+165.1mm钻铤6根+127mm钻杆
钟摆钻具
215.9mm钻头+回压凡尔+165.1mm无磁钻铤1根+215mm螺旋稳定器+165.1mm钻铤1根+215mm螺旋稳定器+165.1mm钻铤16根+127mm钻杆
定向造斜钻具
井斜≤55°
螺杆钻具
215.9mm钻头+172mm单弯螺杆+回压凡尔＋MWD接头+165.1mm无磁钻铤1根+165.1mm钻铤8根+127mm加重钻杆45根+127mm钻杆
井斜＞55°
螺杆钻具
215.9mm钻头+172mm单弯螺杆+回压凡尔+MWD接头+127mm无磁承压钻杆1根+127mm加重钻杆6根+127mm斜坡钻杆+127mm加重钻杆39根+127mm钻杆
稳斜钻具
215.9mm钻头+215mm螺旋稳定器+回压凡尔+165.1mm短钻铤1根+215mm螺旋稳定器+165.1mm无磁钻铤1根+215mm螺旋稳定器+165.1mm钻铤12根+127mm加重钻杆+127mm钻杆
通井钻具
215.9mm钻头+回压凡尔+127mm加重钻杆6根+127mm斜坡钻杆+127mm加重钻杆39根+127mm钻杆
注：
（1）根据施工要求选用钻具组合并选配合适接头,斜井段钻杆及加重钻杆均采用18°斜坡钻杆。
（2）采用光钻铤钻具组合钻水泥塞及套管附件，出套管鞋30～50m后起钻，起钻前将井底循环干净。
（3）现场要考虑出现遇阻、卡钻时倒划眼的情况,准备好倒划眼工具。
（4）施工中要及时倒换钻具，防止钻具疲劳。
（5）复杂井段加随钻震击器。
6.2钻具使用要求及说明
（1）以确保井下安全和井身质量、提高钻井速度为原则，施工单位可根据实际情况，依据地层特性选用或调整钻具组合。
（2）在含砂砾岩或跳钻严重地层中钻进，应在钻具上加减震器。
（3）根据所用钻头类型和尺寸，配备相应的井口工具。
（4）运到井场的钻具必须经探伤检查，且有探伤分级报告，使用过程中必须按周期进行检查，防止出现钻具事故。
（5）定期倒换钻具，防止钻具疲劳损坏。
（6）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带护丝。
（7）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。
（8）定期更换方钻杆保护接头，经常检查钻具的磨损情况，入井前应认真清洗钻具。
7钻井液设计
7.1设计依据
《张1411井钻井地质设计》。
GB/T5005-2010《钻井液材料规范》
GB/T16783.1-2006《石油天然气工业钻井液现场测试第1部分：
水基钻井液》。
SY/T6613-2005《钻井液流变学与力学计算程序推荐作法》。
7.2设计重点提示
（1）该区块地层倾角较大，钻进时井眼易斜，严格控制井眼轨迹；
（2）上部地层疏松，造浆比较严重，要求钻井液要具有较强的抑制性。
（3）保持防塌剂乳化沥青的设计浓度，防止井壁坍塌。
（4）井斜增大后，悬浮和携带岩屑困难，要及时调整钻井液流型，以提高钻井液体系的悬浮和携带能力。
（5）按配方要求加入白油和润滑剂，提高钻井液润滑性能，把摩阻系数控制在0.1以下。
（6）井斜增大后，及时进行短起下钻作业，防止和破坏岩屑床的生成。
（7）提高固控设备使用效率，降低钻井液中的劣质固相含量，以保护油气层和防止卡钻等事故或井下复杂情况的发生。
（8）目的层必须搞好油层保护工作。
（9）停注停采要求
①严格执行豫油[1999]总调第9号文件《固井停注保障工作会议纪要》和[2002]开字13号文件《关于稀油油田钻井停采停注及生产组织的会议纪要》。
②具体的停注停采井井号由地质设计提供，钻井队应检查落实施工井周围停注停采井的生产动态。
③在钻开第一个注采层位前30m，设计井周围300m以内及300m～500m范围内的相关注水井开始停注，待注水井余压低于3MPa时方可进行固井施工作业，固井施工结束后48h复注。
④设计井周围注水井注水情况
设计井井眼轨迹周围0-300m范围内无注水井；300-500m范围内有注水井1口，具体注水状况见下表。
设计井
注水井
井号
距设计井距离
（m）
注水层位
注水井段
（m）
选值时间
（y.m）
日注水量
（m3）
压力
油压（MPa）
套压（MPa）
张1411
张1408
311
H3Ⅰ14.152
163.4Ⅱ31.3
2420.8-2651.8
2013.10
0
24.7
24.2
⑤设计井与周围注水井连通情况
设计井预计钻遇
0～300m
300～500m
层位
井段（m）
井号
注水连通层位
井号
注水连通层位
H3Ⅰ152
2275-2280
张1408
H3Ⅰ152
H3Ⅰ153
2282-2288
H3Ⅱ31
2330-2335
张1408
H3Ⅱ31.3
H3Ⅱ33
2338-2348
H3Ⅱ41
2354-2360
⑥设计井周围采油井情况
设计井井眼轨迹周围100m范围内无采油井。
⑦设计井开钻前及钻井过程中，要求钻井公司与采油一厂结合，分析设计井周围最新注水、生产动态变化情况，及时对设计井周围停注、停产井井号重新进行确认，并严格执行。
（10）钻井过程中如井下发生油、水、气侵或漏失情况应及时调整钻井液性能，平衡地层压力，做到近平衡钻井，防止井喷失控事故发生，确保安全生产。
事后应立即向甲方和有关技术管理部门汇报。
7.3基本数据
井身结构
地面循环量m3
井眼容积m3
补充量m3
总需要量m3
钻头直径mm
井深m
套管外径mm
套管壁厚mm
套管
下深m
394.00
301.00
273.10
8.89
300.00
60.00
43.87
14.62
118.49
215.90
2678.00
139.70
7.72/9.17
2663.00
120.00
122.89
61.45
304.34
钻井液总量
362.83
7.4钻井液体系
井段
钻井液体系
一开
聚合物钻井液
二开
两性离子聚合物混油防塌钻井液
7.5钻井液性能
7.5.1密度设计原则
（1）根据中国石化河南油田分公司企业标准Q/SH3135250-2011《河南油田钻井井控技术实施细则》中对钻井液密度附加值的规定：
油水井的钻井液密度附加值为0.05g/cm3～0.10g/cm3，气井的钻井液密度附加值为0.07g/cm3～0.15g/cm3。
钻井液管理工作按照豫油字（1998）330号《钻井液技术管理工作实施细则》的规定执行。
（2）上部非目的层段钻井液密度可根据地质和实钻情况进行调整。
钻井过程原则上执行设计下限，如需提高密度，在设计范围内逐渐提高，每次提高幅度0.02g/cm3～0.03g/cm3。
如遇到高压地层执行设计上限，密度如超过设计范围，应报请有关部门批准。
（3）钻井过程中要加强地层压力监测，根据监测情况及时调整钻井液密度。
既要保护好油气层，也要稳定井壁，平衡地层压力，达到安全快速钻井的目的。
7.5.2钻井液性能指标
项目
性能指标
一开
二开
密度g/cm3
≤1.10
≤1.20
漏斗粘度s
40～60
40～80
API失水ml
≤10
≤5
API泥饼mm
<1
<0.5
静切力Pa
0～1/1～3
1～2/3～10
pH值
7.5～9
含砂量％
<0.5
总固含％
6～12
摩阻系数
≤0.1
动切力Pa
4～12
塑性粘度mPa·s
10～20
动塑比
0.45～0.60
膨润土含量％
3.5～5.5
7.6钻井液密度图
7.7钻井液基本配方
（1）一开井段采用聚合物钻井液体系。
5%～8%膨润土+0.3%Na2CO3+0.3%～0.5%FA367
（2）二开井段采用两性离子聚合物混油防塌钻井液体系。
3-5%膨润土+0.3-0.5%纯碱+0.3-0.5%FA367+0.2-0.3%KPAM+0.5-1%SHN-1+0.3%XY-27+2%SFT+1%OSAM-K+4-7%白油+0.1-0.2%SP-80+1-2%ZRH-2+加重剂
序号
材料名称及代号
加量kg/m3
备注
一开
二开
1
膨润土
50～80
30～50
2
纯碱Na2CO3
3
3～5
3
两性离子聚合物包被剂FA367
3～5
3～5
4
聚丙烯酰胺钾盐KPAM
2～3
5
双聚铵盐SHN-1
5～10
6
两性离子聚合物降粘剂XY-27
3
7
乳化沥青SFT
20
8
有机硅腐殖酸钾OSAM-K
10
9
白油
40～70
10
乳化剂SP-80
1～2
11
润滑剂ZRH-2
10～20
12
塑料小球
下套管前加入
13
石灰石粉
提高密度加重
7.8钻井液维护处理要点
7.8.1一开直井段：
（1）开钻前配膨润土浆120m3，循环罐中加入清水和0.3%的纯碱，然后在搅拌下通过配浆漏斗加入5%～8%的膨润土，搅拌预水化24h以上备用。
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